CN109554111A - 建筑用纳米绝热涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑用纳米绝热涂料，涉及涂料领域，按质量份数计，包括去离子水10～20份，微晶绝热纳米粉20～40份，改性六钛酸钾晶须浆3～5份，无机填料10～20份，有机硅树脂乳液15～25份，近红外反射粉5～9份，硅丙乳液5～15份、冷颜料4～6份和助剂2～3份。涂料添加了微晶绝热纳米粉和近红外反射粉，从而有效地提高了涂料的保温性能，减少了建筑物能耗的损失。同时，其制备方法简单适合规模化进行生产。

Description

建筑用纳米绝热涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，更具体地说，它涉及一种建筑用纳米绝热涂料及其制备方法。

背景技术

全社会都在重视建筑节能问题并采取相应技术手段，旨在节能降耗促进环保。目前，国内外常用的墙面反射隔热技术主要有以下几种：(1)外墙瓷砖饰面反光隔热，但瓷砖饰面厚度及黏结砂浆层体增厚墙体，瓷砖与外墙黏结间容易脱落，建筑垃圾增多，掉砖等安全隐患，建筑成本高。(2)玻化微珠结合网格布隔热保温，以玻化微珠配套网格布加固为保温隔热组分，配以水泥、可再生分散乳胶，抗裂纤维、挣水剂配制成的保温隔热砂浆，该施工技术保温隔热层总厚度2-3cm，对建筑外观影响大，二次装饰困难，隔热保温层和建筑外墙之间的黏结度比较严重，容易脱落，省掉玻化微珠层难以检测，易减料减施工环节。(3)外挂式外墙装饰保温隔热复合板，轻质干挂板保温隔热，外挂的隔热保温材料有岩棉板、玻璃棉、毡、聚笨乙烯泡沫板，陶粒混土仿复合聚笨仿实装饰板，这种外挂式外墙隔热保温材料安装费时，施工难度大，对整体建筑的装饰影响大，工程费用高。(4)聚苯板现浇混凝土及钢筋混凝土保温复合墙，外墙保温隔热。该技术在混凝土框剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内，安装在即将浇注的墙体外侧，然后浇注混凝土，混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体及在钢丝网架保温板两侧浇注或喷射混凝土形成隔热保温于一体的钢筋混凝土复合墙，这种施工占主导工期且造价高，钢材是热导体会降低隔热保温效果。综上所述的隔热保温技术效果虽然不错，但对建筑本身承重，墙体厚度，对装饰等影响很大，工程事故难度大，耗材且工程造价增加很大。因而，有必要研制出一种具有节能保温效果的涂料。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种建筑用纳米绝热涂料，其具有保温隔热效果好、施工方便等特点，同时其制备方法也较为简便适合规模化生产。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种建筑用纳米绝热涂料，按质量份数计，包括去离子水10～20份，微晶绝热纳米粉20～40份，改性六钛酸钾晶须浆3～5份，无机填料10～20份，有机硅树脂乳液15～25份，近红外反射粉5～9份，硅丙乳液5～15份、冷颜料4～6份和助剂2～3份。

通过采用上述技术方案，微晶纳米绝热粉具有三维石结构，比表面积非常大，因而具有很大的表面活性，将微晶纳米均匀地分散到涂料中能改善涂料的流变性和悬浮性，大大提高了涂膜的致密性、韧性、耐洗刷性和耐沾污性。本公司采用的微晶纳米材料为纳米为无定型结构，具有极强的紫外吸收、红外反射特性，对波长小于4μm的紫外光吸收率达70％以上，对波长大于8μm的红外线反射率达70％以上，不但能显著降低由于紫外光照射而造成涂膜粉化速度，提高耐候耐久性，而且由于其红外辐射性能好，能将物体吸收热有效地发射出去，使物体降温。同时，微晶纳米多孔材料因其独特的结构，常温常压下热导率小于0.013W/m×K，比静止空气的热导率(0.026w/k·m)还低，是目前热导率最低的固体材料，能有效阻止热量的向内传导，极大的改善了建筑的节能。

涂装热反射隔热涂料的主要目的是为了降低物体的表面温度和内部温度，因此所选用的颜料应有尽可能大的反射、发射性能，对可见光和近红外光的反射率越大越好，将涂层吸收的太阳能通过大气窗口(8～13.5μm)发射出去。冷颜料同普通颜料相比，在可见光区域差别不大，但在近红外反射方面性能远远高出了普通颜料，大大提高了总体的太阳光发射比，且配制出的涂料升温低，热降解也低，大大提高了涂料的耐候性，延长了涂装的使用期限。

优选为，所述无机填料包括空心玻璃微珠和贝壳粉。

通过采用上述技术方案，空心玻璃微珠具有中空、轻质的特点，外观多为球形。和其他形状的填料相比，空心微珠的表面积体积比最小，吸油量低，可降低树脂的用量。更重要的是空心微珠具有相互独立的中空微观结构，能有效阻隔热量传递，具有较高的隔热性能，是制备反射隔热涂料的常见填料。但空心微珠粒径多在40～60μm，添加量超过一定比例后会影响漆膜表面平整度，进而降低漆膜耐沾污性能。

而贝壳粉的主要成分为碳酸钙，其能够加快涂料在施工过程中的固化速率。

优选为，所述贝壳粉经含有碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰蛋白酶的混合酶液处理的贝壳研磨后制成。

通过采用上述技术方案，经过三种酶处理之后，贝壳中的甲壳素能够有效地释放出来。而甲壳素本身就具有较强的抗菌杀菌性能，从而有利于避免真菌在建筑墙面上进行生长，而分泌出酸性或腐蚀性物质，从而对建筑物的墙面造成破坏。另外，甲壳素还具有较强的年粘性，其能够进一步保证各组分之间的粘结牢固度，从而提高了涂料的附着能力。

优选为所述助剂包括碘化盐、润滑剂、抗氧剂和抗紫外剂，且碘化盐、润滑剂、抗氧剂和抗紫外剂的质量比为1∶2∶0.5∶1.5。

优选为，所述碘化盐为碘化锂。

通过采用上述技术方案，碘化锂相较于其他碘化盐，不仅因为自身的物理性能而提高了涂料的热稳定性能。同时，碘化锂中的锂离子还能够与涂料中的羰基之间存在配合作用，产生了类似网络的结构，阻碍了涂料分子链及相应自由基的运动，因而使聚合物分子链在受热分解时比完全自由的分子链需克服更大的能垒，从而，促使了热塑性弹性体具有更高的热分解温度。

优选为，所述润滑剂为TAF。

通过采用上述技术方案，这样TAF润滑剂不仅能够增强各原料之间的润滑性能，使得在生产的过程中各原料之间能够充分地混合。同时，其还具有与贝壳粉等表面部分极性基团相结合的极性基团结构。对于整个复合体系来说，TAF润滑剂还能够促使贝壳粉等和有机硅之间形成了类似锚固结点，改善了贝壳粉等和有机硅树脂乳液的粘结状态，进而提高了贝壳粉等在有机硅树脂乳液中的分散性。

优选为，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，且抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1∶3∶1。

通过采用上述技术方案，上述抗氧剂能够有效地提高涂料的抗氧性，这样有利于延长涂料的使用寿命。并且，用抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168配成的复合抗氧化剂具有更好地抗氧化性能。

优选为，所述抗紫外剂为2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***。

通过采用上述技术方案，2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***能强烈吸收波长为270～380nm的紫外线，化学稳定性好，挥发性极小。并且，其还具有优良的耐热升华性，耐洗涤性、耐气体褪色性和机械性能保持性。一种建筑用纳米绝热涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、先量取去离子水10～20份，之后加入绝热纳米粉20～40份，改性六钛酸钾晶须浆3～5 份和有机硅树脂乳液15～25份进行充分地搅拌，得到初混物；

步骤二、向步骤一中的初混物中加入无机填料10～20份、近红外反射粉5～9份，硅丙乳液5～15 份、冷颜料4～6份和助剂2～3份，继续进行混合，待充分分散后得到成品涂料。

通过采用上述技术方案，分步进行混合，能够有效地保证涂料中各物料充分地分散。进而也有利于保证涂料的稳定性。

优选为，所述步骤一搅拌的转速为500～700rpm，步骤二搅拌的转速为600～1000rpm。

步骤一中选用500～700rpm进行搅拌，这样能够避免改性六钛酸钾晶须在最初搅拌过程中发生进一步碎裂的问题。而步骤二搅拌的速度调整为600～1000rpm，这是因为此时改性六钛酸钾晶须周围已经有其他物料存在，从而能够对其进行保护，而加快搅拌速度又能够提高涂料生产效率。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、首先在涂料中添加微晶绝热纳米粉和近红外反射粉，这样通过隔热和反射两种方式，有效地降低了能量地损失；

2、添加经酶液处理后的贝壳粉，一方面能够减速涂料的固化效率，另一方面也能够提高抗菌性能，减少了菌类在涂料表层繁殖的概率，从而也就降低了建筑墙面受生物破坏的概率；

3、添加碘化锂，能够有效地提高涂料中各物料的能垒，从而有利于保证涂料在炎热夏天中的稳定性。

附图说明

图1为建筑用纳米绝热涂料的制备工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。

实施例一、

一种建筑用纳米绝热涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、先量取去离子水10Kg，之后加入微晶绝热纳米粉20Kg，改性六钛酸钾晶须浆3Kg 和有机硅树脂乳液15Kg进行充分地搅拌，搅拌的转速为500rpm，并且将温度升高至40℃，搅拌持续1h，得到初混物；

步骤二、向步骤一中的初混物中加入无机填料10Kg、近红外反射粉5Kg，硅丙乳液5Kg、冷颜料4Kg和助剂2Kg，继续进行混合，搅拌的转速为600rpm，温度继续升高至80℃，搅拌持续3h，待充分分散后得到成品涂料。

其中，微晶绝热纳米粉可从英国亨斯迈购得，近红外反射粉可从英国亨斯迈购得，冷颜料可从美国薛特shepherd购得。再者，改性六钛酸钾晶须浆的制备：将硅烷偶联剂、分散剂、润湿剂、消泡剂和pH调节剂以质量比为1∶1.2∶1.5∶1∶0.7加入去离子水中，其中去离子水和上述助剂的总量比为15∶1，搅拌均匀后加入六钛酸钾晶须，高速分散1h，制成80wt％的六钛酸钾晶须浆。另外，此处的无机填料主要为空心玻璃微珠和贝壳粉，其中空心玻璃微珠和贝壳粉的质量比为1∶2，同时贝壳粉的制备方法为：先配制50ml pH为8.0的亚硫酸钠缓冲溶液，用1ml曲拉通作为表面活性剂，并使用质量比为1∶1∶1的碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰蛋白酶的组合酶5g作催化；将亚硫酸钠缓冲溶液、曲拉通和组合酶三者混合得到酶液；将贝壳浸泡于酶液中，控制恒温摇床温度为50℃，转速300r/min的条件下水解2小时；之后，将贝壳研磨成平均粒度为10μm的贝壳粉。其中，亚硫酸钠缓冲溶液的配制是现有技术，且并不是本申请的核心内容，因而不在此详细展开。

另外，助剂主要由碘化盐、润滑剂、抗氧剂和抗紫外剂组成，且碘化盐、润滑剂、抗氧剂和抗紫外剂的质量比为1∶2∶0.5∶1.5。同时，碘化盐选用的是碘化钾，当然根据实际需要也可以使用碘化亚铜等；而润滑剂选用的是TAF，抗氧剂选用的是抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，且抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1∶3∶ 1，而抗紫外剂选用的是2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***。

实施例二、

一种建筑用纳米绝热涂料的制备方法，其与实施例一的不同在于，包括以下步骤：

步骤一、先量取去离子水20Kg，之后加入微晶绝热纳米粉40Kg，改性六钛酸钾晶须浆5Kg 和有机硅树脂乳液25Kg进行充分地搅拌，搅拌的转速为700rpm，并且将温度升高至50℃，搅拌持续2h，得到初混物；

步骤二、向步骤一中的初混物中加入无机填料20Kg、近红外反射粉9Kg，硅丙乳液15Kg、冷颜料6Kg和助剂3Kg，继续进行混合，搅拌的转速为1000rpm，温度继续升高至90℃，搅拌持续5h，待充分分散后得到成品涂料。

实施例三、

一种建筑用纳米绝热涂料的制备方法，其与实施例一的不同在于，包括以下步骤：

步骤一、先量取去离子水15Kg，之后加入微晶绝热纳米粉30Kg，改性六钛酸钾晶须浆4Kg 和有机硅树脂乳液20Kg进行充分地搅拌，搅拌的转速为600rpm，并且将温度升高至45℃，搅拌持续1.5h，得到初混物；

步骤二、向步骤一中的初混物中加入无机填料15Kg、近红外反射粉7Kg，硅丙乳液10Kg、冷颜料5Kg和助剂2.5Kg，继续进行混合，搅拌的转速为800rpm，温度继续升高至85℃，搅拌持续4h，待充分分散后得到成品涂料。

实施例四、

一种建筑用纳米绝热涂料的制备方法，其与实施例一的不同在于，包括以下步骤：

步骤一、先量取去离子水20Kg，之后加入微晶绝热纳米粉30Kg，改性六钛酸钾晶须浆5Kg 和有机硅树脂乳液15Kg进行充分地搅拌，搅拌的转速为600rpm，并且将温度升高至50℃，搅拌持续2h，得到初混物；

步骤二、向步骤一中的初混物中加入无机填料15Kg、近红外反射粉5Kg，硅丙乳液10Kg、冷颜料6Kg和助剂1.5Kg，继续进行混合，搅拌的转速为800rpm，温度继续升高至85℃，搅拌持续4h，待充分分散后得到成品涂料。

实施例五、

一种建筑用纳米绝热涂料的制备方法，其与实施例一的不同在于，包括以下步骤：

步骤一、先量取去离子水10Kg，之后加入微晶绝热纳米粉30Kg，改性六钛酸钾晶须浆4Kg 和有机硅树脂乳液20Kg进行充分地搅拌，搅拌的转速为600rpm，并且将温度升高至50℃，搅拌持续2h，得到初混物；

步骤二、向步骤一中的初混物中加入无机填料15Kg、近红外反射粉7Kg，硅丙乳液15Kg、冷颜料4Kg和助剂3Kg，继续进行混合，搅拌的转速为600rpm，温度继续升高至85℃，搅拌持续4h，待充分分散后得到成品涂料。

另外，根据是实施例四的操作步骤，本申请还进行了对比例一至对比例五的操作，具体如下表一所示：

表一

其中对比例二中的贝壳粉是未经酶处理过的，而对比例三的碘化盐选用的是碘化亚铜。

对实施例一至实施例五和对比例一至对比例五进行如下测试：

(1)附着力测试：标准GB/T 9286-1998；

(2)热稳定性测试：将厚度为2mm的涂料制片放置于120℃水蒸汽环境中，观察出现破碎所需要的时间；

(3)固化时效测试：标准GB/T1728-79(89)；

(4)保温测试：将涂料涂敷于一封闭建筑物的外墙上，当室外温度为40℃时，利用空调将建筑物内部降温至25℃，开始及时，确定建筑物内部温度升高至35℃所需时间；

(5)耐老化测试：标准GB/T 1865-1997，老化时间10h；

(6)硬度：GB/T6739-86。

测试的结果如下表二和表三所示：

表二

表三

从上表二和表三的实验结果可以看出，本申请的涂料具有较高的附着力、热稳定性强、固化时间短和保温效果好等特定。并且，通过对比例一至对比例五和实施例四的比较可以看出，添加经过酶处理后的贝壳粉，能够有效提高涂料的附着力，而选用抗氧剂1076、抗氧剂1010 和抗氧剂168复合的抗氧剂，可以有效提高涂料的耐老化的性能。而选用碘化锂之后的涂料，其具有较佳的热稳定性能。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种建筑用纳米绝热涂料，其特征在于：按质量份数计，包括去离子水10～20份，微晶绝热纳米粉20～40份，改性六钛酸钾晶须浆3～5份，无机填料10～20份，有机硅树脂乳液15～25份，近红外反射粉5～9份，硅丙乳液5～15份、冷颜料4～6份和助剂2～3份。

2.根据权利要求1所述的一种建筑用纳米绝热涂料，其特征在于：所述无机填料包括空心玻璃微珠和贝壳粉。

3.根据权利要求2所述的一种建筑用纳米绝热涂料，其特征在于：所述贝壳粉经含有碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰蛋白酶的混合酶液处理的贝壳研磨后制成。

4.根据权利要求1所述的一种建筑用纳米绝热涂料，其特征在于：所述助剂包括碘化盐、润滑剂、抗氧剂和抗紫外剂，且碘化盐、润滑剂、抗氧剂和抗紫外剂的质量比为1∶2∶0.5∶1.5。

5.根据权利要求4所述的一种建筑用纳米绝热涂料，其特征在于：所述碘化盐为碘化锂。

6.根据权利要求4所述的一种建筑用纳米绝缘涂料，其特征在于：所述润滑剂为TAF。

7.根据权利要求4所述的一种建筑用纳米绝热涂料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，且抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1∶3∶1。

8.根据权利要求1所述的一种建筑用纳米绝热涂料，其特征在于：所述抗紫外剂为2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***。

9.如权利要求1至8中任意一项权利要求所述的一种建筑用纳米绝热涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、先量取去离子水10～20份，之后加入绝热纳米粉20～40份，改性六钛酸钾晶须浆3～5份和有机硅树脂乳液15～25份进行充分地搅拌，得到初混物；

步骤二、向步骤一中的初混物中加入无机填料10～20份、近红外反射粉5～9份，硅丙乳液5～15份、冷颜料4～6粉和助剂2～3份，继续进行混合，待充分分散后得到成品涂料。

10.根据权利要求9所述的一种建筑用纳米绝热涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤一搅拌的转速为500～700rpm，步骤二搅拌的转速为600～1000rpm。