CN105504920A - 一种黑色太阳热反射降温涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种黑色太阳热反射降温涂料及其制备方法，所述黑色太阳热反射降温涂料由下述重量份的原料制备而成：丙烯酸丁酯25-35份、黑色功能颜料1-5份、消色颜料0.2-0.9份、二氧化硅5-15份、高岭土3-7份、二氧化钛1-5份、氧化锌1-5份、六偏磷酸钠0.1-1份、壬基酚聚氧乙烯醚0.1-1份、二甲基硅油0.1-1份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯0.1-1份、偶联剂0.5-1.5份、光稳定剂0.1-1份、水30-50份。本发明所述一种黑色太阳热反射降温涂料及其制备方法，通过合理的配比，优选出适合外墙涂料光稳定剂、偶联剂的种类及用量，提高了耐光照老化性能，具有良好的热反射降温效果，而且施工简便，环境适应性更好。

Description

一种黑色太阳热反射降温涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种黑色太阳热反射降温涂料及其制备方法。
背景技术
涂料涂饰于物体表面能与基体材料很好粘结并形成完整而坚韧保护膜的物料，称为涂料。涂料与油漆是同一概念。油漆是人们沿用已久的习惯名称，引进我国后，就一直利用在建筑行业。涂料的作用可以概括为三个方面：保护作用，装饰作用，特殊功能作用。涂料的一般组成：包含成膜物质、颜填料、溶剂、助剂。
建筑涂料具有装饰功能、保护功能和居住性改进功能。各种功能所占的比重因使用目的不同而不尽相同。装饰功能是通过建筑物的美化来提高它的外观价值的功能。主要包括平面色彩、图案及光泽方面的构思设计及立体花纹的构思设计。但要与建筑物本身的造型和基材本身的大小和形状相配合，才能充分的发挥出来。
保护功能是指保护建筑物不受环境的影响和破坏的功能。不同种类的被保护体对保护功能要求的内容也各不相同。如室内与室外涂装所要求达到的指标差别就很大。有的建筑物对防霉、防火、保温隔热、耐腐蚀等有特殊要求。
居住性改进功能主要是对室内涂装而言，就是有助于改进居住环境的功能，如隔音性、吸音性涂料的作用及其分类、防结露性等。
涂料作用为装饰和保护，保护被涂饰物的表面，防止来自外界的光、氧、化学物质、溶剂等的侵蚀，提高被涂覆物的使用寿命；涂料涂饰物质表面，改变其颜色、花纹、光泽、质感等，提高物体的美观价值。
热反射降温涂料是一种通过降低太阳光辐射热吸收和增强8-14μm大气红外窗口辐射热能力的功能性材料，可以有效降低强烈日照环境中建筑物和设备的表面温度，相比于空调和隔热材料等常规降温技术相比，具有效费比高、环境适应性强等优点。
本发明提供了一种黑色太阳热反射降温涂料，具有优异的热反射降温效果。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题之一是提供一种黑色太阳热反射降温涂料。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种黑色太阳热反射降温涂料的制备方法。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种黑色太阳热反射降温涂料，由下述重量份的原料制备而成：
丙烯酸丁酯25-35份、黑色功能颜料1-5份、消色颜料0.2-0.9份、二氧化硅5-15份、高岭土3-7份、二氧化钛1-5份、氧化锌1-5份、六偏磷酸钠0.1-1份、壬基酚聚氧乙烯醚0.1-1份、二甲基硅油0.1-1份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯0.1-1份、偶联剂0.5-1.5份、光稳定剂0.1-1份、水30-50份。
所述的黑色功能颜料为永固紫和/或铬铁黑。
所述的消色颜料为氧化铁黄和/或铁红。
优选地，所述的偶联剂为二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷和/或乙烯基三甲氧基硅烷。
更优选地，所述的偶联剂由40-60wt％二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷和40-60wt％乙烯基三甲氧基硅烷组成。
优选地，所述的光稳定剂为双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和/或双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。
更优选地，所述的光稳定剂由40-60wt％双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和40-60wt％双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯组成。
本发明还提供了上述黑色太阳热反射降温涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将二氧化硅、高岭土、二氧化钛、氧化锌与偶联剂混合制备改性填料；
(2)将黑色功能颜料、消色颜料加入水中搅拌混合，再加入一半六偏磷酸钠、一半壬基酚聚氧乙烯醚搅拌混合均匀，得到黑色色浆；
(3)将剩余的六偏磷酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚加入水中搅拌混合，加入丙烯酸丁酯搅拌混合，加入改性填料、消泡剂搅拌混合，最后加入2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、光稳定剂搅拌混合均匀，得到无色涂料；
(4)将步骤(2)得到的黑色色浆加入到步骤(3)制备的无色涂料中搅拌混合均匀。
本发明所述一种黑色太阳热反射降温涂料及其制备方法，通过合理的配比，优选出适合外墙涂料光稳定剂、偶联剂的种类及用量，提高了耐光照老化性能，具有良好的热反射降温效果，而且施工简便，环境适应性更好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。
实施例中各原料介绍：
丙烯酸丁酯，CAS号：141-32-2，具体采用山东开泰石化股份有限公司生产的丙烯酸丁酯。
二氧化硅，CAS号：7631-86-9，粒径20-40nm。
高岭土，CAS号：1332-58-7，具体采用苏州市相城区恒达高岭土材料厂生产的325目的煅烧高岭土。
二氧化钛，CAS号：1317-80-2，粒径20-40nm。
氧化锌，CAS号：1314-13-2，粒径20-40nm。
六偏磷酸钠，CAS号：10124-56-8。
壬基酚聚氧乙烯醚，CAS号：14409-72-4，具体采用德国汉姆(Helm)生产的型号为NP-10的壬基酚聚氧乙烯醚。
二甲基硅油，CAS号：63148-62-9。
2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，CAS号：25265-77-4。
黑色功能颜料采用铬铁黑，CAS号：71631-15-7，采用常州丽幕化工有限公司生产的5000目，型号为PBK-30的铬铁黑。
消色颜料采用氧化铁黄，CAS号：51274-00-1，采用上海艳晨颜料有限公司生产的600目，型号为920的氧化铁黄。
二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷，CAS号：35141-30-1。
乙烯基三甲氧基硅烷，CAS号：2768-02-7。
双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，CAS号：129757-67-1。
双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，CAS号：41556-26-7。
实施例1
称取各原料(重量份)：丙烯酸丁酯3000g、铬铁黑300g、氧化铁黄40g、二氧化硅1000g、高岭土500g、二氧化钛300g、氧化锌200g、六偏磷酸钠50g、壬基酚聚氧乙烯醚50g、二甲基硅油40g、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯50g、偶联剂80g、光稳定剂60g、去离子水4000g。
所述的偶联剂由50wt％二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷和50wt％乙烯基三甲氧基硅烷搅拌混合均匀得到。
所述的光稳定剂由50wt％双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和50wt％双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯搅拌混合均匀得到。
黑色太阳热反射降温涂料制备：
(1)将1000g二氧化硅、500g高岭土、300g二氧化钛、200g氧化锌与80g偶联剂混合后，在高速混匀机中80℃温度下，2000转/分，搅拌20min混合均匀，得到改性填料；
(2)将300g铬铁黑、40g氧化铁黄加入1500g去离子水中，400转/分，搅拌5min混合均匀，再加入25g六偏磷酸钠、25g壬基酚聚氧乙烯醚，400转/分，搅拌10min混合均匀，得到黑色色浆；
(3)将剩余的25g六偏磷酸钠、剩余的25g壬基酚聚氧乙烯醚加入2500g去离子水中，400转/分，搅拌10min混合均匀；加入3000g丙烯酸丁酯，400转/分，搅拌10min混合均匀；加入步骤(1)得到的改性填料、40g二甲基硅油，2000转/分，搅拌10min混合均匀；最后加入50g2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、60g光稳定剂，2000转/分，搅拌10min混合均匀，得到无色涂料；
(4)将步骤(2)得到的黑色色浆加入到步骤(3)制备的无色涂料中，3000转/分，搅拌10min混合均匀。得到实施例1的黑色太阳热反射降温涂料。
实施例2
按实施例1的原料配比和方法制备黑色太阳热反射降温涂料，区别仅在于：所述的偶联剂仅为二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷。得到实施例2的黑色太阳热反射降温涂料。
实施例3
按实施例1的原料配比和方法制备黑色太阳热反射降温涂料，区别仅在于：所述的偶联剂仅为乙烯基三甲氧基硅烷。得到实施例3的黑色太阳热反射降温涂料。
实施例4
按实施例1的原料配比和方法制备黑色太阳热反射降温涂料，区别仅在于：所述的光稳定剂仅为双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。得到实施例4的黑色太阳热反射降温涂料。
实施例5
按实施例1的原料配比和方法制备黑色太阳热反射降温涂料，区别仅在于：所述的光稳定剂仅为双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。得到实施例5的黑色太阳热反射降温涂料。
测试例1
对实施例1-5制备得到的黑色太阳热反射降温涂料的太阳热反射率进行测试。
具体方法为将黑色太阳热反射降温涂料涂敷于2cm×2cm的铝合金板，涂层厚度控制在50μm左右，干燥成膜后作为待测样板，采用紫外～可见光～近红外分光光度计测定其光谱反射率。
根据中华人民共和国建筑隔热涂料建筑工业行业标准JG/T235-2014的要求，合格的降温涂料当其明度L*低于40时，其近红外反射率须大于等于0.4。
对实施例1-5制备得到的黑色太阳热反射降温涂料的涂料降温效果进行测试。采用美国国家标准ASTM1980～01，计算涂层在下列条件下的表面温度：光照强度1000W/m2，气温37度，中等风速，对流系数12W/(m2K)
具体测试结果见表1-2：
表1：太阳热反射率及明度测试数据表
表2：黑色太阳热反射降温涂料的降温效果数据表
降温效果(℃)
实施例1 15.2
实施例2 14.1
实施例3 14.4
实施例4 14.8
实施例5 14.6
比较实施例1与实施例2-3，实施例1(二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷复配)太阳热反射率及降温效果明显优于实施例2-3(二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中单一原料)。
比较实施例1与实施例4-5，实施例1(双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯复配)太阳热反射率及降温效果明显优于实施例4-5(双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中单一原料)。
测试例2
对实施例1-5制备得到的黑色太阳热反射降温涂料进行耐黄变性测试，耐黄变性按IOS11507：1997测试。具体测试结果见表2：
表2：黑色太阳热反射降温涂料耐黄变性能测试数据
比较实施例1与实施例2-3，实施例1(二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷复配)耐黄变性能明显优于实施例2-3(二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中单一原料)。
比较实施例1与实施例4-5，实施例1(双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯复配)耐黄变性能明显优于实施例4-5(双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中单一原料)。

Claims (5)

1.一种黑色太阳热反射降温涂料，其特征在于，由下述重量份的原料制备而成：丙烯酸丁酯25-35份、黑色功能颜料1-5份、消色颜料0.2-0.9份、二氧化硅5-15份、高岭土3-7份、二氧化钛1-5份、氧化锌1-5份、六偏磷酸钠0.1-1份、壬基酚聚氧乙烯醚0.1-1份、二甲基硅油0.1-1份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯0.1-1份、偶联剂0.5-1.5份、光稳定剂0.1-1份、水30-50份；
所述的偶联剂由40-60wt％二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷和40-60wt％乙烯基三甲氧基硅烷组成。
2.如权利要求1所述的黑色太阳热反射降温涂料，其特征在于，所述的光稳定剂由40-60wt％双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和40-60wt％双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯组成。
3.如权利要求1或2所述的黑色太阳热反射降温涂料，其特征在于，所述的黑色功能颜料为永固紫和/或铬铁黑。
4.如权利要求1或2所述的黑色太阳热反射降温涂料，其特征在于，所述的消色颜料为氧化铁黄和/或铁红。
5.如权利要求1-4任一项所述的黑色太阳热反射降温涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将二氧化硅、高岭土、二氧化钛、氧化锌与偶联剂混合制备改性填料；
(2)将黑色功能颜料、消色颜料加入水中搅拌混合，再加入一半六偏磷酸钠、一半壬基酚聚氧乙烯醚搅拌混合均匀，得到黑色色浆；
(3)将剩余的六偏磷酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚加入水中搅拌混合，加入丙烯酸丁酯搅拌混合，加入改性填料、消泡剂搅拌混合，最后加入2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、光稳定剂搅拌混合均匀，得到无色涂料；
(4)将步骤(2)得到的黑色色浆加入到步骤(3)制备的无色涂料中搅拌混合均匀。
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