CN104745069B - 一种水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料及其生产方法，该涂料是包括聚氨酯预聚体、N‑羟甲基丙烯酰胺、顺丁烯二酸二异辛酯、苯胺甲基三甲氧基硅烷、金红石型钛白粉、消泡剂二氧化硅TS—4400、超细滑石粉5份、混合溶剂、空心玻璃珠,其制备方法：按重量每公斤N‑羟甲基丙烯酰胺加入2.2公斤的体积浓度65‑85%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度50‑100℃，反应时间1～2小时后加入苯胺甲基三甲氧基硅烷；继续反应3～6小时；然后加入顺丁烯二酸二异辛酯；金红石型钛白粉；二氧化硅TS—4400；超细滑石粉；混合溶剂和空心玻璃珠，混合均匀即可得到水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种隔热保温涂料，特别是一种水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料及其生产方法，属于化学组合物及其制备技术领域。
背景技术
由于世界工业日益发达以及人类对大自然的破坏，节能降耗工作已引起了世界各国的关注和重视，我国的建筑能耗占人类能源消耗的30％以上，提高建筑物保温隔热性能、提高建筑物使用功能、节能降耗是目前建筑选材设计又一重要考虑因素。在建筑涂料领域国内外的发展目标也是向着高效、节省能源和资源、无害化、无污染方向发展。近年开发出的建筑热反射隔热涂料不仅具有装饰性，而且具有热反射隔热效果，应用在建筑屋面和内外墙面对光和热具有很好的阻断及反射作用，在炎热的夏季可抵抗大阳光和环境热对建筑物的烘烤，使室内温度显著降低，在冬季减少热穿墙损耗，达到冬暖夏凉的效果，对建筑节能具有一定贡献。
隔热涂料可以分为水性的和溶剂型的两类，又可以根据施工状态分为薄型和厚型。市场上已有的美国盾牌热反射涂料采用纯丙乳液、陶瓷微珠、云母粉等为原料配制成，属于水性薄型热反射隔热涂料；澳大利亚澳格瑞隔热涂料属于溶剂型反射隔热涂料；国内中国建筑材料科学研究总院最早推出CBMA陶瓷隔热保温涂料，随后江苏晨光涂料、上海好家庭涂料、北京国邦等单位相继推出隔热涂料，但现有隔热涂料多是以丙烯酸乳液或改性树脂配制而成，功能较单一。在隔热保温涂料方面，检索到有关的文献如下：
1、中国专利，名称: 弹性氟碳隔热涂料及其制备方法、使用方法；申请（专利）号:CN201110411371.5 ，申请（专利权）人: 深圳市广田环保涂料有限公司；公开了一种弹性氟碳隔热涂料及其制备方法、使用方法，这种弹性氟碳隔热涂料，是由主剂和固化剂组成，其主剂由如下重量配比的组分制成：氟树脂55—65，分散剂0.5—1.5，消泡剂0.2—0.4，防沉剂0.3—0.5，流平剂 0.3—0.5，钛白粉15—20，空心玻璃微珠4—8，空心高分子聚合物l—1．5，混合溶剂15—20；其固化剂由如下重量配比的组分制成：E405—80T90，乙酸丁酯5，丙二醇甲醚乙酸酯5；且所述主剂与固化剂的重量配比按照氟树脂的经值和固化剂的NCO含量计算，取OH／NCO＝1：(1.05—1.15)。该弹性氟碳隔热涂料具有杰出的耐候性，并具有优异的抗玷污性、耐洗刷性以及优异的装饰性能等，且该涂料具有良好的常温和低温弹性，可抵抗细微裂纹，同时由于保温隔热效果的提高，有助于运输和安置。
2、中国专利，名称: 水性丙烯酸类防水隔热涂料 申请（专利）号:CN200910242172.9 申请（专利权）人: 中国建筑材料科学研究总院 摘要：本发明一种水性丙烯酸类防水隔热涂料，属于建筑材料领域，可应用于建筑物屋面、金属板材、瓷砖、釉面砖、装饰瓦等材料表面。本发明是以弹性丙烯酸酯共聚物乳液、VAE乳液、有机硅防水材料冷混的共聚物乳液为基料，低导热系数的空玻璃微珠、中空陶瓷微珠等隔热材料，钛白粉、氧化锌、超细云母粉等反射材料和耐腐蚀的重晶石粉、硅灰石等为颜填料的水性丙烯酸类防水隔热涂料。涂料太阳光反射率大于等于0.83，半球反射率大于等于0.85，耐候性老化时间l000h不褪色、不粉化，不透水性、低温柔性、拉伸强度等防水性能达 到CJ／T864—2008的II类产品指标要求。本发明涂料除了具有装饰材料的功能，还具有防水和隔热的功能。
3、中国专利，名称: 建筑外表面用热反射隔热涂料及其制备方法 申请（专利）号:CCN201010044807.7 申请（专利权）人: 福建欧诺漆科技有限公司 摘要：本发明公开了一种建筑外表面用热反射隔热涂料，它包括以下成分：水性无皂聚合共聚乳液、钛白粉、含硼玻璃微珠、陶瓷粉、填料、润湿剂、分散剂、增稠剂、消泡剂、成膜助剂、丙二醇、水，以及该涂料的制备方法。本发明提供的建筑外表面用热反射隔热涂料涂装于建筑表面不仅增强了外墙对太阳光热的反射性能，减少了外墙对太阳光热辐射的吸收，从而降低了建筑物的表温度，达到了隔热节能的效果，而且该涂料以水作为溶剂，不合重金属、无毒无污染、施工工艺简单方便、性价比高，是一种环境友好型多功能节能涂料。
现有隔热涂料多是以丙烯酸乳液或改性树脂配制而成，功能较单一，要制备一种具有轻质、高耐火、高耐候、环保、不易老化、长效性的外保温隔热的涂料，进而达到建筑节能的目的，还没有很成熟的技术，因此目前人们还在不断的研究试验。
发明内容
本发明的目的提供一种水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料及其生产方法，制成的涂料具有良好的隔热保温效果、抗龟裂性强、具有耐化学品、耐磨、涂膜寿命长等特点。
本发明是这样实现的：
一种水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料及其生产方法，制成该涂料包括以下重量份数的原料：
聚氨酯预聚体 50～60份；
N-羟甲基丙烯酰胺 3～5份；
顺丁烯二酸二异辛酯 2～5份；
苯胺甲基三甲氧基硅烷 0.7～1.2份；
钛白粉 15～20份；
消泡剂 0.3～0.5份；
超细滑石粉 5～10份；
混合溶剂 13～16份；
空心玻璃珠 6～10份；
所述的聚氨酯预聚体是带有NCO端基的预聚体，分子量在10000-4000之间；
所述的混合溶剂是丙二醇甲醚加水的混合物，重量比例为2:11；
所述空心玻璃微珠是硼硅酸盐类刚性空心球体，其粒度为l0—250微米、壁厚l—2微米。
所述的钛白粉为金红石型二氧化钛，由于金红石型二氧化钛其折射率为2.71，通过加入二氧化钛（金红石型）材料，能增强光线的折射与散射。因此，具有较优的反射和隔热性能，还具有很好的光线遮盖效果，从而反射太阳近红外波段，提高太阳热辐射反射，降低太阳热吸收，不让太阳在物体表面累计升温。
所述的消泡剂是二氧化硅TS—4400。
本发明所述的一种水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料，其生产方法包括以下步骤：
按重量每公斤N-羟甲基丙烯酰胺加入2.2公斤的体积浓度65-85%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度80-140℃，反应时间1～2小时后加入苯胺甲基三甲氧基硅烷；继续反应3-6小时；然后加入顺丁烯二酸二异辛酯；金红石型钛白粉；二氧化硅TS—4400；超细滑石粉；混合溶剂和空心玻璃珠，混合均匀即可得到水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料产品。
本发明所述的一种水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料及其生产方法，其原料还包括：流平剂、抗冻剂和防沉剂中的一种或多种，重量份数为2-6；所述的流平剂是硝化纤维素；所述的抗冻剂是乙二醇；所述的防沉剂是改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮溶液。
本发明所述的水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料，还可以进一步加入色料，提供外墙色彩缤纷的涂料。
本发明所述的聚氨酯预聚体是以异氰酸酯、聚醚为主要原料，进行聚合而成，带有NCO端基的预聚体，分子量在10000-4000之间，它具有良好的物理性能，粘结力强，常温湿固化。
本发明所述的N-羟甲基丙烯酰胺，为白色结晶粉末，熔点74～75℃， 易溶于水、乙醇，溶于脂肪酸酯类，不溶于烃、卤代烃等疏水性溶剂。当水溶液中有酸存在时，加热会迅速聚合成不溶的树脂。由于分子结构中含有聚合性能的乙烯基和缩合性能的羟甲基，因此使线型聚合物交联最为有效。如果与丙烯酸酯类单体共聚合，羟甲基被引入，仅加热即可交联。
本发明所述的顺丁烯二酸二异辛酯 为无色清澈透明液体的内增塑剂，可与氯乙烯、醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酸酯等单体共聚，所得共聚物具有优良的耐冲击性、抗龟裂性、电性能及光学性能。可用于薄膜、涂料、粘合剂、橡胶、颜料固着剂、石油添加剂、纸张处理剂等方面。其增塑效率高，用于涂料时，能提高涂料粘度、减少流动。
本发明所述的苯胺甲基三甲氧基硅烷有两方面的作用，一是作为涂料分散剂（英文为paint dispersant），是指能提高和改善固体或液体物料分散性能的助剂。不溶于水的油性液体在高剪切力搅拌下，可分散成很小的液珠，停搅拌后，在界面张力的作用下很快分层，而加入分散剂后搅拌，则能形成稳定的乳浊液。其主要作用是降低液-液和固-液间的界面张力。二是在本涂料中，起到一段与聚氨酯预聚体的NCO端基进行结合，另一端与墙体基面牢固粘合作用，甚至在墙体的水泥没有完全干透的时候还可以与水泥起到化学交联作用，苯胺甲基三甲氧基硅烷通过化学键结合改善了复合材料中高聚物和无机填料之间的粘接性，使其性能大大改善。
本发明所述的超细滑石粉是作为填料加入到涂料中，超细滑石粉用于水性乳胶涂料中，能赋予涂料良好的涂刷性、流平性、保光性和柔韧性，同时还能有效地提高涂层的耐蚀性和干性。
本发明所述的混合溶剂是丙二醇甲醚加水的混合物，重量比例为2:11，丙二醇甲醚由于其分子结构中既有醚基又有羟基，因而它的溶解性能十分优异，作为溶剂、分散剂或稀释剂用于涂料、油墨、印染、农药、纤维素、丙烯酸酯等工业。也可用作燃料抗冻剂、清洗剂、萃取剂、有色金属选矿剂等。丙二醇甲醚在涂料制作过程中加入可以起到成膜助剂的作用。
本发明的有益效果是：
1、本发明生产出来的水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料成膜物由于在聚氨酯预聚体中加入
顺丁烯二酸二异辛酯、苯胺甲基三甲氧基硅烷、金红石型二氧化钛和混合溶剂等材料以后，能够起到很好的化学交联作用，使成膜物的耐水、耐化学品、耐磨、附着力、力学机械等性能得到改善，具有优良的耐冲击性、抗龟裂性，保温性能得到提高，而且延长涂料寿命。
2、本发明中加入的空心玻璃微珠是硼硅酸盐类刚性空心球体，具有很低的导热系数和较小的有效密度，添加到涂料中形成很多微观的独立绝热腔体，大大提高漆膜的绝热性，降低漆膜热导率，并提高对太阳光的红外及紫外光的反射率，从而提高漆膜的保温效果和延长漆膜使用寿命。在涂料中加入空心玻璃珠、金红石型二氧化钛大大提高了涂料的隔热保温性能。
3、本发明的水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料，可根据装饰要求，进行色彩的挑选；用水作为溶剂，成本低，经济适用，施工简单；制成的涂料具有良好的隔热保温效果、抗龟裂性强、具有耐化学品、耐磨、涂膜寿命长等特点。
具体实施方式
实施例1：
首先按重量份数将聚氨酯预聚体50份、N-羟甲基丙烯酰胺3份、顺丁烯二酸二异辛酯 2份、苯胺甲基三甲氧基硅烷0.7份、金红石型钛白粉15份、消泡剂二氧化硅TS—44000.3份、超细滑石粉5份、混合溶剂（丙二醇甲醚加水的混合物，重量比例为2:11）13份、空心玻璃珠6份；流平剂硝化纤维素2份、氧化铁黄2份，进行备料。
生产方法，按重量每公斤N-羟甲基丙烯酰胺加入2.2公斤的体积浓度65-85%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度80℃，反应时间2小时后加入苯胺甲基三甲氧基硅烷；继续反应6小时；然后加入顺丁烯二酸二异辛酯、金红石型钛白粉、二氧化硅TS—4400、超细滑石粉、；流平剂、氧化铁黄、混合溶剂和空心玻璃珠，混合均匀即可得到黄色水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料产品。
实施例2：
首先按重量份数将聚氨酯预聚体55份、N-羟甲基丙烯酰胺4份、顺丁烯二酸二异辛酯 3份、苯胺甲基三甲氧基硅烷0.9份、金红石型钛白粉18份、消泡剂二氧化硅TS—44000.4份、超细滑石粉 7份、混合溶剂（丙二醇甲醚加水的混合物，重量比例为2:11）15份、空心玻璃珠8份；防沉剂改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮溶液4份、氧化铁红1份，进行备料。
生产方法，按重量每公斤N-羟甲基丙烯酰胺加入2.2公斤的体积浓度65-85%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度110℃，反应时间1.5小时后加入苯胺甲基三甲氧基硅烷；继续反应4小时；然后加入顺丁烯二酸二异辛酯、金红石型钛白粉、二氧化硅TS—4400、超细滑石粉、防沉剂、氧化铁红、混合溶剂和空心玻璃珠，混合均匀即可得到红色水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料产品。
实施例3：
首先按重量份数将聚氨酯预聚体 60份、N-羟甲基丙烯酰胺5份、顺丁烯二酸二异辛酯5份、苯胺甲基三甲氧基硅烷1.2份、金红石型钛白粉20份、消泡剂二氧化硅TS—44000.5份、超细滑石粉10份、混合溶剂（丙二醇甲醚加水的混合物，重量比例为2:11）16份、空心玻璃珠10份；抗冻剂乙二醇6份、甲苯胺红2份进行备料。
生产方法，按重量每公斤N-羟甲基丙烯酰胺加入2.2公斤的体积浓度65-85%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度140℃，反应时1小时后加入苯胺甲基三甲氧基硅烷；继续反应2小时；然后加入顺丁烯二酸二异辛酯、金红石型钛白粉、二氧化硅TS—4400、超细滑石粉、抗冻剂、甲苯胺红、混合溶剂和空心玻璃珠，混合均匀即可得到红色水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料产品。
本发明实施例涂料与传统保温材料特点对比：
本发明的各项技术指标检测结果达到GB/T9757-2001和JG/T235-2008标准评定，为了便于参考，列于下表。
由上述检测结果可见，本发明各项指标均符合国家标准，适于工业大批量推广应用。
Claims (1)
1.一种水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料，其特征在于：制成该涂料包括以下重量份数的原料：
聚氨酯预聚体 50～60份；
N-羟甲基丙烯酰胺 3～5份；
顺丁烯二酸二异辛酯 2～5份；
苯胺甲基三甲氧基硅烷 0.7～1.2份；
钛白粉 15～20份；
消泡剂 0.3～0.5份；
超细滑石粉 5～10份；
混合溶剂 13～16份；
空心玻璃珠 6～10份；
所述的聚氨酯预聚体是带有NCO端基的预聚体，分子量在10000-4000之间；
所述的混合溶剂是丙二醇甲醚加水的混合物，重量比例为2:11；
所述空心玻璃微珠是硼硅酸盐类刚性空心球体，其粒度为l0～250微米、壁厚l～2微米；
所述的消泡剂是二氧化硅TS—4400；所述的钛白粉为金红石型钛白粉；
所述的水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料，其生产方法包括以下步骤：
按重量每公斤N-羟甲基丙烯酰胺加入2.2公斤的体积浓度65～85%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度80-140℃，反应时间1～2小时后加入苯胺甲基三甲氧基硅烷；继续反应3～6小时；然后加入顺丁烯二酸二异辛酯；金红石型钛白粉；二氧化硅TS—4400；超细滑石粉；混合溶剂和空心玻璃珠，混合均匀即可得到水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料产品；
所述的水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料还包括：流平剂、抗冻剂和防沉剂中的一种或多种，重量份数为2～6；所述的流平剂是硝化纤维素；所述的抗冻剂是乙二醇；所述的防沉剂是改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮溶液；
所述的水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料还进一步加入色料。
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