CN110396316A

CN110396316A - 一种低导热系数红外反射隔热涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN110396316A
Application number: CN201910664174.0A
Authority: CN
Inventors: 曹友根; 吴小江
Original assignee: Taicangmiao Pinyuan Material Technology Co Ltd
Current assignee: Taicangmiao Pinyuan Material Technology Co Ltd
Priority date: 2019-07-23
Filing date: 2019-07-23
Publication date: 2019-11-01

Abstract

本发明涉及一种低导热系数红外反射隔热涂料，按重量百分含量计，所述涂料的原料配方包括以下组分：水性乳液30~50%；隔热填料1~5%；反射填料6~12%；无机粉体20~35%；成膜助剂0.1~2%；分散剂0.1~1%；润湿剂0.1~1%；消泡剂0.2~2%；增稠剂0.1~5%；闪锈剂0.1~2%；杀菌剂0.1~0.5%；防冻剂1~5%；水性流变助剂0.2~3%；羟乙基纤维素0.1~0.5%，余量为水，其中，所述隔热填料为空心玻璃微球；所述反射填料为红外反射型钛白粉。本发明的涂料通过在原料配方中添加红外反射填料、隔热填料、乳液及添加剂的配合使用，使得本发明涂料同时兼具红外反射性能和低热传导性能，太阳光反射率高达94%以上，热传导系数也在0.085W/m.K以下。

Description

一种低导热系数红外反射隔热涂料及其制备方法

技术领域

本发明具体涉及一种低导热系数红外反射隔热涂料及其制备方法，该涂料主要用于建筑外墙。

背景技术

由于能源危机和环境问题日益严重，节能减排已迫在眉睫。我国长江以南地区在夏季依靠空调制冷，耗电量大，而使用建筑反射隔热涂料在具有装饰和保护作用的同时可主动反射太阳光的能量，降低建筑物表面及内部的温度，进而减少墙面的热量积累，最终从根本上减少空调的使用，节约能源。

目前国内对反射隔热材料的研究比较成熟。随着国民环保意识增强，涂料由最初的溶剂型转变成水性，但众所周知，水性涂料的耐污性和耐候性不好，加之随着生活水平的提高，人们对涂料色彩的需求呈现多样化，因此如何提高水性隔热涂料的耐候性、耐污性以及色彩的多样化是亟待解决的问题。中国疆域辽阔，气候差异大，耐候性是关乎涂料性能好坏的主要指标，可使其在寒冷、夏热冬冷、温和等多种气候地区都有较好的适用性。

如中国专利106700789A公开了一种水性建筑节能涂料，按重量百分比计，25％～50％高分子乳液、5％～30％光反射填料、1％～5％气凝胶粉、5％～10％隔热填料、5％～15％普通填料、 1％～2％表面改性剂、1％～5％分散剂、0.1％～4％成膜助剂、0.1％～2％增稠剂、0～1％消泡剂、 0.01％～0.5％pH调节剂、0.1％～2％润湿剂、0.5％～2％防冻剂，余量为去离子水。该专利文件中提及该涂料具有良好的耐候性、耐玷污性、耐洗刷性，然而该涂料对太阳光的反射能力较差，不到90％。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种改进的低导热系数红外反射隔热涂料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种低导热系数红外反射隔热涂料，按重量百分含量计，所述涂料的原料配方包括以下组分：水性乳液30～50％；隔热填料1～5％；反射填料6～12％；无机粉体20～35％；成膜助剂 0.1～2％；分散剂0.1～1％；润湿剂0.1～1％；消泡剂0.2～2％；增稠剂0.1～5％；闪锈剂0.1～2％；杀菌剂0.1～0.5％；防冻剂1～5％；水性流变助剂0.2～3％；羟乙基纤维素0.1～0.5％，余量为水，其中，

所述隔热填料为空心玻璃微球；

所述反射填料为红外反射钛白粉。

本发明中，所述红外反射钛白粉，只对太阳光中的近红外部分进行选择性反射，具有特异性和专属性，降温效果更高效。

优选地，所述空心玻璃微球的粒径D50为40～60微米、D90为90～100微米，导热系数为0.003-0.01BTU/in.hr.℉，介电常数为1.2～2.0，抗压强度大于等于5.17MPa。所述抗压强度是在90％及90％以上存留率下的抗压强度。

进一步地，所述水性乳液为水性无机陶瓷树脂、水性环氧乳液、水性聚氨酯乳液、水性丙烯酸乳液、水性氯醋乳液中的一种或几种的组合。

所述水性丙烯酸乳液包括水性纯丙烯酸乳液、水性苯丙烯酸树脂乳液、水性硅丙烯酸乳液等。

所述水性乳液的固含量为30～50％。

根据本发明的一些实施方面，所述无机粉体为普通钛白粉、高岭土、碳酸钙中的一种或几种的组合。

根据本发明的一些实施例，当所述无机粉体选择有普通钛白粉时，所述普通钛白粉的含量为10～20％；当所述无机粉体选择有高岭土时，所述高岭土的含量为8～16％；当所述无机粉体选择有碳酸钙时，所述碳酸钙的含量10～15％。

优选地，所述普通钛白粉为金红石型钛白粉。具体可以为金红石型耐候钛白粉，其为硫酸法生产得到。

优选地，所述高岭土的白度>94％，粒度小于等于2微米的占70～82％。

优选地，所述碳酸钙的粒径D50为0.8～1.2微米。

进一步地，所述水性流变助剂为聚醚聚氨酯类，如FX-7500。

进一步地，所述成膜助剂为戊二醇单异丁酸酯类。

进一步地，所述分散剂为A-1230。

进一步地，所述润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液。

进一步地，所述消泡剂为特殊聚醚类非离子型。

进一步地，所述增稠剂为缔合型或碱溶型。

进一步地，所述闪锈剂为FLASH-X 350。

进一步地，所述杀菌剂为DCOIT,OIT。

进一步地，所述防冻剂为乙二醇、丙二醇、甘油中的一种或几种的组合。

进一步地，所述水为去离子水。

根据本发明的一些实施例，所述涂料的原料配方还包括0.01～0.1％pH调节剂。

根据本发明的一些实施方面，按重量百分含量计，所述涂料的原料配方包括以下组分：水15～20％；水性乳液30～50％；隔热填料1～5％；反射填料6～12％；无机粉体20～35％；成膜助剂0.1～2％；分散剂0.1～1％；润湿剂0.1～1％；消泡剂0.2～2％；增稠剂0.1～5％；闪锈剂0.1～2％；杀菌剂0.1～0.5％；防冻剂1～5％；水性流变助剂0.2～3％；羟乙基纤维素0.1～0.5％；pH调节剂0.01～0.1％。

本发明采取的另一技术方案：一种上述所述的低导热系数红外反射隔热涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)按所述涂料的原料配方计量将水、羟乙基纤维素、防冻剂、成膜助剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、水性流变助剂混合搅拌分散均匀；

(2)向步骤(1)的料液中加入红外反射填料，在200～350rpm转速下搅拌分散至无沉淀；

(3)向步骤(2)的料液中加入无机粉体，在300～500rpm转速下搅拌分散至无沉淀，然后加入水性乳液，搅拌均匀；

(4)向步骤(3)的料液中加入中空玻璃微球，在200～350rpm转速下搅拌，搅拌40～80min；

(5)向步骤(4)的料液中加入增稠剂，并搅拌，待浆料增稠至粘度稳定时，加入杀菌剂、闪锈剂，搅拌均匀。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的涂料通过在原料配方中添加红外反射填料、隔热填料、乳液及其添加剂的配合使用，使得本发明涂料同时兼具红外反射性能和低热传导性能，太阳光反射率高达94％以上，热传导系数也在0.085W/m.K以下。

本发明涂料还可以进行着色，可根据施工颜色需要直接在涂料中添加色浆，所使用色浆为红外反射型，然后搅拌均匀后，直接施工即可。

本发明涂料具有优异的隔热效果，延展性佳，具有良好的韧性及抗震性，避免因建筑基材变形而产生龟裂脱落现象；涂覆于金属基材上能有效披覆阻绝金属基材受环境氧化；不含重金属、甲醛及其他有害物质，涂料成弱酸性、无毒；耐候性好，耐久性可达3年以上；具有优异的隔音效果。

本发明涂料还同时具有夏季隔热降温和冬季保温效果，将本发明涂料涂覆外墙使其短波吸收率大幅降低，减少建筑物外壳吸收热量。涂覆内墙可避免冷暖气流失，达到节能省电之功效。可广泛适用于室外屋顶、RC结构、汽车RC结构、汽车旅馆业、卖场、铁皮屋、水泥墙、浪板、石棉瓦、货柜屋、谷仓、瓦斯槽、冷水配管、墙面、木屋等建筑物专业防水、隔热，都有显著的降温作用。

附图说明

图1为考察隔热效果的测试装置图；

图中，a、样品；b、泡沫隔热腔；c、热电偶测温仪；d、红外灯。

具体实施方式

为更清楚体现本发明的目的、技术方案及优势，下面结合说明书附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。实施例仅用以阐释本发明，不用于限制本发明。以下实施例中采用的原料均为商购获得的标准工业品。

实施例1

本实施例提供一种低导热系数红外反射隔热涂料，采用的原料及用量参见表1，其中：

水性乳液：选用固含量为40-50％的水性苯丙烯酸树脂乳液，来源于中国台湾洪氏公司。本例中，选用的固含量为50％。

隔热填料为空心玻璃微珠，粒径D50为55微米、D90为95微米，导热系数为0.003-0.01BTU/in.hr.℉，介电常数为1.2～2.0，抗压强度大于等于5.17MPa。来源于3M公司。

反射填料为红外反射型钛白粉，型号为Altiris，来源于亨斯迈。

无机粉体为金红石型钛白粉和碳酸钙按质量比为1：1组成，金红石型钛白粉为硫酸法生产得来，购自龙蟒公司，型号为R996；碳酸钙的粒径D50为0.8～1.2微米，购自TLD公司。

水性流变助剂为聚醚聚氨酯类，如FX-7500。

成膜助剂为戊二醇单异丁酸酯类。

分散剂为A-1230。

润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液，如BYK-346。

消泡剂为特殊聚醚类非离子型。

增稠剂为缔合型，如105A。

闪锈剂为FLASH-X 350。

杀菌剂为DCOIT、OIT按质量比1：1组成。

防冻剂为乙二醇、丙二醇按质量比1：1组成。

pH调节剂为AMP-95。

水为去离子水。

该涂料通过以下方法制备：

(1)在反应槽内依次加入水、羟乙基纤维素、防冻剂、成膜助剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、水性流变助剂混合搅拌分散；

(2)向反应槽内加入红外反射填料，调整转速至300rpm，搅拌至无沉淀，期间搅拌30min 时确认红外反射填料的分散性；

(3)向反应槽内加入无机粉体，调整转速至400rpm，搅拌分散至无沉淀，期间搅拌30min 时确认无机粉体的分散性；

(4)向反应槽内加入水性乳液，进行包覆，途中视情况加入消泡剂，搅拌约60min，搅拌40min时可以采用玻片法检查包覆效果；

(5)向反应槽内加入中空玻璃微球，加入过程中轻倒避免过度逸散，调整转速至300rpm，搅拌约60min；

(6)向反应槽内加入pH调节剂，搅拌均匀；

(7)向反应槽内加入增稠剂，增粘剂使用前以水、BCS溶剂、增稠剂按0.5：0.5：1进行稀释，增稠剂慢速滴加，总作业时间约120min，途中30min取样测试粘度，待粘度稳定在一定值时，停止增粘；

(8)向反应槽加入杀菌剂、闪锈剂，搅拌均匀即可。

实施例2

本实施例提供一种低导热系数红外反射隔热涂料，采用的原料及用量参见表1，其他同

实施例1，其中：

水性乳液：选用固含量为50％的水性苯丙烯酸树脂乳液。

无机粉体选自金红石型钛白粉。

分散剂为A-1230。

水性流变助剂为聚醚聚氨酯类。

成膜助剂为戊二醇单异丁酸酯类。

实施例3

实施例1，其中：

水性乳液：选用固含量为30-40％的水性无机纳米树脂，来源于太仓惠仁通新材料有限公司。本例中，选用的固含量为30％。

实施例4

实施例1，其中：

水性乳液：选用固含量为48％的苯丙烯酸乳液和50％的纯丙烯酸乳液按质量比1：1组成。

无机粉体为高岭土。

对比例1

本对比例提供一种涂料，采用的原料及用量参见表1，该对比例中不加反射填料，其他同实施例1。

对比例2

本对比例提供一种涂料，采用的原料及用量参见表1，该对比例中不加隔热填料，其他同实施例1。

对比例3

本对比例提供一种涂料，采用的原料及用量参见表1，其他同实施例1，其中：

选用固含量为35％的水性氯醋乳液，来源于瓦克化学公司。

表1为实施例1～4和对比例1～3的涂料的原料组分

将实施例1～4和对比例1～3的涂料进行性能测试，结果参见表2。

表2实施例1～4和对比例1～3的涂料的性能测试结果

下面测试涂料的隔热效果。

1、制样

样品设置5个，分别如下：

a、实施例1的涂料；

b、实施例1涂料+浅色SM8810色浆按质量比100:0.38混合；

c、对比例1的涂料

d、对比例2的涂料

e、对照组：市售白色涂料(购自立邦白色内墙涂料)

上述采用的色浆为同种色浆，购自于世明科技，型号SM系列。

2、测试方法

将上述样品分别涂装于玻璃平板上，通过红外照射规定时间，测试温度变化。测试装置如图1所示。

3、测试结果

通过上述方法测试得到的时间温度关系如下表1～5。

表1

表2

样品b	1min	2min	3min	5min	30min	1h
							上表面温度/℃	38.5	41.5	42.3	52.4	63.7	65.5
下表面温度/℃	27.6	30.6	34.1	40.2	58.2	60
							腔体温度/℃	23.5	24.5	25.6	27.6	38	38.6

表3

样品c	1min	2min	3min	5min	30min	1h
							上表面温度/℃	44.7	50.8	55.5	63.3	91.4	92.3
下表面温度/℃	28.3	32.9	36.6	43.5	68.1	68.7
							腔体温度/℃	24.6	25.8	26.8	29.1	38.9	40.1

表4

样品d	1min	2min	3min	5min	30min	1h
							上表面温度/℃	42	46.2	51.6	60	91.2	94.0
下表面温度/℃	27.7	34.0	37.1	44.2	78.7	81.4
							腔体温度/℃	23.3	24.0	24.2	26.0	38.9	41.0

表5

样品e	1min	2min	3min	5min	30min	1h
							上表面温度/℃	49.6	57.5	65.8	72.3	93.2	95.3
下表面温度/℃	34.3	42.3	52.5	59.9	78.6	81.2
							腔体温度/℃	27	28	29.4	30.8	38.9	39.5

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种低导热系数红外反射隔热涂料，其特征在于，按重量百分含量计，所述涂料的原料配方包括以下组分：水性乳液30~50%；隔热填料1~5%；反射填料6~12%；无机粉体20~35%；成膜助剂0.1~2%；分散剂0.1~1%；润湿剂0.1~1%；消泡剂0.2~2%；增稠剂0.1~5%；闪锈剂0.1~2%；杀菌剂0.1~0.5%；防冻剂1~5%；水性流变助剂0.2~3%；羟乙基纤维素0.1~0.5%，余量为水，其中，

所述隔热填料为空心玻璃微球；

所述反射填料为红外反射型钛白粉。

2.根据权利要求1所述的低导热系数红外反射隔热涂料，其特征在于：所述空心玻璃微球的粒径D50为40~60微米、D90为90~100微米，导热系数为0.003-0.01BTU/in.hr.℉，介电常数为1.2~2.0，抗压强度大于等于5.17MPa。

3.根据权利要求1所述的低导热系数红外反射隔热涂料，其特征在于：所述水性乳液为水性无机陶瓷树脂、水性环氧乳液、水性聚氨酯乳液、水性丙烯酸乳液、水性氯醋乳液中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的低导热系数红外反射隔热涂料，其特征在于：所述无机粉体为普通钛白粉、高岭土、碳酸钙中的一种或几种的组合。

5.根据权利要求4所述的低导热系数红外反射隔热涂料，其特征在于：所述普通钛白粉为金红石型钛白粉。

6.根据权利要求4所述的低导热系数红外反射隔热涂料，其特征在于：所述碳酸钙的粒径D50为0.8~1.2微米。

7.根据权利要求1所述的低导热系数红外反射隔热涂料，其特征在于：所述水性流变助剂为聚醚聚氨酯类助剂。

8.根据权利要求1所述的低导热系数红外反射隔热涂料，其特征在于：所述增稠剂为缔合型增稠剂、碱溶胀型增稠剂中的一种或几种的组合。

9.根据权利要求1所述的低导热系数红外反射隔热涂料，其特征在于：所述涂料的原料配方还包括0.01~0.1% pH调节剂。

10.一种权利要求1~9中任一项权利要求所述的低导热系数红外反射隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

（1）按所述涂料的原料配方计量将水、羟乙基纤维素、防冻剂、成膜助剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、水性流变助剂混合搅拌分散均匀；

（2）向步骤（1）的料液中加入红外反射填料，在200~350rpm转速下搅拌分散至无沉淀；

（3）向步骤（2）的料液中加入无机粉体，在300~500rpm转速下搅拌分散至无沉淀，然后加入水性乳液，搅拌均匀；

（4）向步骤（3）的料液中加入中空玻璃微球，在200~350rpm转速下搅拌，搅拌40~80min；

（5）向步骤（4）的料液中加入增稠剂，并搅拌，待浆料增稠至粘度稳定时，加入杀菌剂、闪锈剂，搅拌均匀。