CN106147471A - 一种具有防水防污性能的保温涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有防水防污性能的保温涂料的制备方法，包括骨料、基料、辅助填料和助剂，其特征在于，所述骨料为空心玻璃微球，所述基料为硅丙乳液；所述保温涂料组合物中，空心玻璃微球为16-18重量份，硅丙乳液为21-27重量份。本发明选用硅丙乳液，使保温涂料具有优异的保温性能的同时，具有良好的防水防污性能，尤其是选自含氟硅丙乳液，所述保温涂料的防水防污性能更加优异。

Description

一种具有防水防污性能的保温涂料的制备方法

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种具有防水防污性能的保温涂料的制备方法。

技术背景

20世纪70年代后，世界气候变暖，地球能源日趋枯竭。在我国能源消耗中，建筑能耗占人类能源消耗的30～40%，提高建筑物保温隔热性能是节约能源、提高建筑物使用功能的重要途径。隔热涂料施涂于建筑物表面可有效的降低建筑物表面及内部的温度。近年来，随着建筑节能的推广，隔热涂料因经济、方便和隔热效果好等优点越来越受到人们的关注。因此，研究开发新型、复合型保温隔热涂料对人类的日常生活具有重大的现实意义。

现有的保温隔热涂料主要采用有机聚合物乳液、空心微珠、多孔性填料和热反射材料等隔热颜填料达到保温隔热、防水防污的目的。

CN1249321公开了一种可涂于建筑物外墙或金属表面的水性反辐射隔热涂料，由丙烯酸合成乳液、反辐射陶瓷填料、隔热硅酸盐空心填料、颜填料、涂料助剂、稀释剂水组成，具有附着力强、涂层薄、无毒、无污染、隔热性能好的优点。

CN 101108931公开了一种水性弹性保温隔热涂料及其制备方法，采用了弹性纯丙和硅丙两种乳液作为成膜物，还采用了隔热材料、金红石型钛白粉等材料。

CN101555377公开了一种保温隔热涂料，由水、纤维素、分散剂、SPA202消泡剂、润湿剂、多功能助剂、丙二醇、钛白粉、硅藻土、中空玻璃微珠、弹 性防水乳液、F111消泡剂、增稠剂和防腐杀菌剂原料混合而成，具有：保温、隔热、防辐射、防脱落、防水、防火、防龟裂、防冻、耐洗刷、耐沾污的效果。

CN1800283公开的一种隔热涂料,其组成包括：成膜物15～65重量份；纳米多孔SiO₂3～20重量份；纳米氧化铁黄1～12重量份；颜料5～30重量份；填料3～22重量份；助剂0.4～8重量份；溶剂6～30重量份。该隔热涂料对太阳热和红外辐射都有高反射率、隔热效率高、抗紫外线能力强,且具有超耐候性、强附着力及高自洁性性能。

CN101121858公开一种反射太阳热射线的隔热涂料，其由底涂涂料与面涂涂料两部分构成，所述底涂涂料中固体物质量百分比为：中空微珠隔热材料5-40%，热反射材料10-50%，粘合剂高分子树脂10-70%；面涂涂料中固体物质量百分比为；表面包覆反射热射线复合材料5-40%，热反射材料10-50%，粘合剂高分子树脂10-70%。本发明涂料对热射线的总反射率可以达到85-90%。能够有效地防止太阳的热辐射。具体地，底涂采用中空微珠隔热材料、热反射材料和高分子树脂制成；面涂采用表面包覆反射热射线复合材料、热反射材料和高分子树脂制成，由于有机聚合物中含有大量-C=O、-C-O-C、-OH等吸光基团，对太阳光的吸收程度要高于无机的颜填料，所以当有机聚合物乳液的添加量越大时，涂膜对太阳光的吸收量也越大，涂膜的导热系数也会相应提高，会降低涂层的隔热效果。

CN 102399483A公开了一种有机/无机复合型隔热保温水性建筑涂料及其制备方法，本发明的涂料包括以下组分：有机聚合物乳液、硅溶胶、红外陶瓷粉、钛白粉、空心玻璃微珠、陶瓷微球、木质纤维、滑石粉、高岭土、润湿剂、分散剂、成膜助剂、防冻剂、硅烷偶联剂、含氟助剂、增稠剂、杀菌防霉剂、消 泡剂、pH调节剂和去离子水。本发明利用陶瓷微球和空心玻璃微球的反射作用，硅溶胶的低导热系数和低吸光度，使涂料的太阳光反射率高、半球发射率高，隔热性能优异，同时还具有优异的耐候性、耐水性和耐沾污性能，可以广泛用于建筑、车辆、油品贮罐的隔热保温涂装

但是，现有的保温涂料的保温板热阻比较大，采用的有机材料易燃，同时，隔热的效果衰减很快，往往第一年有很好的反射或辐射率，但是随后其反射或辐射率每年递减，约5-7年后，隔热效果就会丧失。同时，由于现有的保温涂料的耐污防水效果不好也是导致保温效果急剧下降的一个原因。

如何开发一种既具有防水防污功能，又具有保温功能的涂料是本领域的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种保温涂料组合物，包括骨料、基料、辅助填料和助剂，所述骨料为空心玻璃微球，所述基料为硅丙乳液。

优选地，所述保温涂料组合物中，空心玻璃微球为16-18重量份，硅丙乳液为21-27重量份。

本发明中，空心玻璃微球为所述防水保温涂料的骨料，起到反射光线保温以及提供隔热空间的作用，本发明发现空心玻璃微球的添加量在16-18重量份数时，反射率较大，且涂料组合物较稳定。

优选地，本发明所述空心玻璃微球粒度为10-180μm，例如11μm、12.5μm、13μm、26.3μm、57.8μm、98.1μm、110μm、120.9μm、163μm、177μm、179μm等，壁厚为1-3μm，例如1.1μm、1.8μm、2.2μm、2.8μm、2.9μm等，优选20-120μm。

本发明硅丙乳液为所述防水涂料的高分子乳液成分，起到成膜、防水、防污的作用，本发明发现硅丙乳液的添加量在21-27重量份时，涂料组合物稳定性好，且施工性好。

优选地，本发明所述硅丙乳液的玻璃化温度为30-40℃，例如31℃、34℃、35℃、37℃、39℃等，所述硅丙乳液的最低成膜温度为20-25℃，例如21℃、22.3℃、23.5℃、23.7℃、24.1℃、24.8℃等。

优选地，所述硅丙乳液通过核壳包覆聚合工艺合成。

有机氟材料的表面能非常低，当含氟丙烯酸酯共聚物乳液成膜时，全氟烷基向空气中伸展，氟碳键中的电子被紧紧地束缚在原子的周围，这种紧密堆积取向的排列赋予了乳胶膜极低的表面能。本发明选用含氟的硅丙乳液，在使用过程中，能够赋予涂料良好的耐候性和抗污抗水能力。

优选地，所述硅丙乳液为含氟硅丙乳液。

优选地，所述骨料还含有0-9重量份的陶瓷微球；所述陶瓷微球的平均粒径为1-40μm，例如1.2μm、3.4μm、6.7μm、14μm、33.2μm、33.7μm、37.9μm、39μm等，优选5-35μm。

优选地，所述辅助填料含有4-15重量份的滑石粉、0-10重量份的高岭土、0-10重量份的膨润土、0-10重量份的云母粉、5-15重量份的远红外陶瓷粉、0.2-1重量份的木质素。

优选地，所述助剂含有0.1-0.5重量份的润湿剂、0.2-1.0重量份的分散剂、0-1.5重量份的成膜助剂、0.5-1.5重量份的防冻剂、0.2-0.5重量份的硅烷偶联剂、0.2-0.5重量份含氟助剂、0.5-1.0重量份增稠剂、0.2-0.4重量份杀菌防霉剂、0.2-0.5重量份的消泡剂、0.1-0.4重量份的pH调节剂和20-28重量份的去离子水。

优选地，所述远红外陶瓷粉在常温下的红外线发射率为0.85~0.92，例如0.852、0.89、0.901、0.915、0.919等，所述远红外陶瓷粉的平均粒径为325~3000目，例如327目、359目、500目、660目、1200目、1902目、2050目、2880目、2900目等。

优选地，所述木质纤维的平均粒径为500~1000目，例如505目、580目、620目、750目、940目、995目等。

优选地，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、、氨基-甲氧基官能硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或至少两种的混合物，所述混合物例如γ-氨丙基三乙氧基硅烷/辛基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷/γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷/氨基-甲氧基官能硅烷等。

优选地，所述含氟助剂为乙氧基类非离子型氟碳表面活性剂、水溶性磷酸酯类阴离子型氟碳表面活性剂或聚氧乙烯基醚类非离子型氟碳表面活性剂中的一种或至少两种的混合物。

优选地，所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂和/或聚醚改性的聚硅氧烷润湿剂。

优选地，所述分散剂为聚羧酸钠盐分散剂、聚羧酸铵盐分散剂或六偏磷酸钠中的一种或至少两种的组合。

优选地，所述成膜助剂为丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚或2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯中的一种或至少两种的组合，所述组合例如丙二醇甲醚/丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚/二乙二醇丁醚/丙二醇丁醚、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯/二丙二醇甲醚等。

优选地，所述防冻剂为乙二醇或丙二醇中的一种或两种；所述钛白粉为金 红石型钛白粉；所述滑石粉的平均粒径为1250目，高岭土的平均粒径为4000目。

优选地，所述增稠剂为羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚氨酯类增稠剂或碱溶胀型增稠剂中的一种或至少两种的组合；

优选地，所述杀菌防霉剂为五氯苯酚、5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3酮、2-甲基-4异噻唑啉-3酮、苯并噻唑啉酮、碘代丙炔基丁基甲氨酸酯、水杨酰苯胺中的一种或至少两种的组合；

优选地，所述消泡剂为有机硅消泡剂，聚醚改性有机硅消泡剂和矿物油消泡剂中的一种或至少两种的组合，其中有机硅消泡剂的主要成分为聚二甲基硅氧烷、乳化剂、分散剂和表面活性剂；矿物油消泡剂的主要成分为硬脂酸金属皂、乳化剂、分散剂和表面活性剂；聚醚消泡剂的主要成分为聚氧乙烯氧丙基甘油、乳化剂、分散剂和表面活性剂；聚醚改性有机硅消泡剂的主要成分为聚醚改性聚二甲基硅氧烷、乳化剂、分散剂和表面活性剂；

优选地，所述pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇、氨水、氢氧化钠、二乙醇胺或三乙胺中的一种或至少两种的组合。

本发明添加有硅丙乳液，提高了涂层的基本性能，包括耐候性、耐洗刷性、耐水性和耐沾污性等。由于硅丙乳液成膜后形成的是Si-O-Si无机聚合物网状结构，对太阳光的吸收程度比有机聚合物低；同时，由于硅丙乳液成膜后能提高复合涂层的耐沾污性，有利于隔热涂料隔热温差衰减的降低，有利于提高涂层的隔热保温性能；另外，由于硅丙乳液成膜过程中不需要成膜助剂，所以本发明提供的涂料组合物的VOC含量低于纯有机聚合物配成的涂料。因此，本发明所得到的涂料组合物既具有防水防污功能，又具有保温功能的涂料。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

所述防水保温涂料按重量份数包括如下组分：

优选地，所述防水保温涂料按重量份数包括如下组分：

本发明还提供一种有机/无机复合型隔热保温水性建筑涂料的制备方法，包 括以下步骤：

（1）按照配方量将成膜助剂、防冻剂、润湿剂、分散剂、消泡剂、硅烷偶联剂和增稠剂加入到13-18份去离子水中，在300-500r/min的转速下搅拌3～10min得到混合物；

（2）向步骤（1）得到的混合物中加入配方量的钛白粉、远红外陶瓷粉、陶瓷微球、木质纤维、滑石粉和高岭土，在1000-2000r/min的转速下分散15-60min得到细度≤60μm的混合体系；

（3）在300-600r/min转速下，向步骤（2）得到的混合体系中依次加入配方量的杀菌防霉剂、有机聚合物乳液、空心玻璃微珠、消泡剂、剩余去离子水、pH调节剂和增稠剂，搅拌均匀，调节混合体系的粘度为11000-13000mpa/s，停止搅拌，静置，过滤，得到有机/无机复合型隔热保温水性建筑涂料。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

（1）本发明采用陶瓷微球和空心玻璃微球，其太阳光反射率相比于其他普通填料更高，而且它们具有协同作用，使得本发明的涂层具有很高的太阳光反射率、半球发射率高；空心玻璃微球为一种中空、薄壁、坚硬、轻质的球体，具有极低的导热系数，能够降低涂层的导热系数，本发明的涂层的太阳光反射率≧0.85，半球发射率≧0.85，隔热温差≧12℃，隔热温差衰减≤12℃；尤其是粒径为20-120μm的空心玻璃微球和粒径为5-35μm的陶瓷微球。

（2）本发明选用硅丙乳液，使保温涂料具有优异的保温性能的同时，具有良好的防水防污性能，尤其是选自含氟硅丙乳液，所述保温涂料的防水防污性能更加优异。

（3）本发明添加了含氟助剂，进一步提高了涂层的疏水和疏油性，赋予涂 层较好的耐候性、耐水性和耐沾污性能；

（4）本发明所述防水保温涂料中成膜助剂的使用量小，不仅降低了涂料的VOC含量，而且降低了涂料的成本；

（5）本发明采用了常温下具有高红外发射率的远红外陶瓷粉，这种远红外功能材料不仅具有良好的隔热效果，还可以起到一定的医疗保健的作用。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明作进一步解释说明，但是本发明要求保护的范围并不限于此。

实施例1

一种具有防水防污性能的保温涂料的制备方法的制备步骤如下：

（1）按照配方量将成膜助剂、防冻剂、润湿剂、分散剂、消泡剂、硅烷偶联剂和增稠剂加入到13份去离子水中，在500r/min的转速下搅拌3min得到混合物；

（2）向步骤（1）得到的混合物中加入配方量的钛白粉、远红外陶瓷粉、陶瓷微球、木质纤维、滑石粉和高岭土，在2000r/min的转速下分散15min得到细度为60μm的混合体系；

（3）在300r/min转速下，向步骤（2）得到的混合体系中依次加入配方量的杀菌防霉剂、硅丙乳液、空心玻璃微珠、消泡剂、剩余去离子水、pH调节剂和增稠剂，搅拌均匀，得到粘度为13000mpa/s的混合体系，停止搅拌，静置，过滤，得到有机/无机复合型隔热保温水性建筑涂料。

Claims (8)

1.一种具有防水防污性能的保温涂料的制备方法，包括骨料、基料、辅助填料和助剂，其特征在于，所述骨料为空心玻璃微球，所述基料为硅丙乳液；

所述保温涂料组合物中，空心玻璃微球为16-18重量份，硅丙乳液为21-27重量份；如权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述骨料还含有0-9重量份的陶瓷微球；

优选地，所述辅助填料含有4-15重量份的滑石粉、0-10重量份的高岭土、0-10重量份的膨润土、0-10重量份的云母粉、5-15重量份的远红外陶瓷粉、0.2-1重量份的木质素；

优选地，所述助剂含有0.1-0.5重量份的润湿剂、0.2-1.0重量份的分散剂、0-1.5重量份的成膜助剂、0.5-1.5重量份的防冻剂、0.2-0.5重量份的硅烷偶联剂、0.2-0.5重量份含氟助剂、0.5-1.0重量份增稠剂、0.2-0.4重量份杀菌防霉剂、0.2-0.5重量份的消泡剂、0.1-0.4重量份的pH调节剂和20-28重量份的去离子水。

2.根据权利要求1或2所述的一种具有防水防污性能的保温涂料的制备方法，其特征在于，所述空心玻璃微球粒度为10-180μm，壁厚为1-3μm；

优选地，所述陶瓷微球的平均粒径为1-40μm。

3.根据权利要求1-3之一所述的一种具有防水防污性能的保温涂料的制备方法，其特征在于，所述硅丙乳液的玻璃化温度为30-40℃，所述硅丙乳液的最低成膜温度为20-25℃；

优选地，所述硅丙乳液通过核壳包覆聚合工艺合成；

优选地，所述硅丙乳液为含氟硅丙乳液。

4.根据权利要求2-4之一所述的一种具有防水防污性能的保温涂料的制备方法，其特征在于，所述远红外陶瓷粉在常温下的红外线发射率为0.85~0.92，所述远红外陶瓷粉的平均粒径为325~3000目。

5.根据权利要求2-5之一所述的一种具有防水防污性能的保温涂料的制备方法，其特征在于，所述木质纤维的平均粒径为500~1000目。

6.根据权利要求2-6之一所述的一种具有防水防污性能的保温涂料的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、氨基-甲氧基官能硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或至少两种的混合物。

7.根据权利要求2-8之一所述的一种具有防水防污性能的保温涂料的制备方法，其特征在于，所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂和/或聚醚改性的聚硅氧烷润湿剂；

优选地，所述分散剂为聚羧酸钠盐分散剂、聚羧酸铵盐分散剂或六偏磷酸钠中的一种或至少两种的组合；

优选地，所述成膜助剂为丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚或2,2,4－三甲基－1,3－戊二醇单异丁酸酯中的一种或至少两种的组合；

优选地，所述防冻剂为乙二醇或丙二醇中的一种或两种；所述钛白粉为金红石型钛白粉；所述滑石粉的平均粒径为1250目，高岭土的平均粒径为4000目；

优选地，所述增稠剂为羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚氨酯类增稠剂或碱溶胀型增稠剂中的一种或至少两种的组合；

优选地，所述杀菌防霉剂为五氯苯酚、5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3酮、2-甲基-4异噻唑啉-3酮、苯并噻唑啉酮、碘代丙炔基丁基甲氨酸酯、水杨酰苯胺中的一种或至少两种的组合；

优选地，所述消泡剂为有机硅消泡剂，聚醚改性有机硅消泡剂和矿物油消泡剂中的一种或至少两种的组合，其中有机硅消泡剂的主要成分为聚二甲基硅氧烷、乳化剂、分散剂和表面活性剂；矿物油消泡剂的主要成分为硬脂酸金属皂、乳化剂、分散剂和表面活性剂；聚醚消泡剂的主要成分为聚氧乙烯氧丙基甘油、乳化剂、分散剂和表面活性剂；聚醚改性有机硅消泡剂的主要成分为聚醚改性聚二甲基硅氧烷、乳化剂、分散剂和表面活性剂；

优选地，所述pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇、氨水、氢氧化钠、二乙醇胺或三乙胺中的一种或至少两种的组合。

8.权利要求1-9之一所述的一种具有防水防污性能的保温涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按照配方量将成膜助剂、防冻剂、润湿剂、分散剂、消泡剂、硅烷偶联剂和增稠剂加入到13-18份去离子水中，在300～500r/min的转速下搅拌3～10min得到混合物；

（2）向步骤（1）得到的混合物中加入配方量的钛白粉、远红外陶瓷粉、陶瓷微球、木质纤维、滑石粉和高岭土，在1000-2000r/min的转速下分散15~60min得到细度为40-60μm的混合体系；

（3）在300-600r/min转速下，向步骤（2）得到的混合体系中依次加入配方量的杀菌防霉剂、硅丙乳液、空心玻璃微珠、消泡剂、剩余去离子水、pH调节剂和增稠剂，搅拌均匀，得到粘度为11000-13000mpa/s的混合体系，停止搅拌，静置，过滤，得到有机/无机复合型隔热保温水性建筑涂料。