CN113502100A - 一种自清洁高耐候温感变色涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自清洁高耐候温感变色涂料及其制备方法，由以下原料组成：水、纤维素、分散剂、润湿剂、重钙、改性二氧化钛、乳液、抗冻剂、成膜助剂、消泡剂、热稳定剂、温感变色粉、增稠剂和防腐防霉剂，本发明涂料具有同时降低冬季和夏季建筑能耗的功能；本发明涂料弥补了温感变色涂料耐候性能差、使用寿命短的缺点，具有环保、可持续的温感变色节能降耗功能；本发明涂料具有优异的自清洁功能，利用紫外及可见光将涂层表面的污染物分解，同时涂层自清洁表面的超亲水性能使附着在涂层表面的污染物随着雨水被冲洗掉。

Description

一种自清洁高耐候温感变色涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及功能涂料技术领域，尤其涉及一种自清洁高耐候温感变色涂料及其制备方法。

背景技术

温感变色涂料在高温时表观颜色为浅色，能够最大限度反射太阳光，降低夏季高温天气下建筑对太阳辐射的吸收，从而有效降低建筑内温度；在低温时表观颜色为深色，能够最大限度吸收太阳光，增加冬季寒冷天气下建筑对太阳辐射的吸收，从而有效提高建筑内温度。温感变色涂料能够调控建筑的温度，同时降低建筑的冷(热)负荷，达到建筑和环境的智能交互。然而，温感变色涂料用温感变色粉的耐候性差，易出现褪色、掉粉问题，导致温感变色涂料使用寿命短。温感变色涂料的耐候性限制了温感变色涂料在外墙的广泛应用。

同时关注夏季和冬季的建筑节能问题，对于提高国民居住的环境舒适性，降低建筑能耗具有广阔的应用前景。传统的高反射率建筑涂料只关注了夏季降低冷负荷的问题，然而这种材料在寒冷的冬季会引起建筑热负荷的增加，对于夏热冬冷地区的建筑节能是不利的。因此，加快研究和开发一种综合性能优越的新型绿色建筑材料势在必行。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种自清洁高耐候温感变色涂料及其制备方法，用本发明涂料制成的漆膜的颜色能够随温度的改变而改变，从而实现不同的太阳光反射比以调控建筑表面的温度；而且本发明涂料制成的漆膜耐候性能优异且能够自清洁表面沾污。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种自清洁高耐候温感变色涂料，由以下按重量份的原料组成：

进一步地，所述纤维素为羟乙基纤维素醚。

进一步地，所述分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂。

进一步地，所述润湿剂为环保型非离子乳化润湿剂。

进一步地，所述消泡剂为非离子型消泡剂或者有机硅消泡剂。

进一步地，所述热稳定剂为受阻胺类热稳定剂。

进一步地，所述温感变色粉为变色温度为31℃的微囊体。

进一步地，所述的一种自清洁高耐候温感变色涂料及其制备方法，其特征在于，所述pH调节剂为AMP-95；所述硅藻土中SiO₂含量≥89.6％；所述钛白粉为金红石型钛白粉；所述抗冻剂为1，2-丙二醇；所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯；所述增稠剂为疏水改性碱溶胀增稠剂或疏水改性碱溶胀缔合型增稠剂；所述杀菌防腐剂为异噻唑啉酮杀菌剂；所述乳液为纯丙烯酸乳液。

一种自清洁高耐候温感变色涂料的制备方法，具体步骤如下：

1)将15～20份水加入分散缸中，然后在350～550r/min转速下依次加入0.1～0.3份纤维素和0.1～0.3份pH份调节剂后，接着提高转速至800～1000r/min，搅拌3～5min；

2)接着降低转速至350～550r/min，依次加入0.7～0.8份分散剂、0.3～0.4份润湿剂、0.3～0.4份消泡剂、10～15份钛白粉和10～15份重钙后，再次提高转速至1800～2000r/min分散15～20min；

3)然后检测细度，当细度≤60μm，降低转速至1000～1200r/min，依次加入9-10份改性二氧化钛溶液、30～35份乳液、0.6～0.7份成膜助剂、0.8～1.2份抗冻剂、0.3～0.4份消泡剂、0.2～0.5份防腐防霉剂，分散5～10min；

4)最后降低转速至200～350r/min，加入1～2份热稳定剂和5～15份温感变色粉，分散10～15min至混合均匀；

5)最后缓慢加入增稠剂0.2～0.3份，分散10～15min至混合均匀。

首先缓慢加入纤维素和pH份调节剂，提高转速使纤维素溶胀分散成胶体，发挥其增稠性、触变性、悬浮稳定性、高温稳定性、润滑性、耐水性及化学稳定性；然后缓慢加入润湿、分散剂，钛白粉和重钙后提高转速以均匀分散颜填料，赋予涂膜以遮盖力、流变性、耐候性、耐化学品性、耐热性和涂膜的机械性能；接着降低转速后缓慢加入改性二氧化钛溶液，赋予涂膜自清洁性能；然后加入乳液、成膜助剂、抗冻剂消泡剂和防腐防霉剂，赋予涂膜较好的致密成膜状态；最后加入热稳定剂和温感变色粉，赋予涂膜高耐候的感温变色、调控建筑温度的性能。

原理说明如下：

感温变色粉的变色机理为环酯化合物在不同温度下的分子结构重排，不同的分子结构对应不同的光谱吸收带，从而引起颜色的变化。可以在高温时呈现浅色，尽可能反射太阳光，低温时呈现深色，尽可能吸收太阳光，涂料反射率可以降低0.03～0.22，从而调控建筑表面温度，同时降低建筑的冷负荷和热负荷，实现建筑与环境之间的智能交互。微囊化封装后的材料具有较好的稳定性，可与其它的涂料组分进行掺加。老化降解是目前影响感温变色涂料广泛应用的问题。在长期阳光辐射下，温感变色材料中的部分成分被破坏，对材料的可逆感温变色性能造成影响。本发明的温感变色材料造成影响的波段集中在600nm以下，因此所利用到的波段(600nm以上)对变色粉的老化降解影响小。

所用改性二氧化钛具有光催化活性和光致超亲性。改性二氧化钛在紫外线的照射下，表面产生导带电子和价带空穴，分别与空气中的O₂和H₂O反应生成自由基·O^2－和·OH，所产生的自由基能将漆膜表层污染物分解成CO₂和H₂O等。同时，紫外光会引起TiO₂价带电子和空穴向其表面迁移，在表面形成氧空位，其与空气中的水分子结合形成物理吸附水层，形成超亲水漆膜涂层，在雨水的作用下可将漆膜表面的灰尘等污染物清除。

改性二氧化钛吸收紫外光，既发生光催化作用赋予漆膜自清洁效果，又显著减少紫外光对于感温变色粉老化降解的影响。同时，适量热稳定剂的添加，进一步阻碍了紫外光对于感温变色粉老化降解的影响，赋予漆膜高耐候性能。

光催化自清洁技术应用于温感变色涂料中，能够吸收400nm以下中的紫外光，在降低紫外光对温感变色粉耐候性不利影响的同时，可以分解涂层表面的有机污染物，且涂层表面的高亲水性能可使附着在涂层表面的污染物随着雨水被冲洗掉，保证涂层温感变色性能的同时可使涂层具有很好的自清洁效果。

本发明的有益效果是：本发明涂料具有同时降低冬季和夏季建筑能耗的功能；本发明涂料弥补了温感变色涂料耐候性能差、使用寿命短的缺点，具有环保、可持续的温感变色节能降耗功能；本发明涂料具有优异的自清洁功能，利用紫外将涂层表面的有机污染物分解，涂层自清洁表面的超亲水性能使附着在涂层表面的污染物随着雨水被冲洗掉。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

一种自清洁高耐候温感变色涂料，由以下按重量份的原料组成：

进一步地，所述纤维素为羟乙基纤维素醚。

进一步地，所述分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂。

进一步地，所述润湿剂为环保型非离子乳化润湿剂。

进一步地，所述消泡剂为非离子型消泡剂或者有机硅消泡剂。

进一步地，所述热稳定剂为受阻胺类热稳定剂。

进一步地，所述改性二氧化钛为以钛酸丁酯、硅酸乙酯为前驱体，水解形成锐钛型的纳米氧化钛和纳米氧化硅的复合溶液。

进一步地，所述温感变色粉为变色温度为31℃的微囊体。

进一步地，所述的一种自清洁高耐候温感变色涂料及其制备方法，其特征在于，所述pH调节剂为AMP-95；所述硅藻土中SiO₂含量≥89.6％；所述钛白粉为金红石型钛白粉；所述抗冻剂为1，2-丙二醇；所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯；所述增稠剂为疏水改性碱溶胀增稠剂或疏水改性碱溶胀缔合型增稠剂；所述杀菌防腐剂为异噻唑啉酮杀菌剂；所述乳液为纯丙烯酸乳液。

一种自清洁高耐候温感变色涂料及其制备方法，具体步骤如下：

1)将15～20份水加入分散缸中，然后在350～550r/min转速下依次加入0.1～0.3份纤维素和0.1～0.3份pH份调节剂后，接着提高转速至800～1000r/min，搅拌3～5min；

2)接着降低转速至350～550r/min，依次加入0.7～0.8份分散剂、0.3～0.4份润湿剂、0.3～0.4份消泡剂、10～15份钛白粉和10～15份重钙后，再次提高转速至1800～2000r/min分散15～20min；

3)然后检测细度，当细度≤60μm，降低转速至1000～1200r/min，依次加入9-10份改性二氧化钛溶液、30～35份乳液、0.6～0.7份成膜助剂、0.8～1.2份抗冻剂、0.3～0.4份消泡剂、0.2～0.5份防腐防霉剂，分散5～10min；

4)最后降低转速至200～350r/min，加入1～2份热稳定剂和5～15份温感变色粉，分散10～15min至混合均匀；

5)最后缓慢加入增稠剂0.2～0.3份，分散10～15min至混合均匀。

首先缓慢加入纤维素和pH份调节剂，提高转速使纤维素溶胀分散成胶体，发挥其增稠性、触变性、悬浮稳定性、高温稳定性、润滑性、耐水性及化学稳定性；然后缓慢加入润湿、分散剂，钛白粉和重钙后提高转速以均匀分散颜填料，赋予涂膜以遮盖力、流变性、耐候性、耐化学品性、耐热性和涂膜的机械性能；接着降低转速后缓慢加入改性二氧化钛溶液，赋予涂膜自清洁性能；然后加入乳液、成膜助剂、抗冻剂消泡剂和防腐防霉剂，赋予涂膜较好的致密成膜状态；最后加入热稳定剂和温感变色粉，赋予涂膜高耐候的感温变色、调控建筑温度的性能。

实施例1

一种自清洁高耐候温感变色涂料的制备方法，它包括以下依序进行的步骤：

1)将15份水加入分散缸中，然后在350r/min转速下依次加入0.2份纤维素和0.2份pH份调节剂后，接着提高转速至800r/min，搅拌5min；

2)接着降低转速至350r/min，依次加入0.8份分散剂、0.35份润湿剂、0.3份消泡剂、11份钛白粉和12份重钙后，再次提高转速至1800r/min分散20min；

3)然后检测细度，当细度≤60μm，降低转速至1000r/min，依次加入10份改性二氧化钛溶液、35份乳液、0.6份成膜助剂、0.8份抗冻剂、0.3份消泡剂、0.3份防腐防霉剂，分散10min；

4)最后降低转速至200～350r/min，加入1份热稳定剂和15份温感变色粉，分散10～15min至混合均匀；

5)最后缓慢加入增稠剂0.3份，分散10min至混合均匀。

实施例2

一种自清洁高耐候温感变色涂料的制备方法，它包括以下依序进行的步骤：

1)将21.65份水加入分散缸中，然后在550r/min转速下依次加入0.10份纤维素和0.1份pH份调节剂后，接着提高转速至1000r/min，搅拌3min；

2)接着降低转速至550r/min，依次加入0.7份分散剂、0.4份润湿剂、0.4份消泡剂、14份钛白粉和15份重钙后，再次提高转速至2000r/min分散15min；

3)然后检测细度，当细度≤60μm，降低转速至1200r/min，依次加入10份改性二氧化钛溶液、32份乳液、0.7份成膜助剂、1.0份抗冻剂、0.4份消泡剂、0.3份防腐防霉剂，分散5min；

4)最后降低转速至350r/min，加入1.5份热稳定剂和5份温感变色粉，分散10min至混合均匀；

5)最后缓慢加入增稠剂0.3份，分散15min至混合均匀。

实施例3

一种自清洁高耐候温感变色涂料的制备方法，它包括以下依序进行的步骤：

1)将19.15份水加入分散缸中，然后在450r/min转速下依次加入0.3份纤维素和0.3份pH份调节剂后，接着提高转速至900r/min，搅拌4min；

2)接着降低转速至450r/min，依次加入0.7份分散剂、0.3份润湿剂、0.4份消泡剂、15份钛白粉和12份重钙后，再次提高转速至1900r/min分散16min；

3)然后检测细度，当细度≤60μm，降低转速至1100r/min，依次加入9份改性二氧化钛溶液、30份乳液、0.6份成膜助剂、1.2份抗冻剂、0.3份消泡剂、0.5份防腐防霉剂，分散6min；

4)最后降低转速至300r/min，加入2份热稳定剂和5份温感变色粉，分散12min至混合均匀；

5)最后缓慢加入增稠剂0.3份，分散12min至混合均匀。

实施例4

一种自清洁高耐候温感变色涂料的制备方法，它包括以下依序进行的步骤：

1)将19.15份水加入分散缸中，然后在400r/min转速下依次加入0.15份纤维素和0.1份pH份调节剂后，接着提高转速至900r/min，搅拌4min；

2)接着降低转速至400r/min，依次加入0.7份分散剂、0.3份润湿剂、0.3份消泡剂、10份钛白粉和10份重钙后，再次提高转速至1900r/min分散16min；

3)然后检测细度，当细度≤60μm，降低转速至1100r/min，依次加入10份改性二氧化钛溶液、32份乳液、0.6份成膜助剂、0.8份抗冻剂、0.3份消泡剂、0.2份防腐防霉剂，分散6min；

4)最后降低转速至300r/min，加入2份热稳定剂和10份温感变色粉，分散12min至混合均匀；

5)最后缓慢加入增稠剂0.3份，分散12min至混合均匀。

对比例1

一种自清洁高耐候温感变色涂料的制备方法，它包括以下依序进行的步骤：

1)将16.15份水加入分散缸中，然后在450r/min转速下依次加入0.15份纤维素和0.1份pH份调节剂后，接着提高转速至900r/min，搅拌4min；

2)接着降低转速至500r/min，依次加入0.7份分散剂、0.3份润湿剂、0.3份消泡剂、11份钛白粉和12份重钙后，再次提高转速至1900r/min分散17min；

3)然后检测细度，当细度≤60μm，降低转速至1100r/min，依次加入10份改性二氧化钛溶液、32份乳液、0.6份成膜助剂、0.8份抗冻剂、0.3份消泡剂、0.3份防腐防霉剂，分散6min；

4)最后降低转速至300r/min，加入15份温感变色粉，分散12min至混合均匀；

5)最后缓慢加入增稠剂0.3份，分散12min至混合均匀。

对比例2

一种自清洁高耐候温感变色涂料的制备方法，它包括以下依序进行的步骤：

1)将24.15份水加入分散缸中，然后在450r/min转速下依次加入0.15份纤维素和0.1份pH份调节剂后，接着提高转速至900r/min，搅拌4min；

2)接着降低转速至450r/min，依次加入0.7份分散剂、0.3份润湿剂、0.3份消泡剂、11份钛白粉和12份重钙后，再次提高转速至1900r/min分散16min；

3)然后检测细度，当细度≤60μm，降低转速至1100r/min，依次加入32份乳液、0.6份成膜助剂、0.8份抗冻剂、0.3份消泡剂、0.3份防腐防霉剂，分散6min；

4)最后降低转速至300r/min，加入2份热稳定剂和15份温感变色粉，分散10～15min至混合均匀；

5)最后缓慢加入增稠剂0.3份，分散12min至混合均匀。

在以上各实施例中:

所述水采用普通自来水；

所述羟乙基纤维素优选为亚跨龙生产的250HBR

所述pH调节剂优选为陶氏生产的AMP-95；

所述水性分散剂优选为诺普科生产的SN5040；

所述水性润湿剂优选为克莱恩生产的GenapolD2366；

所述钛白粉优选为杜邦生产的R706；

所述重钙优选为联福建材生产的500目重钙；

所述改性二氧化钛优选为宝健纳米生产的纳米二氧化钛；

所述乳液优选为保立佳生产的BLJ-838A-5；

所述抗冻剂优选为山东德普化工生产的丙二醇；

所述成膜助剂优选为伊士曼生产的Texanol；

所述热稳定剂优选为瀚志的CZ-2366；

所述温感变色粉优选为幻彩生产的hc-857；

所述水性消泡剂优选为汉高/科宁生产的NXZ；

所述增稠剂优选为罗门哈斯生产的RM8W；

所述杀菌防腐剂优选为Thor生产的R-S和HF。

本发明所制备的一种自清洁高耐候温感变色涂料各个实施例按照GB/T9755-2014《合成树脂乳液外墙涂料》面涂优等品标准。各项性能指标和技术指标如下表所示：

表1 各样品漆膜性能

表2 各样品变色前后太阳反射比

本发明的实施例1-4的漆膜耐人工老化性能、涂层耐温变性能、抗粉化性能和耐沾污性能优异且漆膜变色前后的太阳光反射比变化较大。对比例1没有添加热稳定剂，其漆膜性能不符合标准要求且漆膜变色前后的太阳光反射比变化最低。对比例2没有加改性二氧化硅，耐沾污不符合标准要求且漆膜变色前后的太阳光反射比变化较低。

结论：从以上对比可以得出，本发明涂料弥补了温感变色涂料耐候性能差、使用寿命短的缺点，能够同时降低冬季和夏季建筑能耗，具有环保、可持续的温感变色节能降耗功能，且本发明涂料具有优异的自清洁功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种自清洁高耐候温感变色涂料，其特征在于：由以下质量份的组分组成：

2.如权利要求1所述的一种自清洁高耐候温感变色涂料，其特征在于，所述纤维素为羟乙基纤维素醚。

3.如权利要求1所述的一种自清洁高耐候温感变色涂料，其特征在于，所述分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂。

4.如权利要求1所述的一种自清洁高耐候温感变色涂料，其特征在于，所述润湿剂为环保型非离子乳化润湿剂。

5.如权利要求1所述的一种自清洁高耐候温感变色涂料，其特征在于，所述消泡剂为非离子型消泡剂或者有机硅消泡剂。

6.如权利要求1所述的一种自清洁高耐候温感变色涂料，其特征在于，所述热稳定剂为受阻胺类热稳定剂。

7.如权利要求1所述的一种自清洁高耐候温感变色涂料，其特征在于，所述温感变色粉为变色温度为31℃的微囊体。

8.如权利要求1所述的一种自清洁高耐候温感变色涂料，其特征在于，所述pH调节剂为AMP-95；所述钛白粉为金红石型钛白粉；所述抗冻剂为1，2-丙二醇；所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯；所述增稠剂为疏水改性碱溶胀增稠剂或疏水改性碱溶胀缔合型增稠剂；所述防腐防霉剂为异噻唑啉酮杀菌剂；所述乳液为纯丙烯酸乳液。

9.一种如权利要求1-8中任意一项的自清洁高耐候温感变色涂料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)将15～20份水加入分散缸中，然后在350～550r/min转速下依次加入0.1～0.3份纤维素和0.1～0.3份pH份调节剂后，接着在转速为800～1000r/min下搅拌3～5min；

2)接着降低转速至350～550r/min，然后依次加入0.7～0.8份分散剂、0.3～0.4份润湿剂、0.3～0.4份消泡剂、10～15份钛白粉和10～15份重钙后，再在转速为1800～2000r/min下分散15～20min；

3)然后检测细度，当细度≤60μm，降低转速至1000～1200r/min，依次加入9-10份改性二氧化钛、30～35份乳液、0.6～0.7份成膜助剂、0.8～1.2份抗冻剂、0.3～0.4份消泡剂、0.2～0.5份防腐防霉剂，分散5～10min；

4)最后降低转速至200～350r/min，加入1～2份热稳定剂和5～15份温感变色粉，分散10～15min至混合均匀；

5)最后缓慢加入增稠剂0.2～0.3份，分散10～15min至混合均匀。