CN111534180A - 一种耐高温高防水隔热反射涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐高温高防水隔热反射涂料及其制备方法，由以下重量份的组分制备而成：中空玻璃微珠、超低Tg改性丙烯酸、高粒径中空改性丙烯酸、有机硅树脂改性的聚硅氧烷水稀释乳液、金红石型二氧化钛、沉淀硫酸钡、重质碳酸钙、纯水、消泡剂、防腐剂、成膜助剂、聚氨酯液体增稠剂。该发明克服了现有隔热保温涂料的使用不便、适用的基面不广泛、水性和抗低温等性能不佳的缺点，通过中空玻璃微珠与三种改性乳液的复配，并在其他优选组分和用量比例的配合下，其具有粘结性、耐水浸性能佳的优点。

Description

一种耐高温高防水隔热反射涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐高温高防水隔热反射涂料及其制备方法，应用在建筑材料涂料领域。
背景技术
现有市面上虽然有隔热保温涂料，虽然基本能满足消费者的基本需求，但其性能方面还是存在着一些缺点，比如使用不便、需要额外添加其他添加剂和水才能使用、对其适合施工的基面具有限制性(即适用的基面不广泛)，以及其防水性和抗低温等性能不佳等。因此提供一种水性、无需额外添加添加剂和水即可直接使用、适用基面更广、且防水性能和抗低温等性能俱佳的耐高温高防水隔热反射涂料及其制备方法己成为当务之亟。
发明内容
为了克服现有隔热保温涂料的使用不便、适用的基面不广泛、水性和抗低温等性能不佳的缺点，本发明提供一种耐高温高防水隔热反射涂料及其制备方法，通过中空玻璃微珠与三种改性乳液的复配，并在其他优选组分和用量比例的配合下，其具有粘结性、耐水浸性能佳的优点。
一种耐高温高防水隔热反射涂料，主要由以下组分按照以下重量份数比制备而成：
中空玻璃微珠 5-10份
超低Tg改性丙烯酸 10-20份
高粒径中空改性丙烯酸 5-10份
有机硅树脂改性的聚硅氧烷水稀释乳液 2-3份
金红石型二氧化钛 1-2份
沉淀硫酸钡 5-10份
重质碳酸钙 5-10份
纯水 2-3份
消泡剂 1-2份
防腐剂 1-2份
成膜助剂 1-2份
聚氨酯液体增稠剂 1-2份；
其中，高粒径中空改性丙烯酸的粒径为66-70μm，超低Tg改性丙烯酸为Tg为-42--38℃的改性丙烯酸。
本申请的耐高温高防水隔热反射涂料采用中空玻璃微珠与三种改性乳液复配，并配合其他优选组分和用量比例。其中，中空玻璃微珠的平均粒径约为68μm，真密度为0.18-0.22g/cm3，热导率约为0.039，高粒径中空改性丙烯酸的平均粒径约为0.38μm，所述两种特殊隔热材料，反射效率高、导热系数低，高粒径中空改性丙烯酸与中空玻璃微珠能在粒径大小上很好形成断层互补，即在0.38-68μm。高粒径中空改性丙烯酸具有以下优点：1)能提高二氧化钛遮盖效率：节省成本，保持涂料的遮盖力不变，或不增加成本，但能提高涂料的遮盖力；2)特殊的化学结构：能改善内墙涂料的耐擦洗性、外墙涂料的耐沾污性，同时使漆膜手感更滑爽；3)特殊的聚合物形态：能提高涂料的户外保色性，高粒径结构可隔断部分热传递。有机硅树脂改性的聚硅氧烷水稀释乳液具有以下优点：能提高建筑材料的憎水性、耐水性和透气性，同时也能改善水性涂料的操作性能(延长开放时间)和防粘连性能。有机硅树脂改性的聚硅氧烷水稀释乳液为强疏水型乳液。高粒径中空改性丙烯酸能提高涂料额度户外保色性，能与中空玻璃微珠形成光反射面，可大量减少二氧化钛的添加量。本涂料采用金属屋面概念(即成膜后表面带有金属光泽，以进行光反射)，其选用三元复合主体(即超低Tg改性丙烯酸、高粒径中空改性丙烯酸、有机硅树脂改性的聚硅氧烷水稀释乳液复配)。其中，超低Tg改性丙烯酸，其可以将涂料的低温柔性调节到-20℃，使涂料能适用于国内大部分地区；高粒径中空改性丙烯酸由于特殊的聚合物形态能增加二氧化钛的遮盖效果，提升漆膜的耐水洗性、硬度、耐高温性能等，且其相容性良好可节约用量；有机硅树脂改性的聚硅氧烷水稀释乳液能使得漆膜形成良好的荷叶反应，提升其耐脏污性、自洁性，通过自然雨水即可自我清洁。所述金红石型二氧化钛一般含二氧化钛在95％(质量百分比)以上，具有耐高温﹑耐低温﹑耐腐蚀﹑高强度﹑小比重等优点。
多组分复配的机理为：
超低Tg改性丙烯酸乳液为架构主体，该乳液形成的涂料可以粘附更多的基面(水泥基，金属面，沥青，卷材)，赋予更优越的低温弯折性能，但成膜后在常温环境下会存在返粘的问题，需添加有机硅树脂改性的聚硅氧烷水稀释乳液以增加自清洁性并解决返粘的问题，再复配高粒径中空改性丙烯酸可以有效减少整体乳液的添加量，并同时增加涂料的覆盖率，减少二氧化钛的添加量。
中空玻璃微珠为节能主体，其为一种中空的圆球粉末状超轻质无机非金属材料。中空玻璃微珠为高温烧制二氧化硅，呈现中空玻璃状，其具有以下特点：
1)目经小却密度低，真密度在0.20-0.60g/cm3，粒径在2-150μm之间；
2)具有重量轻、体积大、导热系数低、抗压强度高、流动性好和化学性能稳定的优点。
中空玻璃微珠可有效隔断温度传递，达到保温效果，同时可进行光反射，由于该材料本身密度较低，复配高粒径中空改性丙烯酸可弥补中空玻璃微珠由于密度过低导致抗压强度不够的缺陷，添加少量的金红石型二氧化钛金可增加涂料的覆盖率﹑光发射率并延缓老化，陶氏试验表明添加二氧化钛可以有效抵御老化，但过量的二氧化钛会导致材料性能的快速衰退，该三种材料复合可以互补性能并节约材料。
另外，所述耐高温高防水隔热反射涂料为单组分涂料，不需要额外添加任何添加剂及水即可直接使用，十分方便，且所述涂料为水性体系，绿色环保。所述耐高温高防水隔热反射涂料具有以下优点：
1)耐高温性：可抵御40-60℃的高温环境，耐老化性能优越，可有效减缓在漆膜长期高温环境下的老化；
2)高防水性：可有效抵御外部浸水，在水压0.3以下的环境可长期防水；
3)高保温性：在施工涂层2mm的情况下可实现降低温度传递的效果，使得温差传递下降20％，最高温度在100度时可下降至75-80度，可有效减少热能对于材料以及施工建筑造成的老化。
所述超低Tg改性丙烯酸为Tg为-40℃的改性丙烯酸。
优选的所述超低Tg改性丙烯酸具有以下优点：
1)低Tg：在各种恶劣环境下使漆膜保持优异的柔韧性，抗开裂，能延长建筑物使用寿命；
2)特殊的附着力促进效果：与不同基材(如沥青卷材、聚氨酯、镀锌板等)的屋面均具有杰出的附着力；
3)优异的耐水性、耐候性：突出的户外耐久性和抗紫外线性能，以及优秀的长期耐积水渗透性；
4)杰出的耐沾污性和抗冲击性：保持长期高热量反射率,减少空调费用，提供屋顶涂层必需的耐冰雹冲击性能。
所述沉淀硫酸钡的折射率为1.63-1.65。
优选的沉淀硫酸钡具有较高的折射率，其表现出颜色较白并有一定的遮盖力的特点，能增强产品的抗老化性能和耐候性，使产品不易老化变脆，并能显著改善漆膜表面光洁度，降低制作生产成本。其作为粉末涂料的主力填料，是调节粉体容重、提高上粉率的主要手段。
所述的耐高温高防水隔热反射涂料的制备方法，包括以下依次进行的步骤：
(一)按所述重量份数比分别称取中空玻璃微珠﹑超低Tg改性丙烯酸﹑高粒径中空改性丙烯酸﹑有机硅树脂改性的聚硅氧烷水稀释乳液﹑金红石型二氧化钛﹑沉淀硫酸钡﹑重质碳酸钙﹑纯水﹑消泡剂﹑防腐剂﹑成膜助剂以及聚氨酯液体增稠剂；
(二)首先，将纯水、中空玻璃微珠、金红石型二氧化钛﹑沉淀硫酸钡﹑重质碳酸钙和1/2-1/3的消泡剂依次加入混合容器中并进行搅拌混匀，得到初步混合膏体；
(三)将初步混合膏体均匀研磨后，再依次加入所述超低Tg改性丙烯酸、高粒径中空改性丙烯酸以及有机硅树脂改性的聚硅氧烷水稀释乳液，混合搅拌均匀后，再将所述聚氨酯液体增稠剂、防腐剂、成膜助剂以及剩余的消泡剂依次加入其中，混合搅拌均匀，即获得所述涂料。
本申请的耐高温高防水隔热反射涂料的制备方法中的粉料优先与水混合研磨，可以减少气泡量。分两次加入消泡剂的考虑是，如果在前面一次加入消泡剂，将由于粉料细度问题，导致大量颗粒点和气泡，如果在后面一次加入消泡剂，则不能将已经产生的气泡完全消掉，消泡剂会与成膜助剂结合，从而消耗一大部分，而分次投入消泡剂可以让消泡效果更好。
步骤(二)中所述初步混合膏体的搅拌速度为400-600r/min，搅拌时间为100-140s。
优选的初步混合膏体搅拌速度和时间使得初步混合膏体各组分混合均匀、充分相互作用且能提升之后整体的消泡效果。
优选地，步骤二中所述初步混合膏体的搅拌速度为500r/min，搅拌时间为120s。
优选的初步混合膏体搅拌速度和时间其混合效果最佳、最充分。
步骤(三)中的两次搅拌速度均为300-500r/min，搅拌时间为4-6min。
优选的初步混合膏体中分次加入剩余原料的两次搅拌速度和时间使得涂料各组分的混合更均匀、相互作用更充分、消泡效果最佳。
优选地，步骤三中的两次搅拌速度均为400r/min，搅拌时间为5min。
优选的初步混合膏体中分次加入剩余原料的两次搅拌速度和时间的混合效果最佳、最充分。
与现有技术相比，本发明申请具有以下优点：
1)本申请的耐高温高防水隔热反射涂料采用中空玻璃微珠与三种改性乳液复配，并配合其他优选组分和用量比例，具体地：其通过中空玻璃微珠与高粒径中空改性丙烯酸的互补配合，并通过超低Tg改性丙烯酸、高粒径中空改性丙烯酸、有机硅树脂改性的聚硅氧烷水稀释乳液三者的复配；该耐高温高防水隔热反射涂料具有耐高温性、高防水性、高保温性、使用方便、绿色环保等优点；
2)优选种类的超低Tg改性丙烯酸、高粒径中空改性丙烯酸、有机硅树脂改性的聚硅氧烷水稀释乳液能够提升所述耐高温高防水隔热反射涂料的耐高温、耐水、保温性能等特性；
3)所述耐高温高防水隔热反射涂料的制备方法的物料混合、充分作用、消泡等效果均佳；
4)制备过程的优选的搅拌速度和时间使得物料混合、充分作用、消泡等效果更佳。
具体实施方式
原料信息：
中空玻璃微珠：中钢集团马鞍山矿院新材料GS20
超低Tg改性丙烯酸：罗门哈斯百历摩TM EC-1791
高粒径中空改性丙烯酸：罗门哈斯乐派酷TM优创E
有机硅树脂改性的聚硅氧烷水稀释乳液：瓦克BS206
金红石型二氧化钛：四川龙蟒集团R-996
消泡剂：巴斯夫2410
防腐剂：索尔RS
成膜助剂：陶氏DALPAD C
聚氨酯液体增稠剂：罗门哈斯RM2020
下面结合说明书实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例
本发明所述的一种耐高温高防水隔热反射涂料，：主要由以下组分按照以下重量份数比制备而成：
表1：各实施例的组分用量比例表
Figure BDA0002553112860000061
其中，沉淀硫酸钡优选目数为1250目，重质碳酸钙优选目数为800目，白度优选83。
所述超低Tg改性丙烯酸为Tg为-40℃的改性丙烯酸。
所述沉淀硫酸钡的折射率为1.63-1.65。
所述的耐高温高防水隔热反射涂料的制备方法，包括以下依次进行的步骤：
(一)按所述重量份数比分别称取中空玻璃微珠﹑超低Tg改性丙烯酸﹑高粒径中空改性丙烯酸﹑有机硅树脂改性的聚硅氧烷水稀释乳液﹑金红石型二氧化钛﹑沉淀硫酸钡﹑重质碳酸钙﹑纯水﹑消泡剂﹑防腐剂﹑成膜助剂以及聚氨酯液体增稠剂；
(二)首先，将纯水、中空玻璃微珠、金红石型二氧化钛﹑沉淀硫酸钡﹑重质碳酸钙和1/2-1/3的消泡剂依次加入混合容器中并进行搅拌混匀，得到初步混合膏体；
(三)将初步混合膏体均匀研磨后，再依次加入所述超低Tg改性丙烯酸、高粒径中空改性丙烯酸以及有机硅树脂改性的聚硅氧烷水稀释乳液，混合搅拌均匀后，再将所述聚氨酯液体增稠剂、防腐剂、成膜助剂以及剩余的消泡剂依次加入其中，混合搅拌均匀，即获得所述涂料。
步骤(二)中所述初步混合膏体的搅拌速度为400-600r/min，搅拌时间为100-140s。
步骤(三)中的两次搅拌速度均为300-500r/min，搅拌时间为4-6min。
实验数据：
表2：实施例1-5制备获得的耐高温高防水隔热反射涂料经过7天的性能测试结果表(具体检测方法详见下述执行标准)
Figure BDA0002553112860000071
Figure BDA0002553112860000081
由上表2可知，本案各实施例制备获得的耐高温高防水隔热反射涂料，其均满足合格标准的要求，且在断裂延伸率、低温柔性、不透水性指标性能上优于现有市售产品，即粘结性、耐水浸性能佳。且其中实施例1的耐高温高防水隔热反射涂料的综合性能参数指标数据明显优于其他的实施例，是效果最佳的耐高温高防水隔热反射涂料。
本发明所述的耐高温高防水隔热反射涂料及其制备方法并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本发明原理的任何改进或替换，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种耐高温高防水隔热反射涂料，其特征在于：主要由以下组分按照以下重量份数比制备而成：
中空玻璃微珠5-10份
超低Tg改性丙烯酸10-20份
高粒径中空改性丙烯酸5-10份
有机硅树脂改性的聚硅氧烷水稀释乳液2-3份
金红石型二氧化钛1-2份
沉淀硫酸钡5-10份
重质碳酸钙5-10份
纯水2-3份
消泡剂1-2份
防腐剂1-2份
成膜助剂1-2份
聚氨酯液体增稠剂1-2份；
其中，高粒径中空改性丙烯酸的粒径为66-70μm，超低Tg改性丙烯酸为Tg为-42--38℃的改性丙烯酸。
2.根据权利要求1所述的耐高温高防水隔热反射涂料，其特征在于：所述超低Tg改性丙烯酸为Tg为-40℃的改性丙烯酸。
3.根据权利要求1所述的耐高温高防水隔热反射涂料，其特征在于：所述沉淀硫酸钡的折射率为1.63-1.65。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的耐高温高防水隔热反射涂料的制备方法，其特征在于：包括以下依次进行的步骤：
(一)按所述重量份数比分别称取中空玻璃微珠﹑超低Tg改性丙烯酸﹑高粒径中空改性丙烯酸﹑有机硅树脂改性的聚硅氧烷水稀释乳液﹑金红石型二氧化钛﹑沉淀硫酸钡﹑重质碳酸钙﹑纯水﹑消泡剂﹑防腐剂﹑成膜助剂以及聚氨酯液体增稠剂；
(二)首先，将纯水、中空玻璃微珠、金红石型二氧化钛﹑沉淀硫酸钡﹑重质碳酸钙和1/2-1/3的消泡剂依次加入混合容器中并进行搅拌混匀，得到初步混合膏体；
(三)将初步混合膏体均匀研磨后，再依次加入所述超低Tg改性丙烯酸、高粒径中空改性丙烯酸以及有机硅树脂改性的聚硅氧烷水稀释乳液，混合搅拌均匀后，再将所述聚氨酯液体增稠剂、防腐剂、成膜助剂以及剩余的消泡剂依次加入其中，混合搅拌均匀，即获得所述涂料。
5.根据权利要求4所述的耐高温高防水隔热反射涂料的制备方法，其特征在于：步骤(二)中所述初步混合膏体的搅拌速度为400-600r/min，搅拌时间为100-140s。
6.根据权利要求5所述的耐高温高防水隔热反射涂料的制备方法，其特征在于：步骤(三)中的两次搅拌速度均为300-500r/min，搅拌时间为4-6min。
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