CN103183996A - 高效能反射隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效能反射隔热涂料及其制备方法，属于涂料应用技术领域。本发明由乳液、聚合物优创E、钛白粉、重钙、纳米远红外陶瓷粉、精细硅藻土、ZR涂料粉、防紫外线无机粉、反光粉、空心玻璃微珠、分散剂、润湿剂、pH调节剂、成膜助剂、消泡剂、增稠剂、防腐防霉剂和水组成，本发明还提供了上述涂料的制备方法。本发明采用正交试验的方法，利用复配技术，经过极差R计算出各因素的主次顺序，获得最优水平搭配的隔热涂料配方，经国家建筑材料测试中心检测得出，太阳能反射比为0.88，半球发射率为0.91，隔热温差为16.9℃。

Description

高效能反射隔热涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料应用技术领域，具体涉及一种高效能反射隔热涂料及其制备方法。

背景技术

我国于2008年4月1日起施行了《中华人民共和国节约能源法》，目前建筑节能已成为我国法定要求，***在关于民用建筑节能管理规定的第143号令中，对我国民用建筑节能进行了严格的强制性规定。建筑节能最重要的是使建筑物的墙体、屋面、门窗等具有较好的隔热性能及良好的密闭性能。在目前市场上众多建筑保温隔热材料中，建筑反射隔热涂料因其经济性、使用方便和反射隔热效果可靠等优势获得广泛的接受和应用。

建筑反射隔热涂料以合成树脂乳液为基料，以水为分散介质，加入功能性颜填料（主要为太阳光反射、辐射、阻隔类颜填料）和助剂，经过一定的工艺过程制成的具有反射隔热功效的涂料。

在日常生活中，白色或浅色物品本身就具有较好的光反射能力、对太阳热量的低吸收率。传统建筑反射隔热涂料主要是结合日常生活中的现象，采用折光系数为2.76的金红石型钛白粉为功能性白色颜料，一般掺量占涂料配方总量的30%-40%，制备成的漆料多为白色或者浅色，从而达到一定的降温、隔热作用。然而，理论上讲，每一个钛白粒子能够散射一定的光线，而在粒子间间隔为钛白粒子直径的两倍时达到最大散射，当钛白粉的颜料体积浓度（PVC）<10%时，钛白粉颗粒间隔通常能达到或超过这个要求，而当钛白粉颜料体积浓度>10%时，二氧化钛的聚集会使散射光的散射效率大大降低，从而导致总体钛白粉散射能力下降，加之外墙涂料的应用环境相对内墙而言比较恶劣，导致传统的反射隔热涂料太阳反射比不能满足国家标准0.80的指标，涂料上墙一段时间之后由于耐沾污性差，几乎丧失反射隔热功效，因此传统反射隔热涂料不能得到大量推广应用的原因。

此外，目前市场是80%以上的反射隔热涂料中掺入空心玻璃微珠作为功能填料弥补钛白粉过聚现象导致的太阳反射比指标不合格，从一定程度上提高涂层的反射率，但国内生产的空心玻璃微珠工艺不成熟，玻璃微珠的空心结构在涂料生产过程中被破坏，破坏后因吸水使涂料后胀、结硬块，涂料的贮存稳定性极差。同时，空心玻璃微珠掺入过多使得涂层表面粗糙程度较高，耐沾污性能大打折扣，影响整个漆膜持久的反射隔热效果。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种具有反射、阻隔、辐射太阳热的高效能反射隔热涂料及其制备方法，该涂料经国家建筑材料测试中心检测得出，太阳反射比可达到0.88，半球发射率可达到0.91，隔热温差可达到16.9℃，能有效降低炎热夏季室内温度，改善居住环境，减少空调运转率，达到节能减排的作用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

高效能反射隔热涂料，其特征在于，它是由以下重量份的原料组成：

乳液                                   25～38份

聚合物优创E                           5～10份

钛白粉                                 5～15份

重钙                                   10～15份

纳米远红外陶瓷粉                         2～6份

精细硅藻土                             6～12份

ZR涂料粉                              2～5份

防紫外线无机粉                         1～3份

反光粉                                 1～3份

空心玻璃微珠                           5～10份

分散剂                                 0.4～0.8份

润湿剂                                 0.2～0.5份

pH调节剂                              0.1～0.3份

成膜助剂                               2～3份

消泡剂                                 0.5～0.8份

增稠剂                                 0.3～0.7份

防腐防霉剂                             0.1～0.3份

水                                     15～25份。

进一步地，所述乳液为纯丙烯酸酯乳液。

上述高效能反射隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将重量份为15～25份的水、X₁份的增稠剂、0.4～0.8份的分散剂、X₂份的消泡剂和0.2～0.5份的润湿剂依次加入一升的塑料罐中，搅拌5～8min至混合均匀；

（2）在上述搅拌均匀的溶液中缓慢加入2～6份的纳米远红外陶瓷粉，6～12份的精细硅藻土，2～5份的ZR涂料粉，1～3份的防紫外线无机粉，1～3份的反光粉，5～15份钛白粉和10～15份重钙，在1500～2000r/min的转速下搅拌20～30min，使之充分分散，再加入2～3份的成膜助剂高速分散5～8min制得分散体系；

（3）低速搅拌上述分散体系，加入25～38份的乳液和5～10份的聚合物优创E，搅拌均匀后，加入0.1～0.3份的pH调节剂调节pH值至7～9；

（4）在200～350r/min的转速下搅拌，然后缓慢加入5～10份的空心玻璃微珠并搅拌均匀至表面看不到悬浮的空心玻璃微珠为止；

（5）加入Y₁份的增稠剂、Y₂份的消泡剂和0.1～0.3份的防腐防霉剂均匀搅拌10～15min，即得产品；

其中，0.3≤X₁ +Y₁≤0.7，0.5≤X₂ +Y₂≤0.8；且X₁≠0，Y₁≠0，X₂≠0，Y₂≠0。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明采用正交试验的方法，利用复配技术，经过极差R计算出各因素的主次顺序，获得最优水平搭配的隔热涂料配方，经国家建筑材料测试中心检测得出，太阳能反射比可达0.88，半球发射率可达0.91，隔热温差可达16.9℃。

（2）本发明利用混拼方式将水性核壳结构聚合物自身的球状中空结构和弹性乳液进行混拼，加入反射隔热涂料中能代替17%的钛白粉，节约成本的同时大幅度提高涂层耐沾污性和遮盖率。

（3）本发明通过对不同颜填料粗细颗粒的搭配，减少漆膜中的空隙率，提高涂层整体的平整度，从而得到耐沾污性优良的反射隔热涂层，且隔热温差衰减值为4.4℃左右。

（4）本发明通过对普通色粉或色浆种类及掺量的分析，得出炭黑颜料对涂层反射率影响最大，用炭黑类色浆调制的反射隔热涂料在300～2500纳米波段范围内的反射率最高不大于10%，本发明还可根据实际需求添加IR复合无机深颜料替代炭黑类颜料，其余为蓝、红、绿、黄，在此情况下，利用色浆300～2500纳米波段范围内反射率高低配制不同色调的彩色反射隔热涂料，控制每种色浆的添加量，制备出彩色反射隔热涂料的反射率均在65%以上。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例1

将重量份为25份的水、0.1份的增稠剂（羟乙基纤维素）、0.4份的分散剂、0.2份的消泡剂和0.2份的润湿剂依次加入一升的塑料罐中，并且中速搅拌5～8min至增稠剂充分溶解混合均匀；再缓慢加入2份的纳米远红外陶瓷粉，12份的精细硅藻土，2份的ZR涂料粉，1份的防紫外线无机粉，1份的反光粉，15份钛白粉和10份重钙，在1500～2000r/min的转速下搅拌10～15min，使之充分分散，接着加入2份的成膜助剂高速分散5～8min制得分散体系；然后在低速搅拌条件下加入25份的纯丙烯酸酯乳液和10份的聚合物优创E，搅拌均匀后，加入0.1份的pH调节剂调节pH值至7～9；再在200～350r/min的转速下搅拌，然后缓慢加入5份的空心玻璃微珠并搅拌均匀至表面看不到悬浮的空心玻璃微珠为止；最后加入0.2份的增稠剂、0.3份的消泡剂和0.1份的防腐防霉剂，搅拌10～15min至均匀后即可装罐储存。

如表1所示，按CB/T9755-2001《合成树脂乳液外墙涂料》中的指标检测涂料的各项性能，检测结果表明该涂料的各项常规性能指标均符合国家标准要求。

如表2所示，按JG/T235-2008《建筑反射隔热涂料》标准中所述方法进行隔热温差效果的测试，以纤维增强硅酸钙板为隔热温差实验的空白试板，采用120μm线棒涂布器两道制得测试用隔热试板，干燥7d后进行隔热温差测试，光源采用两只250瓦的加热灯进行照射，照射时间为1h，每隔5min记录一次数据，在同一光源照射下，将隔热试板与空白样板进行隔热温差对对比，隔热试板比空白样板低8.9℃；经5次耐沾污循环后，隔热温差衰减为5.6℃，因此，本发明具有较好的反射隔热效果。

实施例2

将重量份为15份的水、0.3份的增稠剂（羟乙基纤维素）、0.8份的分散剂、0.3份的消泡剂和0.5份的润湿剂依次加入一升的塑料罐中，并且中速搅拌5～8min至增稠剂充分溶解混合均匀；再缓慢加入4份的纳米远红外陶瓷粉，8份的精细硅藻土，3份的ZR涂料粉，2份的防紫外线无机粉，2份的反光粉，5份钛白粉和15份重钙，在1500～2000r/min的转速下搅拌10～15min，使之充分分散，接着加入3份的成膜助剂高速分散5～8min制得分散体系；然后在低速搅拌条件下加入38份的纯丙烯酸酯乳液和5份的聚合物优创E，搅拌均匀后，加入0.3份的pH调节剂调节pH值至7～9；再在200～350r/min的转速下搅拌，然后缓慢加入10份的空心玻璃微珠并搅拌均匀至表面看不到悬浮的空心玻璃微珠为止；最后加入0.4份的增稠剂、0.5份的消泡剂和0.3份的防腐防霉剂，搅拌10～15min至均匀后即可装罐储存。

如表1所示，按CB/T9755-2001《合成树脂乳液外墙涂料》中的指标检测涂料的各项性能，检测结果表明该涂料的各项常规性能指标均符合国家标准要求。

如表2所示，按JG/T235-2008《建筑反射隔热涂料》标准中所述方法进行隔热温差效果的测试，以纤维增强硅酸钙板为隔热温差实验的空白试板，采用120μm线棒涂布器两道制得测试用隔热试板，干燥7d后进行隔热温差测试，光源采用两只250瓦的加热灯进行照射，照射时间为1h，每隔5min记录一次数据，在同一光源照射下，将隔热试板与空白样板进行隔热温差对对比，隔热试板比空白样板低10.3℃；经5次耐沾污循环后，隔热温差衰减为5.9℃，因此，本发明具有较好的反射隔热效果。

实施例3

将重量份为20份的水、0.2份的增稠剂（羟乙基纤维素）、0.6份的分散剂、0.3份的消泡剂和0.3份的润湿剂依次加入一升的塑料罐中，并且中速搅拌5～8min至增稠剂充分溶解混合均匀；再缓慢加入6份的纳米远红外陶瓷粉，10份的精细硅藻土，5份的ZR涂料粉，3份的防紫外线无机粉，3份的反光粉，10份钛白粉和10份重钙，在1500～2000r/min的转速下搅拌10～15min，使之充分分散，接着加入2.5份的成膜助剂高速分散5～8min制得分散体系；然后在低速搅拌条件下加入33份的纯丙烯酸酯乳液和8份的聚合物优创E，搅拌均匀后，加入0.2份的pH调节剂调节pH值至7～9；再在200～350r/min的转速下搅拌，然后缓慢加入8份的空心玻璃微珠并搅拌均匀至表面看不到悬浮的空心玻璃微珠为止；最后加入0.3份的增稠剂、0.3份的消泡剂和0.2份的防腐防霉剂，搅拌10～15min至均匀后即可装罐储存。

如表1所示，按CB/T9755-2001《合成树脂乳液外墙涂料》中的指标检测涂料的各项性能，检测结果表明该涂料的各项常规性能指标均符合国家标准要求。

如表2所示，按JG/T235-2008《建筑反射隔热涂料》标准中所述方法进行隔热温差效果的测试，以纤维增强硅酸钙板为隔热温差实验的空白试板，采用120μm线棒涂布器两道制得测试用隔热试板，干燥7d后进行隔热温差测试，光源采用两只250瓦的加热灯进行照射，照射时间为1h，每隔5min记录一次数据，在同一光源照射下，将隔热试板与空白样板进行隔热温差对对比，隔热试板比空白样板低16.9℃；经5次耐沾污循环后，隔热温差衰减为4.9℃，因此，本发明具有较好的反射隔热效果。

表1

注：检测报告由国家危险化学品质量监督检验中心出。

表2

检验项目	标准要求	实施例1	实施例2	实施例3
					太阳反射比（白色）	≥0.83	0.85	0.87	0.88
半球发射率	≥0.85	0.85	0.88	0.91
					隔热温差	≥10℃	8.9℃	10.3℃	16.9℃
隔热温差衰减（白色）	≤10℃	5.6℃	5.9℃	4.9℃

注：检测报告由国家建筑材料检测中心出。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.高效能反射隔热涂料，其特征在于，它是由以下重量份的原料组成：

乳液                                   25～38份

聚合物优创E                           5～10份

钛白粉                                 5～15份

重钙                                   10～15份

纳米远红外陶瓷粉                         2～6份

精细硅藻土                             6～12份

ZR涂料粉                              2～5份

防紫外线无机粉                         1～3份

反光粉                                 1～3份

空心玻璃微珠                           5～10份

分散剂                                 0.4～0.8份

润湿剂                                 0.2～0.5份

pH调节剂                              0.1～0.3份

成膜助剂                               2～3份

消泡剂                                 0.5～0.8份

增稠剂                                 0.3～0.7份

防腐防霉剂                             0.1～0.3份

水                                     15～25份。

2. 根据权利要求1所述的高效能反射隔热涂料，其特征在于，所述乳液为纯丙烯酸酯乳液。

3. 权利要求1～2任一项所述的高效能反射隔热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将重量份为15～25份的水、X₁份的增稠剂、0.4～0.8份的分散剂、X₂份的消泡剂和0.2～0.5份的润湿剂依次加入一升的塑料罐中，搅拌5～8min至混合均匀；

（2）在上述搅拌均匀的溶液中缓慢加入2～6份的纳米远红外陶瓷粉，6～12份的精细硅藻土，2～5份的ZR涂料粉，1～3份的防紫外线无机粉，1～3份的反光粉，5～15份钛白粉和10～15份重钙，在1500～2000r/min的转速下搅拌10～15min，使之充分分散，再加入2～3份的成膜助剂高速分散5～8min制得分散体系；

（3）低速搅拌上述分散体系，加入25～38份的乳液和5～10份的聚合物优创E，搅拌均匀后，加入0.1～0.3份的pH调节剂调节pH值至7～9；

（4）在200～350r/min的转速下搅拌，然后缓慢加入5～10份的空心玻璃微珠并搅拌均匀至表面看不到悬浮的空心玻璃微珠为止；

（5）加入Y₁份的增稠剂、Y₂份的消泡剂和0.1～0.3份的防腐防霉剂均匀搅拌10～15min，即得产品；

其中，0.3≤X₁ +Y₁≤0.7，0.5≤X₂ +Y₂≤0.8；且X₁≠0，Y₁≠0，X₂≠0，Y₂≠0。