CN110564243A - 一种外墙涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种外墙涂料及其制备方法,其中,以质量份数计,外墙涂料,包括30~40份的纯丙乳液,65~120份的颜料,5~10份的黑电气石粉,1~3份的增稠剂,12~18份的贝壳粉,0.5~2份的增塑剂,0.6~1.6份的成膜助剂,0.05~0.15份的消泡剂,32~52份的功能助剂及30~40份的水。可以理解的,本发明的技术方案能够提高外墙的隔热效果。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域,特别涉及一种外墙涂料及其制备方法。
背景技术
在当前全球变暖效应加剧的今天,节能减排是世界建筑行业普遍面临的重要课题。在建筑施工行业中,外墙涂料是建筑物外墙粉刷装饰的一种建材产品。然而,传统外墙涂料的隔热效果差,达不到用户的使用要求。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种外墙涂料,旨在提高外墙的隔热效果。
为实现上述目的,本发明提出的外墙涂料,以质量份数计,包括30~40份的纯丙乳液,65~120份的颜料,5~10份的黑电气石粉,1~3份的增稠剂,12~18份的贝壳粉,0.5~2份的增塑剂,0.6~1.6份的成膜助剂,0.05~0.15份的消泡剂、32~52份的功能助剂及30~40份的水。
可选地,所述黑电气石粉的粒径为1500目到3000目。
可选地,所述黑电气石粉为Ce4+掺杂改性的黑电气石粉。
可选地,所述黑电气石粉的Ce4+掺杂改性过程包括:将黑电气石粉分散于水中,加入六水硝酸铈并搅拌,制备得到混合液;向所述混合液中滴加氨水,待充分沉淀后,过滤分离出沉淀物,烧结所述沉淀物,制备得到Ce4+掺杂改性的黑电气石粉。
可选地,所述黑电气石粉为经过热处理的黑电气石粉。
可选地,所述黑电气石粉的热处理过程包括:将黑电气石粉和聚乙烯醇压紧装入坩埚,再将所述坩埚转移至真空烧结炉中,调节真空烧结炉的烧结温度为700℃至900℃,制备得到热处理的黑电气石粉。
可选地,所述黑电气石粉为经过增白改性的黑电气石粉。
可选地,所述黑电气石粉的增白改性过程包括:将二氧化钛与黑电气石粉混合并研磨,经过分散、干燥,制备得到增白改性的黑电气石粉。
可选地,所述功能助剂包括发泡陶瓷粉、麦饭石粉及无机晶须,所述发泡陶瓷粉、所述麦饭石粉及所述无机晶须的质量比为10:5:2。
本发明还提出一种外墙涂料的制备方法,包括以下步骤:
将纯丙乳液与水混合,向纯丙乳液与水的混合液中加入增稠剂和增塑剂,混合均匀后再依次加入黑电气石粉、颜料、功能助剂、贝壳粉,消泡剂及成膜助剂,制备得到外墙涂料。
本发明的技术方案中,以质量份数计,外墙涂料包括30~40份的纯丙乳液,65~120份的颜料,5~10份的黑电气石粉,1~3份的增稠剂,12~18份的贝壳粉,0.5~2份的增塑剂,0.6~1.6份的成膜助剂,0.05~0.15份的消泡剂、32~52份的功能助剂及30~40份的水。本发明外墙涂料中引入黑电气石粉,黑电气石为辐射隔热材料,辐射隔热材料通过使外界抵达物体表面的辐射转化为热反射电磁波辐射到大气中从而达到隔热的目的,黑电气石的晶体结构存在大量的缺陷与杂质,产生了以缺陷或者杂质为中心的振动模式,由于杂质的原子质量小于基体原子,振动模式所对应的红外辐射频率增加。这样,当外墙涂料应用于外墙装修时,外界抵达外墙表面的辐射更多地以热反射电磁波辐射到大气中,从而外界热量无法进入到室内,以此增强了隔热效果。可以理解的,本发明通过引入黑电气石粉,增加了外墙的红外辐射频率,增强了热辐射,提高了外墙的隔热效果。
附图说明
图1为本发明一实施例外墙涂料与市售普通隔热涂料的效果对照图;
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,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提出一种外墙涂料。
在本发明一实施例中,外墙涂料,以质量份数计,包括30~40份的纯丙乳液,65~120份的颜料,5~10份的黑电气石粉,1~3份的增稠剂,12~18份的贝壳粉,0.5~2份的增塑剂,0.6~1.6份的成膜助剂,0.05~0.15份的消泡剂,32~52份的功能助剂及30~40份的水。
本发明的技术方案中,以质量份数计,外墙涂料包括30~40份的纯丙乳液,65~120份的颜料,5~10份的黑电气石粉,1~3份的增稠剂,12~18份的贝壳粉,0.5~2份的增塑剂,0.6~1.6份的成膜助剂,0.05~0.15份的消泡剂,32~52份的功能助剂及30~40份的水。本发明外墙涂料中引入黑电气石粉,黑电气石为辐射隔热材料,辐射隔热材料通过使外界抵达物体表面的辐射转化为热反射电磁波辐射到大气中从而达到隔热的目的,黑电气石的晶体结构存在大量的缺陷与杂质,产生了以缺陷或者杂质为中心的振动模式,由于杂质的原子质量小于基体原子,振动模式所对应的红外辐射频率增加。这样,当外墙涂料应用于外墙装修时,外界抵达外墙表面的辐射更多地以热反射电磁波辐射到大气中,从而外界热量无法进入到室内,以此增强了隔热效果。可以理解的,本发明通过引入黑电气石粉,增加了外墙的红外辐射频率,增强了热辐射,提高了外墙的隔热效果。
电气石是一种复杂的硼硅酸盐矿物,通式为WX8Y6(BO3)3Si6O18(OH,F)4,其中,W=Na,K,Ca;X=Mn,Mg,Li,Fe,Al;Y=V,Fe,Cr,Al。电气石特殊的晶体结构和热释电效应,使其红外辐射性能远远超过其它材料。材料内部的分子振动引起偶极矩变化,分子振动时,对称性越低,偶极矩变化越大,其红外辐射就越强。电气石吸收热量时,沿自身晶体对称轴两端产生数量相等的反向电荷,从而产生红外辐射。温度越高,电气石的红外辐射越强。电气石的类质同类现象相当复杂,当以铁为主时,称为铁电气石。铁电气石时常呈黑色,所述黑电气石为铁电气石,普通电气石的辐射率约为0.86,而铁电气石的辐射率达到0.91~0.93。本发明实施例采用铁电气石,以此提高了辐射率,进一步增强了隔热效果。
需要说明的是,纯丙乳液全部采用丙烯酸酯为原料,丙烯酸酯的耐候性优异,因此,纯丙涂料的耐候性十分优异,尤其是耐老化性和保色保光性。并且,纯丙涂料具有细小的粒径,且采用了独特的表面活性剂体系,从而使其具有非常卓越的颜料结合力,以及极好的耐水、耐碱、耐玷污性,特别适合于高耐侯性外墙涂料。本发明实施例所述颜料采用200~1250目的石英粉或彩石砂粉,可调整颜色的深浅,使涂层的色调富有层次感,能取得类似天然石材的质感,同时也降低了生产成本。本发明实施例所述增稠剂为羟乙基纤维素,当然,也可以采用其他纤维素醚,通过羟乙基纤维素调节外墙涂料的粘度,既保证外墙涂料能够刷涂流畅,又保证外墙涂料具有一定涂层厚度以提高遮瑕力,同时,羟乙基纤维素又可以作为粘结剂,增强了外墙涂料与基质材料的粘结强度。另外,本发明实施例所述增塑剂可以为柠檬酸酯。本发明实施例所述成膜助剂为十二碳醇酯,十二碳醇酯是纯丙乳液的强溶剂,水解稳定性好,聚结性能高,是理想的成膜助剂。另外,本发明实施例所述贝壳粉具有绿色环保的自然特性,在防火阻燃、调节空气湿度、吸音降噪、防静电、抗菌、抑菌作用方面毫不逊色,吸附性能与硅藻泥几无差别,但其比重更小,因而施工性能更佳,更具质感柔滑的视觉效果。
在本发明一实施例中,所述黑电气石粉的粒径为1500目到3000目。随着黑电气石粉粒径的减小,比表面积的增加,黑电气石的红外辐射率呈提高趋势;但当黑电气石粉的粒径小于一定尺寸时,红外辐射率则反而下降。样品表面特征对红外辐射的影响主要是由于粒径不同的样品的总辐射表面积不同引起的。粒径小的样品,总辐射表面积增加,辐射能力增强,比辐射率提高;而粒径大的样品,总的辐射表面积小,比辐射率减小。由于电气石的强红外辐射现象与电气石的热释电特性有关,热释电特性的强弱与电气石的晶体颗粒大小和温度变化有关,当电气石粉颗粒小于一定尺寸时,热释电现象对红外辐射的贡献将受到影响,反而使红外法向比辐射率下降。本发明实施例通过调节黑电气石粉的粒径为1500目到3000目,保证了黑电气石粉的红外辐射率,进一步提高了外墙涂料的隔热效果。
在本发明一实施例中,所述黑电气石粉为Ce4+掺杂改性的黑电气石粉。黑电气石的FeO含量较高,本发明通过掺杂Ce4+,使得黑电气石中的Fe2+氧化为Fe3+,晶胞的体积减小,以此提高红外辐射性能。因此,Ce4+掺杂黑电气石后,利用其较强的吸附氧气能力,氧化了电气石晶体结构内的Fe2+,提升了红外辐射率,增强了隔热效果。本发明实施例所述黑电气石以CeO2为原料进行Ce4+掺杂,黑电气石中CeO2掺杂的质量分数为2~6%。随着CeO2掺杂比例的增加,黑电气石的红外辐射率呈现增加的趋势,当CeO2的质量分数为6%时,黑电气石的红外辐射率达到最大值。具体来说,所述黑电气石粉的Ce4+掺杂改性过程包括:将黑电气石粉分散于水中,加入六水硝酸铈并搅拌,制备得到混合液;向所述混合液中滴加氨水,待充分沉淀后,过滤分离出沉淀物,烧结所述沉淀物,制备得到Ce4+掺杂改性的黑电气石粉。可以理解的,六水硝酸铈加入氨水形成氢氧化铈沉淀,氢氧化铈沉淀经过烧结制备得到CeO2掺杂的黑电气石粉。当然,Ce4+掺杂改性黑电气石粉的方式不受限于此,均在本发明实施例的保护范围之内。
在本发明一实施例中,所述黑电气石粉为经过热处理的黑电气石粉。黑电气石在热处理过程中电气石的各成分之间相互反应,并发生晶相转变,反应生成新相以及产生晶体缺陷,以此增加了红外辐射率,从而提高了隔热效果。优选的,所述黑电气石热处理的温度为700~900℃。当热处理的温度为700℃时,黑电气石产生了新的物相,钙镁电气石和石英SiO2;当温度升到800℃,又有新的物相钙长石(Ca,Na)(SiAl)4O8生成,并且在2θ为47°处镁电气石、铁电气石的峰消失;在900℃时,物相又有所改变,出现新物相钠长石(Na,Ca)Al(SiAl)3O8,而钙镁电气石和钙长石(Ca,Na)(SiAl)4O8的峰强进一步减弱。因此,本发明实施例控制热处理的温度为700~900℃,有效提高了红外辐射率。当然,为了保证各成分之间充分反应,本发明实施例所述热处理的时间为1~3小时。更优的,所述黑电气石热处理的温度为900℃。
具体来说,本发明实施例所述黑电气石的热处理过程如下:以黑电气石为主要原料,聚乙烯醇为粘结剂。将黑电气石球磨8小时后,以无水乙醇为介质进行超声波分散,自然凉干;将配好的电气石粉和粘结剂的混合料以一定的压力压紧,装入坩埚,并放入烧结炉中进行高温热处理,炉内气氛为氩气。其中,烧结炉的热处理温度为700~900℃,热处理过程的保温时间为2小时。本发明实施例通过控制热处理条件使得电气石的各成分之间充分反应,以此进一步增加了红外辐射率,从而保证了外墙涂料的隔热效果。
在本发明一实施例中,所述黑电气石粉为经过增白改性的黑电气石粉。在电气石的实际应用中,要求其颜色较浅,因此,本发明实施例采用增白改性的黑电气石粉,以提高黑电气石粉的白度,拓展应用。优选的,所述黑电气石粉为二氧化钛增白改性的黑电气石粉。具体方法为:将二氧化钛与黑电气石粉混合,经过分散、干燥,制备得到二氧化钛增白改性的黑电气石粉。为了提高黑电气石粉的白度,优选的,所述二氧化钛与黑电气石粉的质量比为3:5。
在本发明一实施例中,所述功能助剂包括发泡陶瓷粉、麦饭石粉及无机晶须,所述发泡陶瓷粉、所述麦饭石粉及所述无机晶须的质量比为10:5:2。本发明实施例通过加入发泡陶瓷粉、麦饭石粉及无机晶须,增强了外墙涂料的适用性能。需要说明的是,本发明实施例引入发泡陶瓷粉,发泡陶瓷粉是利用再生资源如矿山尾矿、陶瓷碎片,河道淤泥、工厂废渣为主要原料,采用先进的生产工艺和发泡技术经高温焙烧而成的高气孔率的闭孔陶瓷材料,其具有导热系数低、吸水率低、轻质高强、耐火保温、防水隔声、耐腐耐候、无毒无害、可循环利用,与墙基层和抹面层相容性好,安全稳固性好,材料防火等级为A1级,可与建筑物同寿命等优异性能。另外,本发明引入麦饭石粉,麦饭石不仅对病毒、有害微生物、重金属元素及有机物具有一定的净化能力,孔隙率达到45%,吸附力超过85%,而且对镉、汞、砷、铅等对人体有害的几种元素有较强的吸附能力,可以一定程度上净化水质,保护建筑物不受酸雨侵蚀。还有,本发明实施例还加入无机晶须,无机晶须包括陶瓷质晶须(SiC,钛酸钾,硼酸铝等)、无机盐晶须(硫酸钙,碳酸钙等)和金属晶须(氧化铝,氧化锌等),本发明通过加入无机晶须,作为外墙涂料的改性增强材料,显示出极佳的物理、化学性能和优异的机械性能。
在本发明一实施例中,所述发泡陶瓷粉为微晶发泡陶瓷粉。微晶发泡陶瓷的导热系数远远低于普通发泡陶瓷的导热系数0.1W/(m·K),由于发泡陶瓷中玻璃相的微晶化,晶须对裂纹的偏转效应延长了裂纹的扩展途径,增大了裂纹扩展阻力,这样可以吸收更多的能量,从而起到补强增韧的作用;晶须对裂纹的桥联作用则由于产生使裂纹闭合的力而消耗外界荷载所做的功,因此提高了材料的断裂韧性和强度。同时,由于发泡陶瓷中玻璃相的微晶化,使固相导热因子(导热载体为声子)的自由程发生变化。晶相的晶体结构越复杂,对声子散射越多,也就具有更低的固相声子的平均自由程和热导率,以此进一步降低了其导热系数,提升了隔热效果。
在本发明一实施例中,所述无机晶须为碳化硅晶须。本发明实施例所述碳化硅晶须具有优良的机械性能、耐热性、耐腐蚀性以及抗高温氧化性,与基质材料具有良好的相容性,可用作为外墙涂料的增强、增韧剂。
在本发明一实施例中,以质量份数计,所述外墙涂料包括30~40份的纯丙乳液,65~120份的颜料,20~30份的微晶发泡陶瓷粉,5~10份的黑电气石粉,1~3份的增稠剂,12~18份的贝壳粉,10~15份的麦饭石粉,0.5~2份的增塑剂,0.6~1.6份的十二碳醇酯,0.05~0.15份的消泡剂,4~6份的碳化硅晶须及30~40份的水。本发明实施例通过调节各组分的质量份数,使得所制备的外墙涂料不仅环保无毒低能耗、无异味,具有良好的耐冻融性和耐水性能,而且强度达10MPa,提高了粘结强度和剪切力,当应用于外墙时,具有优秀的抗裂抗风压性能,超长使用年限可达45年以上,隔热性能稳定。
本发明还提出一种外墙涂料的制备方法,包括所述外墙涂料,所述外墙涂料参照上述实施例,由于外墙涂料采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。本发明实施例所述的外墙涂料的制备方法,包括以下步骤:将纯丙乳液与水加入到搅拌器均匀混合后,再向所述搅拌器中加入增稠剂和增塑剂,边加入边搅拌,搅拌速度为60r/min,加入完成后继续搅拌30~40min;完成搅拌后向所述搅拌器中依次加入麦饭石粉、黑电气石粉、颜料、微晶发泡陶瓷粉、碳化硅晶须、贝壳粉,消泡剂及十二碳醇酯,持续搅拌30~40min,即可制备得到外墙涂料。本发明实施例外墙涂料的制备方法,工艺简单,可大量生产制备。
下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。应当理解的是,此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种外墙涂料,以质量份数计算,外墙涂料包括30份的纯丙乳液,65份的彩石砂粉,20份的微晶发泡陶瓷粉,6份的黑电气石粉,3份的羟乙基纤维素,12份的贝壳粉,10份的麦饭石粉,0.5份的柠檬酸酯,1.2份的十二碳醇酯,0.12份的消泡剂,4份的碳化硅晶须及30份水。
实施例2
一种外墙涂料,以质量份数计算,外墙涂料包括35份的纯丙乳液,100份的石英粉,30份的微晶发泡陶瓷粉,8份的黑电气石粉,1份的羟乙基纤维素,14份的贝壳粉,15份的麦饭石粉,1份的柠檬酸酯,1.2份的十二碳醇酯,0.12份的消泡剂,6份的碳化硅晶须及35份水。
本发明实施例1~2所制备的外墙涂料不仅环保无毒低能耗、无异味,并且,根据GB/T 9755-2014标准,本发明实施例所制备外墙涂料的耐洗刷性、耐碱性、耐水性、耐温变性、耐沾污性、耐人工气候老化性以及透水性均远超面漆制板要求,隔热性能稳定,可作为面漆应用于外墙装修,具有广泛应用前景。
将实施例1~2制得的外墙涂料涂抹到水泥板,并用红外光源照射,记录水泥板背面的温度。同时,在相同条件下,将市售现有外墙涂料涂抹到水泥板,作为对比例1,记录红外光源照射后水泥板背面的温度,并计算平均温差(平均温差为实施例1和实施例2的平均温度与对比例1的温度差值),其结果如下表1所示:
表1
红外强度/(W·m<sup>-2</sup>) | 对比例1(℃) | 实施例1(℃) | 实施例2(℃) | 平均温差 |
2120 | 64.4 | 38.8 | 38.5 | 25.75 |
3500 | 76.3 | 45.6 | 45.9 | 30.55 |
3830 | 86.0 | 51.2 | 51.4 | 34.70 |
由表1可知,采用不同强度的红外光源照射水泥板,水泥板背面温度是不同的,随着红外强度的增大,水泥板背面温度逐渐升高。与对比例1相比,本发明实施例大大降低了水泥板背面温度,最大平均温差超过了30℃,此降温效果已远超优质辐射涂料,其中,优质辐射涂料的降温效果要求为15℃。
同时,为了进一步说明本发明实施例外墙涂料的隔热效果,本发明制作了两个热箱,热箱的5个面采用聚苯乙烯泡沫板构成,上盖为纤维水泥板。一个热箱的纤维水泥板上涂抹实施例1的外墙涂料,即为热箱A;一个热箱的纤维水泥板上涂抹市售普通隔热涂料,即为热箱B,以此进行对比实验,测试在太阳光照射下热箱A和热箱B的温度变化,结果如图1所示。由图可知,在一天的最热时段12:30~16:00,本发明实施例热箱A和热箱B相比,最大温差达到4℃,再次得出本发明实施例外墙涂料具有更优异的隔热降温效果。
根据JG/T 235-2014规定,隔热涂层的半球发射率不小于0.85,在高明度隔热涂层的太阳反射比不小于0.65。按照该标准测试实施例1的外墙涂料,检测在300~2500nm波长范围内的太阳反射比以及半球发射率,得出太阳反射比为0.87,半球发射率为0.90。由此可知,本发明实施例所制备的外墙涂料具有良好的隔热性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种外墙涂料,其特征在于,以质量份数计,包括30~40份的纯丙乳液,65~120份的颜料,5~10份的黑电气石粉,1~3份的增稠剂,12~18份的贝壳粉,0.5~2份的增塑剂,0.6~1.6份的成膜助剂,0.05~0.15份的消泡剂,32~52份的功能助剂及30~40份的水。
2.如权利要求1所述的外墙涂料,其特征在于,所述黑电气石粉的粒径为1500目到3000目。
3.如权利要求2所述的外墙涂料,其特征在于,所述黑电气石粉为Ce4+掺杂改性的黑电气石粉。
4.如权利要求3所述的外墙涂料,其特征在于,所述黑电气石粉的Ce4+掺杂改性过程包括:将黑电气石粉分散于水中,加入六水硝酸铈并搅拌,制备得到混合液;向所述混合液中滴加氨水,待充分沉淀后,过滤分离出沉淀物,烧结所述沉淀物,制备得到Ce4+掺杂改性的黑电气石粉。
5.如权利要求1所述的外墙涂料,其特征在于,所述黑电气石粉为经过热处理的黑电气石粉。
6.如权利要求5所述的外墙涂料,其特征在于,所述黑电气石粉的热处理过程包括:将黑电气石粉和聚乙烯醇压紧装入坩埚,再将所述坩埚转移至真空烧结炉中,调节真空烧结炉的烧结温度为700℃至900℃,制备得到热处理的黑电气石粉。
7.如权利要求1所述的外墙涂料,其特征在于,所述黑电气石粉为经过增白改性的黑电气石粉。
8.如权利要求7所述的外墙涂料,其特征在于,所述黑电气石粉的增白改性过程包括:将二氧化钛与黑电气石粉混合并研磨,经过分散、干燥,制备得到增白改性的黑电气石粉。
9.如权利要求1至8中任一项所述的外墙涂料,其特征在于,所述功能助剂包括发泡陶瓷粉、麦饭石粉及无机晶须,所述发泡陶瓷粉、所述麦饭石粉及所述无机晶须的质量比为10:5:2。
10.一种如权利要求1至9中任一项所述的外墙涂料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将纯丙乳液与水混合,向纯丙乳液与水的混合液中加入增稠剂和增塑剂,混合均匀后再依次加入黑电气石粉、颜料、功能助剂、贝壳粉,消泡剂及成膜助剂,制备得到外墙涂料。
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李晓明: ""浅议微晶发泡陶瓷保温材料在建筑节能领域的应用"", 《墙材革新与建筑节能》 * |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113072843A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-07-06 | 石增芹 | 一种能释放负离子的外墙涂料 |
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