CN109096853B - 一种绝热保温外墙涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适合炎热地区用绝热保温外墙涂料，涉及涂料技术领域，包括保温涂料和绝热涂料；所述保温涂料由组分甲和组分乙按重量比50:1‑5组成，所述组分甲包括以下重量份数的组成成分：纯丙弹性乳液、柔性丙烯酸乳液、水性环氧树脂乳液、可再分散性乳胶粉、硅灰石粉、改性纳米陶瓷空心微珠、聚丙烯酸空心球、镇水粉、2‑羟乙基纤维素、附着力促进剂、水，所述组分乙为固化剂DX‑50A；所述绝热涂料包括以下重量份数的组成成分：含氟丙烯酸酯聚合物乳液、纳米钛白粉、气相二氧化硅、氧化锌、乙二醇丁醚、聚乙烯醇、水，外层绝热，内层保温，达到绝热保温降低炎热地区室内降温能耗的目的。

Description

一种绝热保温外墙涂料
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种适合炎热地区用绝热保温外墙涂料。
背景技术
2017年，中国气象局国家气候中心发布榜单，通过综合分析中国省会城市和直辖市的气象资料，首次向公众权威公布中国夏季炎热城市情况，综合分析的结果是，夏季炎热程度靠前的10个省会城市或直辖市分别为：重庆、福州、杭州、南昌、长沙、武汉、西安、南京、合肥、南宁。具体表现为日最高气温≥35℃，一般集中在中国南方的长江流域、及华北黄淮一带。
在这些城市中，空调成了必不可少的家用电器，但是长时间使用空调会导致用电量猛增，电厂耗煤量走高，废气排放量增大，影响大气环境，为了进一步实现节能减排，很多企业生产出了绝热保温外墙涂料，它一般利用减少太阳光吸收的原理减少外界太阳能量的侵入，减少室内升温，从而减少降温能耗，它不仅能提高居住水平和生活环境，还节能环保，具有重要的社会现实意义。
申请号为201510355482.7的中国专利公开了一种保温涂料及其制备方法和保温涂层，保温涂料按照质量份数包括如下组分：15-30份的主料、3-22份的丙烯酸聚合物空心球、15-40份的水及0.5-1.5份的增稠剂，其中，主料为弹性伸长率在800％以上、玻璃化温度为-10℃以下的聚合物树脂，并指出其中的丙烯酸聚合物空心球能够使用上述保温涂料制备得到的保温涂层为多孔结构，从而在保温涂层中形成空间位阻，该空间位阻会阻断热传导，并使热量流失减少，但是上述方案有一定的缺陷，丙烯酸聚合物空心球粒径为20-50微米，空心球之间的孔隙较大，太阳光直射时，外界高温带来的热量容易从丙烯酸聚合物空心球之间的孔隙进行传导进入室内，造成绝热保温效果的下降。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种适合炎热地区用绝热保温外墙涂料。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种适合炎热地区用绝热保温外墙涂料，包括保温涂料和绝热涂料；
所述保温涂料由组分甲和组分乙按重量比50:1-5组成，所述组分甲包括以下重量份数的组成成分：纯丙弹性乳液40-60份、柔性丙烯酸乳液30-50份、水性环氧树脂乳液20-40份、可再分散性乳胶粉10-20份、硅灰石粉10-20份、改性纳米陶瓷空心微珠20-40份、聚丙烯酸空心球20-40份、镇水粉1-5份、2-羟乙基纤维素1-5份、附着力促进剂1-5份、水100-150份，所述组分乙为固化剂DX-50A；
所述绝热涂料包括以下重量份数的组成成分：含氟丙烯酸酯聚合物乳液40-60份、纳米钛白粉30-40份、气相二氧化硅5-10份、氧化锌2-8份、乙二醇丁醚1-5份、聚乙烯醇4-6份、水20-30份。
进一步地，所述改性纳米陶瓷空心微珠的制备方法为：将纳米陶瓷空心微珠清水洗净后110-120℃下干燥，将硅烷偶联剂和乙醇加入到水中，用乙酸调节体系PH至3，加热至40℃后加入纳米陶瓷空心微珠并搅拌1-2h，取出，80-100℃干燥，即可得到所述改性纳米陶瓷空心微珠。
进一步地，所述硅烷偶联剂、乙醇、水的重量比为3:9:1。
进一步地，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH570或两者混合。
进一步地，所述改性纳米陶瓷空心微珠的粒径为20-50nm。
进一步地，所述聚丙烯酸空心球的粒径为0.5-5μm。
进一步地，所述附着力促进剂为β-(3,4环氧环己基)乙基三甲基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、甲硅氧基共聚树脂、氨基硅氧烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
进一步地，所述氧化锌为纯度大于99.6％的间接法氧化锌。
进一步地，上述保温涂料的制备方法如下：
(1)将纯丙弹性乳液、柔性丙烯酸乳液水性环氧树脂乳液混合后，在3000r/min的高速搅拌下加入可再分散性乳胶粉、硅灰石粉、镇水粉、2-羟乙基纤维素、附着力促进剂，得到混合物料A；
(2)将聚丙烯酸空心球加入到水中，2000r/min的高速搅拌下分批加入改性纳米陶瓷空心微珠，继续高速搅拌30-50min，得到混合物料B；
(3)将混合物料B加入到混合物料A中，2000r/min搅拌10min，即得到所述保温涂料。
(三)有益效果
本发明提供了一种适合炎热地区用绝热保温外墙涂料，具有以下有益效果：
本发明保温涂料中改性纳米陶瓷空心微珠的表面被修饰上羟基，在乳液中与聚丙烯酸空心球通过氢键相互吸引，又由于空间位阻的存在，最后会呈球壳状包覆在聚丙烯酸空心球的外表面，填补聚丙烯酸空心球之间的空隙，构筑多层次多孔保温体系，防止热量由室外向室内传导，具有优异的绝热保温效果；绝热涂料中纳米钛白粉对太阳辐射具有较高的散射能力，气相二氧化硅作为消光剂使用，固化后均匀地分布于涂膜中，当入射光到达漆膜表面时，可以进一步发生散射，太阳光反射比达到85％，绝热效果优异，施工时，先在建筑物外墙涂刷保温涂料，然后再涂刷绝热涂料，外层绝热，内层保温，达到绝热保温降低炎热地区室内降温能耗的目的。
附图说明
图1为改性纳米陶瓷空心微珠与聚丙烯酸空心球的微观结构示意图；
图2为绝热保温性能测试装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种适合炎热地区用绝热保温外墙涂料，包括保温涂料和绝热涂料；
保温涂料由组分甲和组分乙按重量比50:1-5组成，组分甲包括以下重量份数的组成成分：纯丙弹性乳液40-60份、柔性丙烯酸乳液30-50份、水性环氧树脂乳液20-40份、可再分散性乳胶粉10-20份、硅灰石粉10-20份、改性纳米陶瓷空心微珠20-40份、聚丙烯酸空心球20-40份、镇水粉1-5份、2-羟乙基纤维素1-5份、附着力促进剂1-5份、水100-150份，组分乙为固化剂DX-50A；
具体的，纯丙弹性乳液可以为广州市辽化化工有限公司生产，牌号LH3328，粘度4000(S)；柔性丙烯酸乳液可以为保立佳，牌号BLJ-963M；水性环氧树脂乳液可以为绿嘉水性环氧树脂乳液GEM02；可再分散性乳胶粉可以为安徽皖维可再分散性乳胶粉8010或8020；硅灰石粉可以为灵寿县灵鑫矿业生产的活性硅灰石粉；聚丙烯酸空心球为通过胶束法自制而成；镇水粉为丹帅牌DS；2-羟乙基纤维素CAS号9004-62-0，可以为沈阳新船化工有限公司产品；固化剂DX-50A为广东东旭化学工业制造有限公司生产的东旭DX-50固化剂。
绝热涂料包括以下重量份数的组成成分：含氟丙烯酸酯聚合物乳液40-60份、纳米钛白粉30-40份、气相二氧化硅5-10份、氧化锌2-8份、乙二醇丁醚1-5份、聚乙烯醇4-6份、水20-30份。
上述含氟丙烯酸酯聚合物乳液是以聚乙烯醇为分散保护剂，以苯乙烯、丙烯酸丁酯为主要单体，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、甲基丙烯酸(MAA)及甲基丙烯酸十二氟庚酯(FM)为功能性单体，以丙烯酸十八酯(ODA)作为柔性单体，采用无皂乳液聚合自行制备出稳定的多元阳离子型含氟丙烯酸酯共聚物乳液。
纳米钛白粉为河北麦森钛白粉有限公司MS-NA122，比表面积50-220㎡/g。
氧化锌为纯度大于99.6％的间接法氧化锌，泰州市华冶锌业有限公司BA01-05(Ⅰ型)优等品，纯度99.7％。
乙二醇丁醚为国标优级品进口美国陶氏原装产品乙二醇丁醚，CAS号111-76-2。
聚乙烯醇为济宁华凯树脂有限公司优等品，CAS号9002-89-5。
其中，改性纳米陶瓷空心微珠的制备方法为：将纳米陶瓷空心微珠清水洗净后110-120℃下干燥，将硅烷偶联剂和乙醇加入到水中，用乙酸调节体系PH至3，加热至40℃后加入纳米陶瓷空心微珠并搅拌1-2h，取出，80-100℃干燥，即可得到改性纳米陶瓷空心微珠。
其中，硅烷偶联剂、乙醇、水的重量比为3:9:1。
其中，硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH570或两者混合。
其中，改性纳米陶瓷空心微珠的粒径为20-50nm。
其中，聚丙烯酸空心球的粒径为0.5-5μm。
其中，附着力促进剂为β-(3,4环氧环己基)乙基三甲基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、甲硅氧基共聚树脂、氨基硅氧烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
其中，氧化锌为纯度大于99.6％的间接法氧化锌。
其中，保温涂料的制备方法如下：
(1)将纯丙弹性乳液、柔性丙烯酸乳液水性环氧树脂乳液混合后，在3000r/min的高速搅拌下加入可再分散性乳胶粉、硅灰石粉、镇水粉、2-羟乙基纤维素、附着力促进剂，得到混合物料A；
(2)将聚丙烯酸空心球加入到水中，2000r/min的高速搅拌下分批加入改性纳米陶瓷空心微珠，继续高速搅拌30-50min，得到混合物料B；
(3)将混合物料B加入到混合物料A中，2000r/min搅拌10min，即得到保温涂料。
实施例1：
一种适合炎热地区用绝热保温外墙涂料，包括保温涂料和绝热涂料；
保温涂料由组分甲和组分乙按重量比50:3组成，组分甲包括以下重量份数的组成成分：纯丙弹性乳液50份、柔性丙烯酸乳液40份、水性环氧树脂乳液30份、可再分散性乳胶粉15份、硅灰石粉15份、改性纳米陶瓷空心微珠25份(粒径为20-50nm)、聚丙烯酸空心球25份(粒径为0.5-5μm)、镇水粉4份、2-羟乙基纤维素3份、β-(3,4环氧环己基)乙基三甲基硅烷2份、水120份，组分乙为固化剂DX-50A；
绝热涂料包括以下重量份数的组成成分：含氟丙烯酸酯聚合物乳液50份、纳米钛白粉35份、气相二氧化硅8份、纯度大于99.6％的间接法氧化锌6份、乙二醇丁醚3份、聚乙烯醇5份、水25份。
改性纳米陶瓷空心微珠的制备方法为：将纳米陶瓷空心微珠清水洗净后105℃下干燥，将硅烷偶联剂KH550和乙醇加入到水中(偶联剂KH550、乙醇、水的重量比为3:9:1)，用乙酸调节体系PH至3，加热至40℃后加入纳米陶瓷空心微珠并搅拌1-2h，取出，90℃干燥，即可得到改性纳米陶瓷空心微珠。
上述保温涂料的制备方法如下：
(1)将纯丙弹性乳液、柔性丙烯酸乳液水性环氧树脂乳液混合后，在3000r/min的高速搅拌下加入可再分散性乳胶粉、硅灰石粉、镇水粉、2-羟乙基纤维素、附着力促进剂，得到混合物料A；
(2)将聚丙烯酸空心球加入到水中，2000r/min的高速搅拌下分批加入改性纳米陶瓷空心微珠，继续高速搅拌30-50min，得到混合物料B；
(3)将混合物料B加入到混合物料A中，2000r/min搅拌10min，即得到保温涂料。
实施例2：
一种适合炎热地区用绝热保温外墙涂料，包括保温涂料和绝热涂料；
保温涂料由组分甲和组分乙按重量比50:1组成，组分甲包括以下重量份数的组成成分：纯丙弹性乳液40份、柔性丙烯酸乳液30份、水性环氧树脂乳液20份、可再分散性乳胶粉10份、硅灰石粉10份、改性纳米陶瓷空心微珠20份(粒径为20-50nm)、聚丙烯酸空心球20份(粒径为0.5-5μm)、镇水粉1份、2-羟乙基纤维素1份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷1份、水100份，组分乙为固化剂DX-50A；
绝热涂料包括以下重量份数的组成成分：含氟丙烯酸酯聚合物乳液40份、纳米钛白粉30份、气相二氧化硅5份、纯度大于99.6％的间接法氧化锌2份、乙二醇丁醚1份、聚乙烯醇4份、水20份。
改性纳米陶瓷空心微珠的制备方法为：将纳米陶瓷空心微珠清水洗净后110℃下干燥，将硅烷偶联剂KH570和乙醇加入到水中(偶联剂KH550、乙醇、水的重量比为3:9:1)，用乙酸调节体系PH至3，加热至40℃后加入纳米陶瓷空心微珠并搅拌1-2h，取出，80℃干燥，即可得到改性纳米陶瓷空心微珠。
上述保温涂料的制备方法如下：
(1)将纯丙弹性乳液、柔性丙烯酸乳液水性环氧树脂乳液混合后，在3000r/min的高速搅拌下加入可再分散性乳胶粉、硅灰石粉、镇水粉、2-羟乙基纤维素、附着力促进剂，得到混合物料A；
(2)将聚丙烯酸空心球加入到水中，2000r/min的高速搅拌下分批加入改性纳米陶瓷空心微珠，继续高速搅拌30-50min，得到混合物料B；
(3)将混合物料B加入到混合物料A中，2000r/min搅拌10min，即得到保温涂料。
实施例3：
一种适合炎热地区用绝热保温外墙涂料，包括保温涂料和绝热涂料；
保温涂料由组分甲和组分乙按重量比10:1组成，组分甲包括以下重量份数的组成成分：纯丙弹性乳液60份、柔性丙烯酸乳液50份、水性环氧树脂乳液40份、可再分散性乳胶粉20份、硅灰石粉20份、改性纳米陶瓷空心微珠40份(粒径为20-50nm)、聚丙烯酸空心球40份(粒径为0.5-5μm)、镇水粉5份、2-羟乙基纤维素5份、甲硅氧基共聚树脂5份、水150份，组分乙为固化剂DX-50A；
绝热涂料包括以下重量份数的组成成分：含氟丙烯酸酯聚合物乳液60份、纳米钛白粉40份、气相二氧化硅10份、纯度大于99.6％的间接法氧化锌8份、乙二醇丁醚5份、聚乙烯醇6份、水30份。
改性纳米陶瓷空心微珠的制备方法为：将纳米陶瓷空心微珠清水洗净后120℃下干燥，将硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH570按重量比1:1混合后和乙醇加入到水中(硅烷偶联剂、乙醇、水的重量比为3:9:1)，用乙酸调节体系PH至3，加热至40℃后加入纳米陶瓷空心微珠并搅拌1-2h，取出，100℃干燥，即可得到改性纳米陶瓷空心微珠。
上述保温涂料的制备方法如下：
(1)将纯丙弹性乳液、柔性丙烯酸乳液水性环氧树脂乳液混合后，在3000r/min的高速搅拌下加入可再分散性乳胶粉、硅灰石粉、镇水粉、2-羟乙基纤维素、附着力促进剂，得到混合物料A；
(2)将聚丙烯酸空心球加入到水中，2000r/min的高速搅拌下分批加入改性纳米陶瓷空心微珠，继续高速搅拌30-50min，得到混合物料B；
(3)将混合物料B加入到混合物料A中，2000r/min搅拌10min，即得到保温涂料。
实验例1：
与实施例基本相同，区别在于，保温涂料的组分甲中不加入改性纳米陶瓷空心微珠。
实验例2：
与实施例基本相同，区别在于，保温涂料的组分甲中不加入聚丙烯酸空心球。
将本发明实施例1-3中的保温涂料涂刷在建筑物的表面，涂覆厚度为1.5mm，干燥后，形成保温涂层，采用EN12664测定法测试本发明实施例1-3中的保温涂层的热导率，其中，热导率直接反应了保温涂层的保温效果，本发明实施例1-3保温涂料制备形成的保温涂层的热导率见表1，其中对比例1为申请号为201510355482.7的中国专利中实施例1所制备的保温涂层。
表1：
Figure BDF0000011363290000091
综上，本发明实施例1-3中的保温涂料的热导率在0.031-0.036之间，而对比例1中的热导率为0.085，高于本发明实施例1-3保温涂层的热导率，所以，本发明保温涂料的保温效果优于对比文件。
将本发明实施例1、实验例1、实验例2中的保温涂料涂刷在建筑物的表面，涂覆厚度为1.5mm，干燥后，形成保温涂层，采用EN12664测定法测试本发明实施例1、实验例1、实验例2的保温涂层的热导率，其中，热导率直接反应了保温涂层的保温效果，结果如表2所示：
表2：
Figure BDF0000011363290000101
本发明实施例1的保温涂料中同时具有改性纳米陶瓷空心微珠和聚丙烯酸空心球，实验例1中只有聚丙烯酸空心球，实验例2中只有改性纳米陶瓷空心微珠，从表2中可以看到同时具有改性纳米陶瓷空心微珠和聚丙烯酸空心球的保温涂料的热导率低于只含有单一改性纳米陶瓷空心微珠或聚丙烯酸空心球的保温涂料。
绝热保温性能测试：
测试装置图如附图2所示，取四个完全相同的的透明空心玻璃砖(10cm×10cm×10cm)，透明空心玻璃砖的一端设计有开口，在第一个空心玻璃砖的外表面涂刷上本发明实施例1的保温涂料，涂覆厚度为1.5mm(测试例1)，第二个空心玻璃砖的外表面涂刷上购买的保温涂料，型号:小木屋隔热漆防晒涂料，涂覆厚度也为1.5mm(测试例2)，第三个空心玻璃砖的外表面涂刷上绝热涂料，涂覆厚度也为1.5mm(测试例3)，第四个空心玻璃砖的外表面先涂刷上保温涂料待其干燥后再涂刷绝热涂料，涂覆总厚度为1.5mm，保温涂料厚度1mm，绝热涂料厚度0.5mm(测试例4)，将测试例1、测试例2、测试例3、测试例4的空心玻璃砖开口向下分别置于红外线加热灯下，距离40cm，在测试例1、测试例2、测试例3、测试例4的空心玻璃砖内分别放置温度计，温度计的初始温度均为22℃，红外线加热灯照射4h后，取出温度计查看温度计示数，测试例1的温度计示数为25.5℃，测试例2的温度计示数为31℃，测试例3的温度计示数为28℃，测试例4的温度计示数为24℃，由绝热保温性能测试结果得知，本发明保温涂料和绝热涂料两种复合使用，实际绝热保温效果良好，而且远远优于市售隔热保温涂料。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种适合炎热地区用绝热保温外墙涂料，其特征在于，包括保温涂料和绝热涂料；所述绝热涂料包括以下重量份数的组成成分：含氟丙烯酸酯聚合物乳液40-60份、纳米钛白粉30-40份、气相二氧化硅5-10份、氧化锌2-8份、乙二醇丁醚1-5份、聚乙烯醇4-6份、水20-30份；所述保温涂料由组分甲和组分乙按重量比50:1-5组成，所述组分甲包括以下重量份数的组成成分：纯丙弹性乳液40-60份、柔性丙烯酸乳液30-50份、水性环氧树脂乳液20-40份、可再分散性乳胶粉10-20份、硅灰石粉10-20份、改性纳米陶瓷空心微珠20-40份、聚丙烯酸空心球20-40份、镇水粉1-5份、2-羟乙基纤维素1-5份、附着力促进剂1-5份、水100-150份，所述组分乙为固化剂DX-50A；
其中，所述改性纳米陶瓷空心微珠的粒径为20-50nm；
所述聚丙烯酸空心球的粒径为0.5-5μm；
所述附着力促进剂为β-(3,4环氧环己基)乙基三甲基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、甲硅氧基共聚树脂、氨基硅氧烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；
所述改性纳米陶瓷空心微珠的制备方法为：将纳米陶瓷空心微珠清水洗净后110-120℃下干燥，将硅烷偶联剂和乙醇加入到水中，用乙酸调节体系pH 至3，加热至40℃后加入纳米陶瓷空心微珠并搅拌1-2h，取出，80-100℃干燥，即可得到所述改性纳米陶瓷空心微珠；
所述保温涂料的制备方法如下：
(1)将纯丙弹性乳液、柔性丙烯酸乳液、 水性环氧树脂乳液混合后，在3000r/min的高速搅拌下加入可再分散性乳胶粉、硅灰石粉、镇水粉、2-羟乙基纤维素、附着力促进剂，得到混合物料A；
(2)将聚丙烯酸空心球加入到水中，2000r/min的高速搅拌下分批加入改性纳米陶瓷空心微珠，继续高速搅拌30-50min，得到混合物料B；
(3)将混合物料B加入到混合物料A中，2000r/min搅拌10min，即得到所述保温涂料。
2.如权利要求1所述的适合炎热地区用绝热保温外墙涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂、乙醇、水的重量比为3:9:1。
3.如权利要求1所述的适合炎热地区用绝热保温外墙涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH570或两者混合。
4.如权利要求1所述的适合炎热地区用绝热保温外墙涂料，其特征在于，所述氧化锌为纯度大于99.6％的间接法氧化锌。
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