CN108977081A - 一种建筑用高效节能涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种建筑用高效节能涂料及其制备方法，由以下成分制备而成：纳米粉体浆料、废纸、废旧塑料、高分子乳液、粉煤灰、亚硫酸盐、过氧化苯甲酰、功能性填料、丙三醇、增稠剂、消泡剂、分散润湿剂和去离子水。本发明制备的涂料具有良好的拉伸强度、反射热能传导好和阻隔热辐射的特性，其原材料中包含大量生产、生活废料，有效的解决了一定的环境问题，实现资源的循环利用，并且降低了本发明的制备成本，从而达到高效节能的效果。

Description

一种建筑用高效节能涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种建筑用高效节能涂料及其制备方法。
背景技术
在建筑行业中，粉末涂料以其优异的性能表现有着特殊的地位，具有装饰、保护及提高散热量等多方面功能。随着经济发展，人们的环保及节能意识日益加强。建筑涂料的环保性，以及如何研发更加节能或提高生产效率的建筑涂料，以确保建筑行业可持续发展，成为同行业研究的课题之一。
建筑用的粉末涂料通常要求具有高光泽，高饱和度，高装饰性的效果，具有流平好，涂膜透亮、表面细腻，喷涂效率高的特点。目前，根据其使用环境及效果要求，建筑用的粉末涂料主要以环氧聚酯混合型为主，其固化条件一般要求180℃/15～20min，因为只有充分固化，才能达到建筑用的涂装效果的要求。目前，以此类粉末具有如下几种主要缺点：第一，固化温度偏高。较高的固化温度需要消耗更多能源，这点是毋庸置疑的，但在达到一定温度后，若再需要提高固化炉温度，则将需要付出更多的能源。第二，固化效率低。目前建筑用的粉末涂料，通常需要较长的固化时间才能充分固化，一般达15～20分钟，生产率较为低下。当然，固化速度与固化温度具有相对性，固化温度高时，固化速度会比固化温度低时快一些。第三，装饰性能较差。目前市场上的节能粉末，有些虽然能够在160℃/15分钟条件下固化，但是装饰效果很差，一般装饰性效果好的粉末节能固化性能却不好。
公开号为CN107652834A，公开了一种节能增效的底面合一防腐涂料及其制备方法包括如下组分：环氧树脂、水性聚氨酯树脂、玻璃鳞片、环保型颜填料、硅烷偶联剂、触变剂、活性稀释剂、固化剂、助剂和溶剂。所述制备方法，包括如下步骤：（1）玻璃鳞片预处理；（2）原料混合。公开号为CN106590260A，公开了一种强拉伸节能防水涂料及其制备方法，原料中各组分的重量份数为：溶剂去离子水15～18份、分散剂0.7～1份、消泡剂A0.3～0.8份、填料17～22份、纳米粉体20～25份、陶瓷纤维粉1～3份、丙烯酸乳液25～30份、消泡剂B0.3～0.8份、醇酯十二0.2～0.4份、防霉助剂0.2～0.4份、DMAE0.2～0.4份、增稠剂预混物0.1～0.3份、液体增稠剂1～1.5份。以上现有技术均具有原材料的成本较高和获取、制备较为复杂困难的缺点，对制造设备要求较高，从而使得高效、节能效果并不明显，不适合工业化大规模生产制造。
综上所述，因此需要一种更好的节能涂料，来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种建筑用高效节能涂料及其制备方法，本发明制备的涂料具有良好的拉伸强度、反射热能传导好和阻隔热辐射的特性，其原材料中包含大量生产、生活废料，有效的解决了一定的环境问题，实现资源的循环利用，并且降低了本发明的制备成本，从而达到高效节能的效果。
本发明提供了如下的技术方案：
一种建筑用高效节能涂料，包括以下重量份的原料：纳米粉体浆料15-22份、废纸24-28份、废旧塑料18-23份、高分子乳液8-13份、粉煤灰13-18份、亚硫酸盐6-10份、过氧化苯甲酰4-8份、功能性填料13-18份、丙三醇12-15份、增稠剂5-10份、消泡剂8-12份、分散润湿剂6-9份和去离子水8-13份。
优选的，所述涂料包括以下重量份的原料：纳米粉体浆料18-22份、废纸24-26份、废旧塑料19-23份、高分子乳液10-13份、粉煤灰15-18份、亚硫酸盐6-8份、过氧化苯甲酰5-8份、功能性填料13-17份、丙三醇13-15份、增稠剂7-10份、消泡剂8-11份、分散润湿剂7-9份和去离子水10-13份。
优选的，所述涂料包括以下重量份的原料：纳米粉体浆料19份、废纸24份、废旧塑料20份、高分子乳液10份、粉煤灰18份、亚硫酸盐6份、过氧化苯甲酰7份、功能性填料15份、丙三醇13份、增稠剂8份、消泡剂9份、分散润湿剂7份和去离子水11份。
一种建筑用高效节能涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将废纸、粉煤灰倒入去离子水中，导入搅拌机中，在300-340r/min的转速下制成纸浆，再与纳米粉体浆料混合，搅拌均匀，得到混合物一；
b、将废旧塑料导入反应釜中，升温至70-74℃，加热至废旧塑料完全熔化，再加入功能性填料、高分子乳液和丙三醇混合均匀，转入高速分散机中，保持温度不变，以800-900r/min的转速搅拌分散18-22min，得到混合物二；
c、向混合物二中加入亚硫酸盐和过氧化苯甲酰，搅拌混合3-5min，再加入混合物一、分散润湿剂，以160-180r/min的转速搅拌混合20-23min，再依次加入消泡剂、增稠剂，保持搅拌速度不变，继续搅拌12-15min，得到混合物三；
d、对混合物三进行超声分散5-8min，再调节含水量在10%以下，即可得到成品。
优选的，所述步骤a的纳米粉体浆料的制备方法为：将纳米粉体导入稀盐酸溶液中浸泡10-15min，再过滤掉稀盐酸，导入去离子水中，加入三聚磷酸钾，混合均匀后，转入研磨分散机中，以1100-1200rpm的转速研磨分散18-22min，直至混合体系的固含量在30-35%。
优选的，所述纳米粉体是由纳米级膨润土、纳米级二氧化钛、纳米级三氧化钨和纳米级氧化锌按质量比5:1:1:1混合而成。
优选的，所述步骤b的功能性填料为重质碳酸钙与空心玻璃微珠按质量比2:1混合而成。
优选的，所述步骤b的高分子乳液为水性丙烯酸乳液、水性氟碳树脂和水性环氧树脂按质量比3:1:1混合而成。
优选的，所述步骤c的分散润湿剂为聚丙烯酸铵盐。
优选的，所述步骤c的消泡剂采用生活中的废旧植物油和废旧矿物油的混合物。
本发明的有益效果是：
本发明制备的涂料具有良好的拉伸强度、反射热能传导好和阻隔热辐射的特性，其原材料中包含大量生产、生活废料，有效的解决了一定的环境问题，实现资源的循环利用，并且降低了本发明的制备成本，从而达到高效节能的效果。
本发明的制备方法中，先采用纸浆与纳米粉体浆料的混合，让纸浆与对纳米颗粒物进行混合、包覆；再采用废旧塑料、功能性填料和高分子乳液的混合物，进行二次包覆，废旧塑料熔化后具有很好的黏性，再与功能性填料和高分子乳液混合、分散后，冷却后又会重新固化，从而建立新的包覆骨架，使得包覆结构更加稳定；步骤c中的亚硫酸盐和过氧化苯甲酰可以到对混合物体系的引发作用，促进分子间的活性，从而提高分散性，使得体系内的成分分布均匀，从而再与步骤a的混合物一进行混合，可以提高混合均匀的效率；最终制备出的涂料具有多重层面，从而具有如上所说的良好的拉伸强度、反射热能传导好和阻隔热辐射的特性。
本发明中的纳米粉体浆料的制备方法，采用的纳米粉体是由纳米级膨润土、纳米级二氧化钛、纳米级三氧化钨和纳米级氧化锌的配比，主要成分为纳米级膨润土，因为膨润土的比表面积大、多孔隙的结构特征，在本发明中，有利于制得的涂料具有很好的阻隔热辐射、绝热的特性，并且膨润土具有很好的分散性和吸附性，可以提高本发明的制备效率，使得各成分的结合强度高，提高混合体系整体的相容性；其他的纳米级颗粒物可以促进、并且提高制备的成品的耐候性，从而延长涂料的使用寿命；其中稀盐酸的浸泡作用，有利于提高膨润土的活性。
本发明中的功能性填料为重质碳酸钙与空心玻璃微珠的配比，主要的功能为利用空心玻璃微珠的特性，使得制备的涂料具有很好的隔热效果。
本发明中的高分子乳液为水性丙烯酸乳液、水性氟碳树脂和水性环氧树脂的配比，两种树脂的添加有利于提高乳液的黏性，其在与丙三醇的协同作用下，具有很好的成膜效果，从而提高其包覆效果，使得制备的涂料的稳定性、耐候性更强。
本发明中的聚丙烯酸铵盐是市场上常用的分散润湿剂，价格低廉、效果好。
本发明中的消泡剂采用生活中的废旧植物油和废旧矿物油，又一次达到解决一定的环境污染问题，对废弃物的利用，即实现成本低廉，又可以提高制备工艺的效率。
具体实施方式
实施例1
一种建筑用高效节能涂料，包括以下重量份的原料：纳米粉体浆料22份、废纸28份、废旧塑料18份、高分子乳液8份、粉煤灰18份、亚硫酸盐6份、过氧化苯甲酰4份、功能性填料18份、丙三醇15份、增稠剂5份、消泡剂12份、分散润湿剂6份和去离子水13份。
一种建筑用高效节能涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将废纸、粉煤灰倒入去离子水中，导入搅拌机中，在340r/min的转速下制成纸浆，再与纳米粉体浆料混合，搅拌均匀，得到混合物一；
b、将废旧塑料导入反应釜中，升温至74℃，加热至废旧塑料完全熔化，再加入功能性填料、高分子乳液和丙三醇混合均匀，转入高速分散机中，保持温度不变，以800r/min的转速搅拌分散18min，得到混合物二；
c、向混合物二中加入亚硫酸盐和过氧化苯甲酰，搅拌混合3min，再加入混合物一、分散润湿剂，以180r/min的转速搅拌混合23min，再依次加入消泡剂、增稠剂，保持搅拌速度不变，继续搅拌12-15min，得到混合物三；
d、对混合物三进行超声分散8min，再调节含水量在8%以下，即可得到成品。
步骤a的纳米粉体浆料的制备方法为：将纳米粉体导入稀盐酸溶液中浸泡15min，再过滤掉稀盐酸，导入去离子水中，加入三聚磷酸钾，混合均匀后，转入研磨分散机中，以1200rpm的转速研磨分散18min，直至混合体系的固含量在30%。
纳米粉体是由纳米级膨润土、纳米级二氧化钛、纳米级三氧化钨和纳米级氧化锌按质量比5:1:1:1混合而成。
步骤b的功能性填料为重质碳酸钙与空心玻璃微珠按质量比2:1混合而成。
步骤b的高分子乳液为水性丙烯酸乳液、水性氟碳树脂和水性环氧树脂按质量比3:1:1混合而成。
步骤c的分散润湿剂为聚丙烯酸铵盐。
步骤c的消泡剂采用生活中的废旧植物油和废旧矿物油的混合物。
实施例2
一种建筑用高效节能涂料，包括以下重量份的原料：纳米粉体浆料22份、废纸24份、废旧塑料19份、高分子乳液13份、粉煤灰18份、亚硫酸盐8份、过氧化苯甲酰5份、功能性填料17份、丙三醇13份、增稠剂7份、消泡剂11份、分散润湿剂7份和去离子水13份。
一种建筑用高效节能涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将废纸、粉煤灰倒入去离子水中，导入搅拌机中，在340r/min的转速下制成纸浆，再与纳米粉体浆料混合，搅拌均匀，得到混合物一；
b、将废旧塑料导入反应釜中，升温至70℃，加热至废旧塑料完全熔化，再加入功能性填料、高分子乳液和丙三醇混合均匀，转入高速分散机中，保持温度不变，以900r/min的转速搅拌分散18min，得到混合物二；
c、向混合物二中加入亚硫酸盐和过氧化苯甲酰，搅拌混合3-5min，再加入混合物一、分散润湿剂，以160r/min的转速搅拌混合23min，再依次加入消泡剂、增稠剂，保持搅拌速度不变，继续搅拌15min，得到混合物三；
d、对混合物三进行超声分散8min，再调节含水量在8%，即可得到成品。
步骤a的纳米粉体浆料的制备方法为：将纳米粉体导入稀盐酸溶液中浸泡15min，再过滤掉稀盐酸，导入去离子水中，加入三聚磷酸钾，混合均匀后，转入研磨分散机中，以1100rpm的转速研磨分散22min，直至混合体系的固含量在33%。
纳米粉体是由纳米级膨润土、纳米级二氧化钛、纳米级三氧化钨和纳米级氧化锌按质量比5:1:1:1混合而成。
步骤b的功能性填料为重质碳酸钙与空心玻璃微珠按质量比2:1混合而成。
步骤b的高分子乳液为水性丙烯酸乳液、水性氟碳树脂和水性环氧树脂按质量比3:1:1混合而成。
步骤c的分散润湿剂为聚丙烯酸铵盐。
步骤c的消泡剂采用生活中的废旧植物油和废旧矿物油的混合物。
实施例3
一种建筑用高效节能涂料，包括以下重量份的原料：纳米粉体浆料19份、废纸24份、废旧塑料20份、高分子乳液10份、粉煤灰18份、亚硫酸盐6份、过氧化苯甲酰7份、功能性填料15份、丙三醇13份、增稠剂8份、消泡剂9份、分散润湿剂7份和去离子水11份。
一种建筑用高效节能涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将废纸、粉煤灰倒入去离子水中，导入搅拌机中，在330r/min的转速下制成纸浆，再与纳米粉体浆料混合，搅拌均匀，得到混合物一；
b、将废旧塑料导入反应釜中，升温至74℃，加热至废旧塑料完全熔化，再加入功能性填料、高分子乳液和丙三醇混合均匀，转入高速分散机中，保持温度不变，以800r/min的转速搅拌分散22min，得到混合物二；
c、向混合物二中加入亚硫酸盐和过氧化苯甲酰，搅拌混合3min，再加入混合物一、分散润湿剂，以180r/min的转速搅拌混合23min，再依次加入消泡剂、增稠剂，保持搅拌速度不变，继续搅拌12min，得到混合物三；
d、对混合物三进行超声分散8min，再调节含水量在6%，即可得到成品。
步骤a的纳米粉体浆料的制备方法为：将纳米粉体导入稀盐酸溶液中浸泡15min，再过滤掉稀盐酸，导入去离子水中，加入三聚磷酸钾，混合均匀后，转入研磨分散机中，以1200rpm的转速研磨分散20min，直至混合体系的固含量在35%。
纳米粉体是由纳米级膨润土、纳米级二氧化钛、纳米级三氧化钨和纳米级氧化锌按质量比5:1:1:1混合而成。
步骤b的功能性填料为重质碳酸钙与空心玻璃微珠按质量比2:1混合而成。
步骤b的高分子乳液为水性丙烯酸乳液、水性氟碳树脂和水性环氧树脂按质量比3:1:1混合而成。
步骤c的分散润湿剂为聚丙烯酸铵盐。
步骤c的消泡剂采用生活中的废旧植物油和废旧矿物油的混合物。
对比例1
采用现有技术中的普通建筑涂料进行检测。
检测以上实施例和对比例制备的成品，得到以下检测数据：
表一：
项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
密度（g/cm3） 1.49 1.48 1.50 1.45
细度（μm） 35 35 35 40
固含量（%） 75 75 78 72
拉伸强度（MPa） 4.89 4.67 5.11 3.82
断裂伸长率（%） 162 160 164 155
撕裂强度（N/mm） 13.6 13.4 13.7 12.5
不透水性 0.5MPa，60min不透水 0.5MPa，60min不透水 0.5MPa，60min不透水 0.3MPa，60min不透水
剥离粘结性（N/mm） 0.34 0.34 0.35 0.33
耐热性（100℃，1h） 无气泡、剥落现象 无气泡、剥落现象 无气泡、剥落现象 有气泡，剥落现象
由表一所得的实验数据，可以得出，本发明的制备方法制备的成品的各项性能显著优异于现有技术中的普通产品，并且在本发明的实施例3中优选的制备方案，其得到的成品性能最为优异。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种建筑用高效节能涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：纳米粉体浆料15-22份、废纸24-28份、废旧塑料18-23份、高分子乳液8-13份、粉煤灰13-18份、亚硫酸盐6-10份、过氧化苯甲酰4-8份、功能性填料13-18份、丙三醇12-15份、增稠剂5-10份、消泡剂8-12份、分散润湿剂6-9份和去离子水8-13份。
2.根据权利要求1所述的一种建筑用高效节能涂料，其特征在于，所述涂料包括以下重量份的原料：纳米粉体浆料18-22份、废纸24-26份、废旧塑料19-23份、高分子乳液10-13份、粉煤灰15-18份、亚硫酸盐6-8份、过氧化苯甲酰5-8份、功能性填料13-17份、丙三醇13-15份、增稠剂7-10份、消泡剂8-11份、分散润湿剂7-9份和去离子水10-13份。
3.根据权利要求1所述的一种建筑用高效节能涂料，其特征在于，所述涂料包括以下重量份的原料：纳米粉体浆料19份、废纸24份、废旧塑料20份、高分子乳液10份、粉煤灰18份、亚硫酸盐6份、过氧化苯甲酰7份、功能性填料15份、丙三醇13份、增稠剂8份、消泡剂9份、分散润湿剂7份和去离子水11份。
4.权利要求1-3任一项所述的一种建筑用高效节能涂料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
a、将废纸、粉煤灰倒入去离子水中，导入搅拌机中，在300-340r/min的转速下制成纸浆，再与纳米粉体浆料混合，搅拌均匀，得到混合物一；
b、将废旧塑料导入反应釜中，升温至70-74℃，加热至废旧塑料完全熔化，再加入功能性填料、高分子乳液和丙三醇混合均匀，转入高速分散机中，保持温度不变，以800-900r/min的转速搅拌分散18-22min，得到混合物二；
c、向混合物二中加入亚硫酸盐和过氧化苯甲酰，搅拌混合3-5min，再加入混合物一、分散润湿剂，以160-180r/min的转速搅拌混合20-23min，再依次加入消泡剂、增稠剂，保持搅拌速度不变，继续搅拌12-15min，得到混合物三；
d、对混合物三进行超声分散5-8min，再调节含水量在10%以下，即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的一种建筑用高效节能涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤a的纳米粉体浆料的制备方法为：将纳米粉体导入稀盐酸溶液中浸泡10-15min，再过滤掉稀盐酸，导入去离子水中，加入三聚磷酸钾，混合均匀后，转入研磨分散机中，以1100-1200rpm的转速研磨分散18-22min，直至混合体系的固含量在30-35%。
6.根据权利要求5所述的一种建筑用高效节能涂料的制备方法，其特征在于，所述纳米粉体是由纳米级膨润土、纳米级二氧化钛、纳米级三氧化钨和纳米级氧化锌按质量比5:1:1:1混合而成。
7.根据权利要求4所述的一种建筑用高效节能涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的功能性填料为重质碳酸钙与空心玻璃微珠按质量比2:1混合而成。
8.根据权利要求4所述的一种建筑用高效节能涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的高分子乳液为水性丙烯酸乳液、水性氟碳树脂和水性环氧树脂按质量比3:1:1混合而成。
9.根据权利要求4所述的一种建筑用高效节能涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的分散润湿剂为聚丙烯酸铵盐。
10.根据权利要求4所述的一种建筑用高效节能涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的消泡剂采用生活中的废旧植物油和废旧矿物油的混合物。
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