CN104710885A - 新型环保光转换保温涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型环保光转换保温涂料及其制备方法，其包括如下的配方组份：高反射低发射纳米二氧化钛、氟碳树脂、羟乙基纤维素、缓蚀剂、溶剂、PH调节剂、去离子水、第一助剂和第二助剂。及其制备方法：高反射低发射纳米二氧化钛制备；预先将羟乙基纤维素加入去离子水中分散溶解，再将氟碳树脂、缓蚀剂、溶剂、PH调节剂和第一助剂预混分散；然后缓慢加入高反射低发射纳米二氧化钛，提高转速转20-40min；加入第二助剂，分散5-15min，用100目筛网过滤静置后待用。本发明改变主要隔热材料特性，减少热传导，提高红外反射效率；提高涂料的储存稳定性及施工性；提高隔热保温涂料的节能效果，节约成本，实现商业化推广。

Description

新型环保光转换保温涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，特别是涉及一种新型环保光转换保温涂料及其制备方法。

背景技术

目前国内涂料主要有三种形式存在：①阻隔性是通过低导热系数和高热阻来实现隔热保温；②反射隔热涂料是在铝基反射隔热涂料的基础上发展而来，通过选择合适的原料和配方等，制得高反射率涂层，反射太阳光来达到隔热目的；③辐射隔热涂料是通过辐射的形式把建筑物吸收的太阳能以长波形式发射到空气中，从而达到隔热降温的效果。

以上这些主要的原材料是纳米空心微珠、高级乳液、二氧化钛、陶瓷微粉、ITO等物质组成，其中涂料中的纳米空心微珠含量至少要在80%以上，涂刷后能在物体表面形成由封闭微珠连接在一起的三维网络空心结构，这样的纳米空心陶瓷微珠和微珠之间形成了一个个叠夹的静态空气组，也就是一个个隔热保温单元，有效阻止热量传导，可以大量的反射红外线，防止红外线对物体进行加热，能有效抑制太阳和红外线的辐射热和热量传导，隔热保温抑制效率号称可达90%左右 。

而实际情况并非如此，真正的隔热保温作用并未达到理论及相关要求，多数涂料宣称导热系数在0.06以下，有些甚至号称0.04以下，而这些只能是实验室研究产品，根本无法实现其商业价值，不能商业化，充其量是技术水平不能转化为成果应用。另外通过空心微珠、陶瓷粉、高反射颜料生产的隔热涂料多以空心微珠为主，由于其密度较小，在涂料中容易悬浮，如果不是生产出来立即用，存放一段时间后表面就厚厚的一层微珠漂浮，较难使用，如果粘度过高硬质漂浮，那么又将出现无法施工的现象。更重要的是即便以上问题都解决，这些涂料在施工时需要涂覆达到一定厚度才能体现一点隔热保温的，而这类涂料的一次成膜厚度均不高一般在100-200μm，过高则容易开裂或其他弊病，施工非常的不便。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种新型环保光转换保温涂料及其制备方法，改变主要隔热材料特性，减少热传导，提高红外反射效率；提高涂料的储存稳定性及施工性；提高隔热保温涂料的节能效果，节约成本，实现商业化推广。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种新型环保光转换保温涂料，其包括如下重量份的配方组份：

高反射低发射纳米二氧化钛      25-30份，

氟碳树脂                      50-60份，

羟乙基纤维素                  0.5-2份，

缓蚀剂                        0.2-1份，

溶剂                          2-3份，

PH调节剂                     0.2-0.3份，

去离子水                      6-9份，

第一助剂                      0.5-1.3份，

第二助剂                      3-5份。           

在本发明一个较佳实施例中，所述的缓蚀剂为有机锌螯合物。

在本发明一个较佳实施例中，所述的PH调节剂为醇胺类化合物。

在本发明一个较佳实施例中，所述的第一助剂包括增稠剂、分散剂和消泡剂，所述的增稠剂、分散剂和消泡剂的重量比为1：1-2：1-2。

在本发明一个较佳实施例中，所述的第二助剂为成膜助剂。

在本发明一个较佳实施例中，所述的溶剂为丙二醇。

在本发明一个较佳实施例中，所述的增稠剂为疏水改性碱溶性乳液，所述的分散剂为聚羧酸盐。

在本发明一个较佳实施例中，所述的成膜助剂为二元酸酯混合物。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种新型环保光转换保温涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）高反射低发射纳米二氧化钛制备：将二氧化钛制成溶胶，溶解在酸性水中，利用纳滤膜使胶体缓慢过滤浓缩，待浓缩后移出溶胶，冷冻，然后真空干燥，制得纳米孔径的粉体，碱洗，水洗，洗至洗液PH值为6.8-7.2，将粉体置于真空蒸发器内，沉积二氧化硅，覆膜完成后气流粉碎即可；

（2）按照重量配比称取配方组份；

（3）预先将羟乙基纤维素加入去离子水中分散溶解，再将氟碳树脂、缓蚀剂、溶剂、PH调节剂和第一助剂预混分散；

（4）然后缓慢加入高反射低发射纳米二氧化钛，转速提高至1500-2000r/min转20-40min，过程中观察细度，刮板细度50-60目即可；

（5）加入第二助剂，在800-1000r/min的转速下分散5-15min，用100目筛网过滤静置24h后待用。

本发明通过对具有高红外反射、低发射的材料进行改性，使之具有疏松多孔的海绵状结构，进而在新的结构载体上嵌入超低导热的材料，将发射反射及热传导结合在一种材料上，在通过颜填料的桥接搭配制成新型环保的光转换保温涂料。此种材料的导热系数经测定低至0.017W/M*K，太阳光的反射达到95%以上，50-100℃的范围内，隔热温差达20-25℃。

本发明的有益效果是：本发明利用真空粉碎氮气凝胶技术，对反射材料进行多孔构造，再利用表面包覆技术合成新型高反射低传导隔热粉，制成新型光转换环保隔热涂料；改变主要隔热材料特性，减少热传导，提高红外反射效率；提高涂料的储存稳定性及施工性；提高隔热保温涂料的节能效果，节约成本，实现商业化推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明实施例1的导热系数衰减测试图；

图2是本发明实施例1的反射率衰减测试图；

图3是本发明实施例1的隔热温差衰减测试图；

图4是本发明实施例1的热衰减测试图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种新型环保光转换保温涂料，其包括如下重量份的配方组份：高反射低发射纳米二氧化钛28份，HT610F水性氟碳树脂55份（大金氟化工中国有限公司），CZ010羟乙基纤维素1.3份（巴斯夫中国有限公司），HF179有机锌螯合物缓蚀剂0.7份（海明斯德谦上海化学有限公司），丙二醇溶剂2.5份，AMP-95醇胺类化合物PH调节剂0.2份（陶氏化学中国有限公司），去离子水7份，第一助剂0.9份，第二助剂4份，其中，所述的第一助剂包括疏水改性碱溶性乳液增稠剂、聚羧酸盐分散剂和BYK034消泡剂，所述的TT935疏水改性碱溶性乳液增稠剂（陶氏化学中国有限公司）、5310聚羧酸盐分散剂（陶氏化学中国有限公司）和BYK034消泡剂（德国毕克化学有限公司）的重量比为1：1：1，所述的第二助剂为DBE二元酸酯混合物成膜助剂（江苏三木化工股份有限公司）。

其制备方法，具体包括以下步骤：

（1）高反射低发射纳米二氧化钛制备：将20份二氧化钛加入80份水中制成溶胶，溶解在5份质量百分比浓度为5%乙酸水溶液中，利用纳滤膜使胶体缓慢过滤浓缩，待浓缩至质量百分比浓度为58%后移出溶胶，冷冻，然后真空干燥，制得纳米孔径的粉体，控制粉体的粒径不超过5μm，反复碱洗，去离子水洗，洗至洗液PH值为6.8，将粉体成块，置于真空蒸发器内，沉积二氧化硅，覆膜完成后气流粉碎，控制粒径不大于2μm；

（2）按照重量配比称取配方组份；

（3）预先将羟乙基纤维素加入去离子水中分散溶解，再将氟碳树脂、缓蚀剂、溶剂、PH调节剂和第一助剂预混分散；

（4）然后缓慢加入高反射低发射纳米二氧化钛，转速提高至1800r/min转30min，过程中观察细度，刮板细度50-60目即可；

（5）加入第二助剂，在900r/min的转速下分散10min，用100目筛网过滤静置24h后待用。

实施例2

一种新型环保光转换保温涂料，其包括如下重量份的配方组份：高反射低发射纳米二氧化钛25份，HT610F水性氟碳树脂50份（大金氟化工中国有限公司），CZ010羟乙基纤维素0.5份（巴斯夫中国有限公司），HF179有机锌螯合物缓蚀剂0.2份（海明斯德谦上海化学有限公司），丙二醇溶剂2份，AMP-95醇胺类化合物PH调节剂0.2份（陶氏化学中国有限公司），去离子水6份，第一助剂0.5份，第二助剂3份，其中，所述的第一助剂包括疏水改性碱溶性乳液增稠剂、聚羧酸盐分散剂和BYK034消泡剂，所述的TT935疏水改性碱溶性乳液增稠剂（陶氏化学中国有限公司）、5310聚羧酸盐分散剂（陶氏化学中国有限公司）和BYK034消泡剂（德国毕克化学有限公司）的重量比为1：2：2，所述的第二助剂为DBE二元酸酯混合物成膜助剂（江苏三木化工股份有限公司）。

其制备方法，具体包括以下步骤：

（1）高反射低发射纳米二氧化钛制备：将20份二氧化钛加入80份水中制成溶胶，溶解在5份质量百分比浓度为5%乙酸水溶液中，利用纳滤膜使胶体缓慢过滤浓缩，待浓缩至质量百分比浓度为58%后移出溶胶，冷冻，然后真空干燥，制得纳米孔径的粉体，控制粉体的粒径不超过5μm，反复碱洗，水洗，洗至洗液PH值为7.0，将粉体成块，置于真空蒸发器内，沉积二氧化硅，覆膜完成后气流粉碎，控制粒径不大于2μm；

（2）按照重量配比称取配方组份；

（3）预先将羟乙基纤维素加入去离子水中分散溶解，再将氟碳树脂、缓蚀剂、溶剂、PH调节剂和第一助剂预混分散；

（4）然后缓慢加入高反射低发射纳米二氧化钛，转速提高至1500r/min转40min，过程中观察细度，刮板细度50-60目即可；

（5）加入第二助剂，在1000r/min的转速下分散5min，用100目筛网过滤静置24h后待用。

实施例3

一种新型环保光转换保温涂料，其包括如下重量份的配方组份：高反射低发射纳米二氧化钛30份，HT610F水性氟碳树脂60份（大金氟化工中国有限公司），CZ010羟乙基纤维素2份（巴斯夫中国有限公司），HF179有机锌螯合物缓蚀剂1份（海明斯德谦上海化学有限公司），丙二醇溶剂3份，AMP-95醇胺类化合物PH调节剂0.3份（陶氏化学中国有限公司），去离子水9份，第一助剂1.3份，第二助剂5份，其中，所述的第一助剂包括疏水改性碱溶性乳液增稠剂、聚羧酸盐分散剂和BYK034消泡剂，所述的TT935疏水改性碱溶性乳液增稠剂（陶氏化学中国有限公司）、5310聚羧酸盐分散剂（陶氏化学中国有限公司）和BYK034消泡剂（德国毕克化学有限公司）的重量比为1： 2：1，所述的第二助剂为DBE二元酸酯混合物成膜助剂（江苏三木化工股份有限公司）。

其制备方法，具体包括以下步骤：

（1）高反射低发射纳米二氧化钛制备：将20份二氧化钛加入80份水中制成溶胶，溶解在5份质量百分比浓度为5%乙酸水溶液中，利用纳滤膜使胶体缓慢过滤浓缩，待浓缩至质量百分比浓度为58%后移出溶胶，冷冻，然后真空干燥，制得纳米孔径的粉体，控制粉体的粒径不超过5μm，反复碱洗，水洗，洗至洗液PH值为7.2，将粉体成块，置于真空蒸发器内，沉积二氧化硅，覆膜完成后气流粉碎，控制粒径不大于2μm；

（2）按照重量配比称取配方组份；

（3）预先将羟乙基纤维素加入去离子水中分散溶解，再将氟碳树脂、缓蚀剂、溶剂、PH调节剂和第一助剂预混分散；

（4）然后缓慢加入高反射低发射纳米二氧化钛，转速提高至2000r/min转20min，过程中观察细度，刮板细度50-60目即可；

（5）加入第二助剂，在800r/min的转速下分散15min，用100目筛网过滤静置24h后待用。

试验例

涂层的制备：将实施例1~实施例3制备的涂料在0.6-0.8MPa的压力下喷涂多层，干膜漆膜厚度控制在400-500μm若干块（一次成膜），900-1000μm若干块（两次成膜），常温自干168小时待测。

图1~图4是实施例1的衰减测试图，实施例2和实施例3有相似的实验结果。

通过一年的衰减测试，导热系数一致维持在0.017-0.018之间；近红外达0.96，超过了国内0.9的水平；太阳光目前总反射率最好的为0.88，而本发明设计的涂料高达0.95，突破了瓶颈；最为关键的是隔热温差比目前国内最好的10℃还提高了12℃，衰变温差由普通的4-5℃降低到1-2℃，使得国内的隔热保温涂料达到了一个更高的水平。

本发明利用真空粉碎氮气凝胶技术，对反射材料进行多孔构造，再利用表面包覆技术合成新型高反射低传导隔热粉，制成新型光转换环保隔热涂料；改变主要隔热材料特性，减少热传导，提高红外反射效率；提高涂料的储存稳定性及施工性；提高隔热保温涂料的节能效果，节约成本，实现商业化推广。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种新型环保光转换保温涂料，其特征在于，其包括如下重量份的配方组份：

高反射低发射纳米二氧化钛      25-30份，

氟碳树脂                      50-60份，

羟乙基纤维素                  0.5-2份，

缓蚀剂                        0.2-1份，

溶剂                          2-3份，

PH调节剂                     0.2-0.3份，

去离子水                      6-9份，

第一助剂                      0.5-1.3份，

第二助剂                      3-5份。

2.根据权利要求1所述的新型环保光转换保温涂料，其特征在于，所述的缓蚀剂为有机锌螯合物。

3.根据权利要求1所述的新型环保光转换保温涂料，其特征在于，所述的PH调节剂为醇胺类化合物。

4.根据权利要求1所述的新型环保光转换保温涂料，其特征在于，所述的第一助剂包括增稠剂、分散剂和消泡剂，所述的增稠剂、分散剂和消泡剂的重量比为1：1-2：1-2。

5.根据权利要求1所述的新型环保光转换保温涂料，其特征在于，所述的第二助剂为成膜助剂。

6.根据权利要求1所述的新型环保光转换保温涂料，其特征在于，所述的溶剂为丙二醇。

7.根据权利要求4所述的新型环保光转换保温涂料，其特征在于，所述的增稠剂为疏水改性碱溶性乳液，所述的分散剂为聚羧酸盐。

8.根据权利要求5所述的新型环保光转换保温涂料，其特征在于，所述的成膜助剂为二元酸酯混合物。

9.根据权利要求1所述的新型环保光转换保温涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）高反射低发射纳米二氧化钛制备：将二氧化钛制成溶胶，溶解在酸性水中，利用纳滤膜使胶体缓慢过滤浓缩，待浓缩后移出溶胶，冷冻，然后真空干燥，制得纳米孔径的粉体，碱洗，水洗，洗至洗液PH值为6.8-7.2，将粉体成块，置于真空蒸发器内，沉积二氧化硅，覆膜完成后气流粉碎即可；

（2）按照重量配比称取配方组份；

（3）预先将羟乙基纤维素加入去离子水中分散溶解，再将氟碳树脂、缓蚀剂、溶剂、PH调节剂和第一助剂预混分散；

（4）然后缓慢加入高反射低发射纳米二氧化钛，转速提高至1500-2000r/min转20-40min，过程中观察细度，刮板细度50-60目即可；

（5）加入第二助剂，在800-1000r/min的转速下分散5-15min，用100目筛网过滤静置24h后待用。