CN102826810B

CN102826810B - 一种反射隔热粉末涂料及其制备方法

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Publication number: CN102826810B
Application number: CN201210361737.7A
Authority: CN
Inventors: 马承银
Original assignee: 马承银
Current assignee: Zhengzhou youboke new materials Limited by Share Ltd
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2032-09-26
Also published as: CN102826810A

Abstract

一种反射隔热粉末涂料及其制备方法，该粉末涂料由粉末涂料基本载体、热反射材料、远红外辐射材料、热阻隔材料、填料及助剂组成。所述粉末涂料基本载体分为无机基本载体和有机基本载体，其中无机基本载体的质量百分比为30～70%，有机基本载体的质量百分比为1～6%，所述热反射材料的质量百分比为10～30%，所述远红外辐射材料的质量百分比2～8%，所述热阻隔材料的质量百分比为5～10%，所述填料的质量百分比为7～30%，所述助剂的质量百分比2～5%；所述各组分配比之和为100%。本发明还包括所述反射隔热粉末涂料的制备方法。本发明之反射隔热粉末涂料可用于降低建筑维护结构太阳辐射下外表面温度，降低建筑能耗。

Description

一种反射隔热粉末涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种反射隔热涂料及其制备方法，尤其是涉及一种反射隔热粉末涂料及其制备方法。

背景技术

建筑节能是节能减排的重要方面。建筑节能包括建筑材料节能与建筑使用节能。反射隔热涂料是实现建筑材料节能与使用节能的新型材料，只需要涂布在建筑外表面，就可以阻隔90%以上的太阳辐射，是实现建筑外遮阳的最简便方法。

太阳光经过大气层的吸收后到达地面的射线成分中，紫外线占5%，可见光占45%，红外线占45%，其它电磁辐射能占5％。其中红外辐射能量的95％集中在波长为 720-2500nm的范围内，即近红外范围内。可见光与红外线都是热射线，被太阳光照射的物体吸收太阳辐射的可见光与红外光的能量转变成热能，使物体表面的温度升高。夏季太阳辐射最强时，建筑外表面温度可以升到70-80℃。建筑围护结构的外表面积蓄的热能通过墙壁传导至室内，使室温升高。为了抵御室内温度升高，采用空调降温达到室内舒适温度环境是现代建筑的通用措施。这样，建筑能耗大为增加。据相关数据统计，建筑能耗占社会总能耗的30%左右。为降低太阳热辐射对建筑的影响，人们研究出了各种方法，其中，使用建筑隔热涂料涂层进行外遮阳是基本的、经常采用的方法。

目前，建筑涂料产品研发朝着水性化、高固含量、低VOC等方向发展。作为重要的水性涂料品种，乳胶漆由于使用方便、易于调色、耐水性好等特点，在建筑涂料市场上占有绝对份额。由于其是水性分散体系，固含量大多在45%～55%，其余均为水分和易挥发性物质，这样不仅不利于包装和运输，而且在此过程中也易造成较大浪费。从乳液的成膜、冬季防冻等因素来考虑，乳胶漆中一般会添加成膜助剂、乙二醇、氨水等，这成为其VOC的主要来源，造成环境污染。干粉建筑涂料具有生产方便、零VOC、便于包装、运输等优点，逐渐得到建筑行业的重视。然而，干粉建筑涂料大多采用聚乙醇类产品作为主要成膜物质，产品主要有仿瓷涂料、内墙腻子等，这类产品普遍低档化，其耐水性、耐候性差，不能适应外墙装饰的要求。

现有的反射隔热涂料是溶剂型及水性的涂料，还没有粉末状态的反射隔热涂料应用于建筑围护结构的隔热。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种对太阳热辐射的热反射率大于80%和自身热辐射率大于80%的反射隔热粉末涂料及其制备方法。

本发明解决其技术问题采用技术方案是：

本发明之反射隔热粉末涂料，由粉末涂料基本载体、热反射材料、远红外辐射材料、热阻隔材料、填料及助剂组成，所述粉末涂料基本载体分为无机基本载体和有机基本载体，其中无机基本载体的质量百分比为30～70%（优选35～65%），有机基本载体的质量百分比为1～6%（优选2～5%）；所述热反射材料的质量百分比为10～30%（优选15～25%），所述远红外辐射材料的质量百分比2～8%（优选3～5%），所述热阻隔材料的质量百分比为5～10%（优选6-8%），所述填料的质量百分比为7～30%（优选10-25%），所述助剂的质量百分比2～5%；所述各组分配比之和为100%。

进一步，所述无机载体可为普通硅酸盐水泥或硅酸盐白水泥（优选硅酸盐白水泥）；所述有机载体可为PVA胶粉、聚乙酸乙烯酯-乙烯胶粉（EVA胶粉）或聚丙烯酸酯胶粉（优选聚丙烯酸酯胶粉）。

进一步，所述热反射材料可为二氧化钛或二氧化钛包覆云母；所述远红外辐射材料为远红外发射粉（优选发射率≥90%的远红外发射粉）；所述热阻隔材料为中空的微球材料（优选粒径为30～50微米的中空玻璃微球或中空陶瓷微球）。

进一步，所述填料可为高岭土、碳酸钙、云母粉中的一种或几种的混合物（优选高岭土、碳酸钙和云母粉的混合物，其中高岭土的质量为反射隔热粉末涂料总质量的1～10%，所述碳酸钙的质量为反射隔热粉末涂料总质量的2～10%，云母粉的质量为反射隔热粉末涂料总质量的2～12%）。

进一步，所述助剂包括保湿剂、抗裂剂和消泡剂，所述保湿剂的质量为反射隔热粉末涂料总质量的0.5-2%；所述抗裂剂的质量为反射隔热粉末涂料总质量的0.5-1%；所述消泡剂的质量为反射隔热粉末涂料总质量的0.2-0.5%。（所述保湿剂优选纤维素醚类，所述抗裂剂优选木质纤维素。）

本发明之反射隔热粉末涂料的制备方法，在搅拌分散设备开启后，先按预定质量配比依次加入粉末涂料基本载体、填料、助剂，搅拌均匀后，再按预定质量配比依次加入热反射材料、远红外辐射材料、热阻隔材料，混匀后，过筛，包装。

本发明之反射隔热粉末涂料，所用粉末涂料基本载体为粘结料，是热反射材料、远红外辐射材料、热阻隔材料、填料及助剂的载体。其中，无机载体是粉末涂料基本载体的主体，是靠成膜物质的化学反应成为涂料成膜结构。有机载体主要是水分散性聚合物胶粉，胶粉在水的作用下成为乳胶，起着与常规涂料中乳液树脂相同的作用。水分散性聚合物胶粉是粉末涂料的次要成膜物质，其主要作用是提供粉末涂料初期的涂布性与成膜性；同时聚合物胶粉的分子链的柔韧性，可解决无机载体涂膜的刚性与脆性，使制备的粉末涂料具有无机-有机互穿网络的膜性能。从外墙涂料要求的耐水与耐候性考虑，本发明优先选用聚丙烯酸酯乳胶粉。

所用热反射材料、远红外辐射材料和热阻隔材料为主要隔热功能材料。在热反射材料中，二氧化钛是热反射效果好的材料；中国专利ZL200910303077.5中的二氧化钛包覆的扁平状微粒（有代表性的是二氧化钛包覆云母），热反射效果更好。本发明采用的热反射材料优先选用二氧化钛、二氧化钛包覆云母这两种材料。在远红外辐射材料中，已经有多种类型的材料，常用的远红外发射粉的远红外发射率达85%以上，本发明优选市售的发射率≥90%的远红外发射粉。考虑到远红外辐射材料的价格较高，远红外辐射材料用量为反射隔热粉末涂料总质量的2-8%时性价比最好。热阻隔材料在本发明中使用的为中空微球，靠微球中空部分的气体的低导热系数实现涂料层的隔热效果；常规的中空微球的粒径为2-200微米。从隔热效果考虑，本发明优先选用粒径为30-50微米的中空玻璃微球、中空陶瓷微球作为热阻隔性材料。

所用填料的主要作用是增加涂膜的体积、降低成本及改善涂料的某些性能。碳酸钙的热反射效率虽较低，但是热辐射效率较高。高岭土是白色颜料的代用品，还可以增加涂料中颗粒粒子的悬浮性。本发明选用碳酸钙、高岭土为填料，其价格便宜，对涂膜的热反射与热辐射效果影响不大。为了改善涂膜的涂布性、增加涂膜的抗渗性，本发明中加入云母类的片状的功能填料。云母粉的片状物理结构及化学结构，在涂料中起到涂膜的致密性与防水性外，还具有导热系数小的特点，本发明中云母粉作为涂料的一种致密、防水、隔热特殊的填料使用。

所用助剂包括保湿剂、抗裂剂及消泡剂。保湿剂主要作用是在一定时间内保持涂膜中的水分，提供水泥等无机基材进行水化反应之用。本发明所用保湿剂为纤维素醚类，纤维素醚类在水中分散或溶解后，由于其纤维素醚分子链的极性基团的活性作用吸附在胶凝材料粒子表面，使涂料中的粉末材料粒子有效地分散均匀。纤维素醚除了作为保湿剂外，还起到分散剂的作用。纤维素醚作为一种保护胶体，“包裹”住固体颗粒，并在其外表面形成一层润滑膜，使水泥及无机材料粒子体系更稳定，可提高粉末涂料在搅拌过程的流动性和施工的滑爽性。纤维素醚溶液由于自身分子高吸水性结构特点，使粉末涂料浆料中的水分不易挥发失去，并在较长的一段时间内逐步释放，赋予粉末涂料浆料良好的保水性和可施工操作性。采用纤维醚素类保湿剂，还对涂料有增稠效果以及防止涂布时抗飞溅性。本发明所用纤维素醚可选用羟乙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚。本发明所用抗裂剂可为木质纤维素，木质纤维素是一维形态的纤维，木质纤维素无序的分散在涂料中，在成膜过程中，木质纤维素分子链间形成三维结构。木质纤维素用于本发明的粉末涂料，提高涂料的防沉性和膜的耐擦洗性能及防止涂膜开裂。消泡剂是对粉末涂料搅拌过程中防止起泡，使粉末涂料涂层更加致密光亮的助剂。

另一种技术方案：一种反射隔热粉末涂料是由反射隔热粉末涂料A组分、反射隔热水性面涂涂料Ｂ组分两部分组成；其中，反射隔热粉末涂料Ａ组分的组成与上述反射隔热粉末涂料的组成相同，反射隔热水性面涂涂料Ｂ组分由聚合物乳液树脂、热反射材料、远红外辐射材料、填料、助剂和水组成。

进一步，所述反射隔热水性面涂涂料B组分中，聚合物乳液树脂的质量百分比为20-50%（优选30-40%），热反射材料的质量百分比为10～30%，远红外辐射材料的质量百分比2～8%，填料的质量百分比0-15%，助剂的质量百分比为3-5%；水的质量百分比为20-40%；所述各组分配比之和为100%。

进一步，所述聚合物乳液树脂可为聚丙烯酸酯类乳液、有机硅改性丙烯酸树脂乳液或氟碳树脂乳液等。

进一步，所述热反射材料可为二氧化钛或二氧化钛包覆云母；所述远红外辐射材料为远红外发射粉，优选发射率≥90%的远红外发射粉。

进一步，所述助剂包括分散剂、消泡剂、防腐剂、成膜助剂和增稠剂；所述分散剂的质量为反射隔热水性面涂涂料B组分总质量的0.1-0.4%，所述消泡剂的质量为反射隔热水性面涂涂料B组分总质量的0.1-0.3%，所述防腐剂的质量为反射隔热水性面涂涂料B组分总质量的0.05-0.2%，所述成膜助剂的质量为反射隔热水性面涂涂料B组分总质量的0.5-6%，所述增稠剂的质量为反射隔热水性面涂涂料Ｂ组分总质量的0.5-2%。

所述反射隔热水性面涂涂料B组分的制备方法，先按预定质量配比在涂料生产设备中加入计量的水，然后按预定质量配比依次加入计量的分散剂、消泡剂、防腐剂，搅拌分散均匀后，再按预定质量配比依次加入填料、热反射材料、远红外辐射材料、成膜助剂，搅拌分散30分钟后，最后在搅拌下按预定质量配比依次加入聚合物乳液树脂、增稠剂，过滤、包装。

所述反射隔热水性面涂涂料B组分的主要作用是增强本发明的反射隔热粉末涂料A组分的表面性能，如提高涂料膜表面的光洁度、耐水性、耐玷污性等。

本发明之反射隔热粉末涂料是一种用于降低建筑维护结构太阳辐射下外表面温度，降低建筑能耗的新材料。其中，反射隔热粉末涂料A组分是单组分使用的干粉料，加水搅拌成涂料状态涂布于建筑***护结构，水分挥发后涂料成膜，所制备的涂料膜具有建筑外墙涂料的特性外，还具有较高的反射太阳辐射热与自身的高热辐射的降温效应，有效的降低建筑外表面温度及减少室内降温的空调能耗。为了更高的涂膜致密、耐水、耐玷污效果，可以与反射隔热水性面涂涂料B组分复合使用。

使用方法：

反射隔热粉末涂料A组分单独使用，先按照料粉:水=100:(40-60)比例加水调制，用电动搅拌器搅拌均匀后，再搅拌8-15分钟，最后用水调整到施工粘度，即可涂布施工。施工时可以采用喷涂、滚涂、刷涂、刮涂等施工方法施工。施工厚度按照需要，一般0.2-3mm厚就有好的隔热效果。施工时按照涂层厚度要求可以采用多遍施工的方法达到要求的厚度。

反射隔热粉末涂料A组分与反射隔热水性面涂涂料B组分配套使用，在反射隔热粉末涂料涂层硬化后，将涂膜表面打磨平整，即可涂布反射隔热水性面涂涂料Ｂ组分。本发明的反射隔热粉末涂料Ｂ组分按照一般的外墙涂料施工方法施工。反射隔热水性面涂涂料Ｂ组分涂布遍数按照需要可以涂布一到二遍，涂膜厚度０.1-0.15mm即有较好的涂膜致密性、耐水性、耐玷污性等涂膜效果。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1-4

实施例1-4之反射隔热粉末涂料的各成分材料配比（质量百分比）见表1。

表1 反射隔热粉末涂料的各成分材料配比（质量百分比）

实施例1-4之反射隔热粉末涂料的制备：在搅拌分散设备开启后，按预定质量配比依次加入粉末涂料基本载体硅酸盐白水泥、聚丙烯酸酯胶粉，填料高岭土、云母粉、碳酸钙粉末，助剂木质纤维素、羟丙基甲基纤维素醚、消泡剂，搅拌均匀后，再按预定质量配比依次加入热反射材料二氧化钛或二氧化钛包覆云母、远红外辐射材料远红外发射粉、热阻隔材料中空玻璃微球，混匀后过筛，包装。

所述远红外发射粉为发射率90%的远红外发射粉；所述中空玻璃微球为平均粒径40微米的中空玻璃微球，当然也可采用平均粒径40微米的中空陶瓷微球。

使用方法：先按照粉料:水=100:50比例加水调制，用电动搅拌器搅拌均匀后，再搅拌10分钟，最后用水调整到施工粘度，即可涂布施工。施工时，采用滚涂的方式进行施工，施工厚度为2mm厚。当然，也可采用喷涂、刷涂、刮涂等其它方式进行施工。

隔热效果的评价：评价指标为涂膜的热反射率与热辐射率，检测方法按照GB/T 25261-2010 《建筑用反射隔热涂料》标准。实施例1-4之反射隔热粉末涂料的隔热效果见表2。

表2 反射隔热粉末涂料的隔热效果

实施例5-8　

实施例5-8的反射隔热粉末涂料由反射隔热粉末涂料Ａ组分、反射隔热水性面涂涂料Ｂ组分两部分组成；其中，反射隔热粉末涂料Ａ组分的各成分配比（质量百分比）见表3，反射隔热水性面涂涂料Ｂ组分的各成分配比（质量百分比）见表4。

表3　反射隔热粉末涂料Ａ组分的各成分材料配比（质量百分比）

表4 　反射隔热粉末涂料水性面涂涂料Ｂ组分配比（质量百分比）

实施例5-8中反射隔热粉末涂料Ａ组分的制备同实施例1-4。

实施例5-8中反射隔热水性面涂涂料Ｂ组分的制备，先按预定质量配比在涂料生产设备中加入计量的水，然后按预定质量配比依次加入计量的分散剂、有机硅消泡剂、防腐剂，搅拌分散均匀后，再按预定质量配比依次加入二氧化钛或二氧化钛包覆云母粉、高岭土、远红外发射粉、成膜助剂，分散30分钟后，最后在搅拌下按预定质量配比依次加入丙烯酸酯乳液树脂、增稠剂，过滤、包装。

使用方法：先配制反射隔热粉末涂料A组分浆料，按照料粉:水=100:50比例加水调制，用电动搅拌器搅拌均匀后，再搅拌10分钟，最后用水调整到施工粘度，即可涂布施工。施工时，采用滚涂的方式进行施工，施工厚度为2mm厚。当然，也可采用喷涂、刷涂、刮涂等其它方式进行施工。待反射隔热粉末涂料涂膜干燥后（一般需要24-48小时），进行打磨，再按照水性涂料的施工方法涂布反射隔热水性涂料面涂涂料B组分，采用滚涂、喷涂等方法施工，涂布厚度0.1-0.15mm。

涂膜性能的评价：评价指标为涂膜的热反射率与热辐射率、耐玷污性、耐水性、光洁度。热反射率与热辐射率的检测方法按照GB/T 25261-2010 《建筑用反射隔热涂料》标准；耐玷污性、耐水性按照GB/T 9755-2001 《合成乳液树脂外墙涂料》标准检测；光洁度采用手感与目测方法。

表5是反射隔热粉末涂料实施例1、实施例4，及实施例5、实施例8的膜性能对比表。从表5可以看出：采用了反射隔热水性面涂涂料后，膜的隔热效果与耐玷污性、耐水性都有提高，光洁度也更好。

表5 反射隔热粉末涂料与水性面涂涂料复合涂层综合效果

Claims

1.一种反射隔热粉末涂料，其特征在于：由粉末涂料基本载体、热反射材料、远红外辐射材料、热阻隔材料、填料及助剂组成，所述粉末涂料基本载体分为无机基本载体和有机基本载体，其中无机基本载体的质量百分比为30～70%，有机基本载体的质量百分比为2～5%；所述热反射材料的质量百分比为10～30%，所述远红外辐射材料的质量百分比2～8%，所述热阻隔材料的质量百分比为5～10%，所述填料的质量百分比为7～30%，所述助剂的质量百分比为2～5%；所述各组分配比之和为100%；

所述助剂包括保湿剂、抗裂剂和消泡剂，所述保湿剂的质量为反射隔热粉末涂料总质量的0.5-2%；所述抗裂剂的质量为反射隔热粉末涂料总质量的0.5-1%；所述消泡剂的质量为反射隔热粉末涂料总质量的0.2-0.5%。

2.根据权利要求1所述的反射隔热粉末涂料，其特征在于：所述无机基本载体为普通硅酸盐水泥或硅酸盐白水泥；所述有机基本载体为PVA胶粉、聚乙酸乙烯酯-乙烯胶粉或聚丙烯酸酯胶粉。

3.根据权利要求1或2所述的反射隔热粉末涂料，其特征在于：所述热反射材料为二氧化钛或二氧化钛包覆云母，所述远红外辐射材料为远红外发射粉，所述热阻隔材料为中空的微球材料。

4.根据权利要求1或2所述的反射隔热粉末涂料，其特征在于：所述填料为高岭土、碳酸钙、云母粉中的一种或几种的混合物。

5.一种权利要求1所述反射隔热粉末涂料的制备方法，其特征在于：在搅拌分散设备开启后，先按预定质量配比依次加入粉末涂料基本载体、填料、助剂，搅拌均匀后，再按预定质量配比依次加入热反射材料、远红外辐射材料、热阻隔材料，混匀后，过筛，包装。

6.一种反射隔热粉末涂料，其特征在于：由反射隔热粉末涂料A组分、反射隔热水性面涂涂料Ｂ组分两部分组成；其中，反射隔热粉末涂料Ａ组分的组成与权利要求1所述反射隔热粉末涂料的组成相同，反射隔热水性面涂涂料Ｂ组分由聚合物乳液树脂、热反射材料、远红外辐射材料、填料、助剂和水组成。

7.根据权利要求6所述的反射隔热粉末涂料，其特征在于：所述反射隔热水性面涂涂料B组分中，聚合物乳液树脂的质量百分比为20-50%，热反射材料的质量百分比为10～30%，远红外辐射材料的质量百分比2～8%，填料的质量百分比0-15%，助剂的质量百分比为3-5%，水的质量百分比为20-40%；所述各组分配比之和为100%。

8.根据权利要求6或7所述的反射隔热粉末涂料，其特征在于：所述聚合物乳液树脂为聚丙烯酸酯类乳液、有机硅改性丙烯酸树脂乳液或氟碳树脂乳液。

9.根据权利要求6或7所述的反射隔热粉末涂料，其特征在于：所述热反射材料为二氧化钛或二氧化钛包覆云母；所述远红外辐射材料为远红外发射粉。