CN114350219A - 一种水性反射隔热染砂浆料及其制备方法和应用、染色砂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水性反射隔热染砂浆料及其制备方法和应用、染色砂的制备方法，涉及涂料技术领域。本发明提供的水性反射隔热染砂浆料，以质量百分比计，制备原料包括铵盐分散剂0.5～1.0％，有机硅消泡剂0.1～0.5％，硅铝包膜改性的纳米二氧化钛5～40％，改性丙烯酸乳液35～45％，防腐剂0.2～0.5％，矿油消泡剂0.2～0.5％，ASE类增稠剂0.3～0.5％，PU增稠剂0.3～0.5％，紫外光吸收剂0.1～0.3％，余量的水。本发明提供的水性反射隔热染砂浆料能够显著提高漆膜的附着力，并赋予漆膜极高的耐候性和反射隔热性能。

Description

一种水性反射隔热染砂浆料及其制备方法和应用、染色砂的 制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种水性反射隔热染砂浆料及其制备方法和应用、染色砂的制备方法。

背景技术

建筑外墙大量使用真石漆作为装饰材料，外墙真石漆的主要原材料之一是彩砂。彩砂主要分为天然彩砂与人工彩砂。天然彩砂主要是用天然矿石进行粉碎并筛分而成，其存在资源有限、颜色不齐全且成本高的缺点。

人工彩砂是用染料和/或颜料将白砂或需要着色的砂子进行着色，其颜色更加齐全可调。通常，在人工彩砂的制作过程中需要使用浆料对白砂进行染色，但目前制备的人工彩砂色层附着力差，易脱落，而且耐候性和反射隔热性能欠佳，不能满足实际工程需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性反射隔热染砂浆料及其制备方法和应用、染色砂的制备方法，本发明提供的水性反射隔热染砂浆料能够显著提高漆膜的附着力，并赋予漆膜极高的耐候性和反射隔热性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种水性反射隔热染砂浆料，以质量百分比计，制备原料包括铵盐分散剂0.5～1.0％，有机硅消泡剂0.1～0.5％，硅铝包膜改性的纳米二氧化钛5～40％，改性丙烯酸乳液35～45％，防腐剂0.2～0.5％，矿油消泡剂0.2～0.5％，ASE类增稠剂0.3～0.5％，PU增稠剂0.3～0.5％，紫外光吸收剂0.1～0.3％，余量的水。

优选地，所述硅铝包膜改性的纳米二氧化钛的平均粒径为700nm。

优选地，所述硅铝包膜改性的纳米二氧化钛包括纳米二氧化钛以及包覆在所述纳米二氧化钛表面的硅铝包膜；所述硅铝包膜的包覆质量含量为4.1～6.2％。

优选地，所述改性丙烯酸乳液为有机硅改性丙烯酸乳液。

本发明提供了上述技术方案所述水性反射隔热染砂浆料的制备方法，包括以下步骤：

将部分水、铵盐分散剂和有机硅消泡剂进行第一混合，得到第一中间体系；

将所述第一中间体系和硅铝包膜改性的纳米二氧化钛进行第二混合，得到第二中间体系；

将所述第二中间体系和改性丙烯酸乳液、防腐剂、矿油消泡剂、ASE类增稠剂以及PU增稠剂进行第三混合，得到第三中间体系；

将所述第三中间体系和紫外光吸收剂以及剩余水进行第四混合，得到水性反射隔热染砂浆料。

本发明提供了上述技术方案所述水性反射隔热染砂浆料或上述技术方案所述制备方法制备的水性反射隔热染砂浆料在制备染色砂中的应用。

本发明还提供了一种染色砂的制备方法，包括以下步骤：

将白浆和色浆混合，得到色漆；所述白浆为上述技术方案所述水性反射隔热染砂浆料或上述技术方案所述制备方法制备的水性反射隔热染砂浆料；

将所述色漆和固化剂以及白砂混合，进行染色，得到染色砂。

优选地，所述色浆包括冷红色浆、冷黄色浆或冷黑色浆。

优选地，所述固化剂为无机交联固化剂。

优选地，所述染色的温度为80～120℃，保温时间为8～15min。

本发明提供了一种水性反射隔热染砂浆料，以质量百分比计，制备原料包括铵盐分散剂0.5～1.0％，有机硅消泡剂0.1～0.5％，硅铝包膜改性的纳米二氧化钛5～40％，改性丙烯酸乳液35～45％，防腐剂0.2～0.5％，矿油消泡剂0.2～0.5％，ASE类增稠剂0.3～0.5％，PU增稠剂0.3～0.5％，紫外光吸收剂0.1～0.3％，余量的水。本发明以改性丙烯酸乳液作为成膜物质，能够显著增加漆膜的柔韧性和抗摩擦性，从而提高漆膜的附着力。本发明采用硅铝包膜改性的纳米二氧化钛作为颜料，能够赋予漆膜极高的耐候性和反射隔热性能。本发明利用涂膜对光和热的高反射作用使太阳照到漆膜上的大部分能量得到反射而不是被吸收，降低漆膜的表面温度，同时，这类漆膜本身的导热系数小，阻止了热量通过漆膜传递到室内，减少春夏季空调能耗。实施例结果表明，采用本发明提供的水性反射隔热染砂浆料制备的染色砂的反射率在90％以上，具有较高的实用价值。

另外，本发明通过添加紫外光吸收剂，能够避免在紫外光或可见光的作用下发生光化学反应，有利于提高漆膜对化学材料及水的稳定性，对热的稳定性好，紫外光吸收剂挥发性小，对浆料中的高分子材料的相容性好。

具体实施方式

本发明提供了一种水性反射隔热染砂浆料，以质量百分比计，制备原料包括铵盐分散剂0.5～1.0％，有机硅消泡剂0.1～0.5％，硅铝包膜改性的纳米二氧化钛30～40％，改性丙烯酸乳液35～45％，防腐剂0.2～0.5％，矿油消泡剂0.2～0.5％，ASE类增稠剂0.3～0.5％，PU增稠剂0.3～0.5％，紫外光吸收剂0.1～0.3％，余量的水。

在本发明中，若无特殊说明，所有的制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。

以质量百分比计，本发明提供的水性反射隔热染砂浆料包括铵盐分散剂0.5～1.0％，优选为0.6～0.8％。在本发明的具体实施例中，所述铵盐分散剂为BASF H-5040分散剂。

以质量百分比计，本发明提供的水性反射隔热染砂浆料包括有机硅消泡剂0.1～0.5％，优选为0.2～0.4％。在本发明中，所述有机硅消泡剂的有效成分优选为乳化硅油。在本发明的具体实施例中，所述有机硅消泡剂为Tego 825消泡剂。

以质量百分比计，本发明提供的水性反射隔热染砂浆料包括硅铝包膜改性的纳米二氧化钛5～40％，优选为8～30％。在本发明中，所述硅铝包膜改性的纳米二氧化钛的平均粒径优选为700nm。

在本发明中，所述硅铝包膜改性的纳米二氧化钛优选包括纳米二氧化钛以及包覆在所述纳米二氧化钛表面的硅铝包膜；所述硅铝包膜的包覆质量含量优选为4.1～6.2％。在本发明中，所述硅铝包膜中硅元素的质量含量优选为2.4～3.2％，铝元素的质量含量优选为1.7～3.0％。

在本发明的具体实施例中，所述硅铝包膜改性的纳米二氧化钛为上海淞叶售卖的RS-P269。

本发明使用硅铝包膜对纳米二氧化钛改性处理后，使得产品的耐磨性增强，而铝膜对太阳光具有反射作用，使得包覆后的纳米二氧化钛对太阳光具有反射功能，将太阳光中的热量被反射到大气中，不会通过漆膜及墙体传递到室内，降低夏季空调能耗。

以质量百分比计，本发明提供的水性反射隔热染砂浆料包括改性丙烯酸乳液35～45％，优选为40～42％。在本发明中，所述改性丙烯酸乳液优选为有机硅改性丙烯酸乳液。

在本发明的具体实施例中，所述改性丙烯酸乳液为上海淞叶售卖的RS-6000B乳液。

以质量百分比计，本发明提供的水性反射隔热染砂浆料包括防腐剂0.2～0.5％，优选为0.3～0.4％。在本发明的具体实施例中，所述防腐剂为海川新材售卖的415M防腐剂。

以质量百分比计，本发明提供的水性反射隔热染砂浆料包括矿油消泡剂0.2～0.5％，优选为0.3～0.4％。在本发明的具体实施例中，所述矿油消泡剂为BASFA10消泡剂。

以质量百分比计，本发明提供的水性反射隔热染砂浆料包括ASE类增稠剂0.3～0.5％，优选为0.4～0.5％。在本发明的具体实施例中，所述ASE类增稠剂为瑞斯达售卖的ASE 1130H增稠剂。

以质量百分比计，本发明提供的水性反射隔热染砂浆料包括PU增稠剂0.3～0.5％，优选为0.4～0.5％。在本发明的具体实施例中，所述PU增稠剂为DOW RM-8WPU增稠剂。

本发明采用PU增稠剂和ASE类增稠剂复合使用，既具有较好的施工漆膜流平性又具有较好的罐内储存稳定性。

以质量百分比计，本发明提供的水性反射隔热染砂浆料包括紫外光吸收剂0.1～0.3％，优选为0.2～0.3％。在本发明的具体实施例中，所述紫外光吸收剂为巴斯夫售卖的Tinuvin326。

以质量百分比计，本发明提供的水性反射隔热染砂浆料包括余量的水。

在本发明中，所述水性反射隔热染砂浆料的粘度优选为13000～35000mpa·s，更优选为15500～20500mpa·s。

本发明还提供了上述技术方案所述水性反射隔热染砂浆料的制备方法，包括以下步骤：

将部分水、铵盐分散剂和有机硅消泡剂进行第一混合，得到第一中间体系；

将所述第一中间体系和硅铝包膜改性的纳米二氧化钛进行第二混合，得到第二中间体系；

将所述第二中间体系和改性丙烯酸乳液、防腐剂、矿油消泡剂、ASE类增稠剂和PU增稠剂进行第三混合，得到第三中间体系；

将所述第三中间体系和紫外光吸收剂以及剩余水进行第四混合，得到水性反射隔热染砂浆料。

本发明将部分水、铵盐分散剂和有机硅消泡剂进行第一混合，得到第一中间体系。

本发明将部分水、铵盐分散剂和有机硅消泡剂进行第一混合，得到第一中间体系。在本发明中，以所述水性反射隔热染砂浆料的总质量为100％计，所述部分水的质量含量优选为15～25％，更优选为18～20％。在本发明中，所述第一混合优选在搅拌条件下进行，搅拌的转速优选为3～5m/s。

得到第一中间体系后，本发明将所述第一中间体系和硅铝包膜改性的纳米二氧化钛进行第二混合，得到第二中间体系。在本发明中，第二混合优选在搅拌条件下进行，搅拌的转速优选为8～10m/s；所述第二混合的时间优选为30～40min。

得到第二中间体系后，本发明将所述第二中间体系和改性丙烯酸乳液、防腐剂、矿油消泡剂、ASE类增稠剂和PU增稠剂进行第三混合，得到第三中间体系。在本发明中，所述第三混合优选在搅拌条件下进行，搅拌的转速优选为2～3m/s。在本发明中，进行第三混合时的加料顺序优选为：在所述第二中间体系中依次加入改性丙烯酸乳液、防腐剂、矿油消泡剂、ASE类增稠剂和PU增稠剂。

在本发明中，所述第三中间体系的粘度优选为20000～40000mpa·s，更优选为25000～35000mpa·s。

得到第三中间体系后，本发明将所述第三中间体系和紫外光吸收剂以及剩余水进行第四混合，得到水性反射隔热染砂浆料。本发明对所述第四混合的工艺参数没有特殊要求，采用本领域常规的混合方式即可。

本发明优选在所述第四混合后，将所得体系进行过滤，得到水性反射隔热染砂浆料。本发明通过过滤除去杂质。

本发明还提供了上述技术方案所述水性反射隔热染砂浆料或上述技术方案所述制备方法制备的水性反射隔热染砂浆料在制备染色砂中的应用。

本发明还提供了一种染色砂的制备方法，包括以下步骤：

将白浆和色浆混合，得到色漆；所述白浆为上述技术方案所述水性反射隔热染砂浆料或上述技术方案所述制备方法制备的水性反射隔热染砂浆料；

将所述色漆和固化剂以及白砂混合，进行染色，得到染色砂。

本发明将白浆和色浆混合，得到色漆。在本发明中，所述色浆优选包括冷红色浆、冷黄色浆和冷黑色浆中的一种或多种。在本发明中，所述色浆的质量浓度优选为40～65％，更优选为50～60％。在本发明的具体实施例中，当所述色浆为冷红色浆、冷黄色浆和冷黑色浆的混合色浆时，所述冷红色浆、冷黄色浆和冷黑色浆的质量比为0.4：0.2：0.4。

在本发明中，所述白浆和色浆的质量比根据染色砂的颜色需求而定。在本发明的具体实施例中，所述白浆和色浆的质量比为10:1。

得到色漆后，本发明将所述色漆和固化剂以及白砂混合，进行染色，得到染色砂。在本发明中，所述固化剂优选为无机交联固化剂，生产厂家为上海淞叶，型号为RS-0569。本发明采用的无机交联固化剂中超细粒径的无机物会渗透到白砂的内部，使得固化后的漆膜附着力超强，漆膜与色彩附着更加牢固，机械稳定性强，应用过程中不容易被机器研磨而脱色。

在本发明中，所述色漆和固化剂的质量比优选为10:1～1.5，更优选为10:1。

在本发明中，所述白砂的粒径优选为40～120目，更优选为80～100目。在本发明中，所述色漆和白砂的质量比优选为2.2～3.0:100，更优选为2.5：100。

在本发明中，所述染色的温度优选为80～120℃，更优选为90～100℃；保温时间优选为8～15min，更优选为10～12min。在本发明中，所述染色优选在干燥滚筒中进行；所述染色过程中物料进行翻滚。

本发明优选在所述染色后，将所得彩砂冷却24h，得到染色砂。

本发明通过选用硅铝包膜改性的纳米二氧化钛作为颜料，在达到常规颜料同等颜色情况下，实现高反射、低温度的性能，突破原有白色要求的壁垒，赋予屋顶、外墙多色彩的选择性。并且通过合理的***体系配套赋予体系防水、防腐、节能等协同作用，应用于不同基面。

本发明采用有机与无机复配的交联固化技术，本身具有超强耐候性的无机物对染砂浆料中的有机物(改性丙烯酸乳液)进行交联固化，在保证有机物较好成膜的同时，能够明显提升交联成膜所得漆膜的耐候性。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例和对比例中采用的原料：

铵盐分散剂为BASF H-5040分散剂；

有机硅消泡剂为Tego 825消泡剂；

硅铝包膜改性的纳米二氧化钛为上海淞叶售卖的RS-P269；

无机交联固化剂为上海淞叶售卖的RS-0569；

改性丙烯酸乳液为上海淞叶售卖的RS-6000B乳液；

防腐剂为海川新材售卖的415M防腐剂；

矿油消泡剂为BASFA10消泡剂；

ASE类增稠剂为瑞斯达售卖的ASE 1130H增稠剂；

PU增稠剂为DOW RM-8WPU增稠剂；

紫外光吸收剂为巴斯夫售卖的Tinuvin326；

实施例1

将18g水、0.6g铵盐分散剂和0.2g有机硅消泡剂投入料缸内，在线速度4m/s的速度下，投入30g硅铝包膜改性的纳米二氧化钛，投料结束在线速度9m/s的速度下分散35min，将速度降低到2.5m/s，添加40g改性丙烯酸乳液、0.2g防腐剂、0.2g矿油消泡剂、最后添加0.3gASE类增稠剂和0.5g PU增稠剂增稠到粘度为25000～35000mpa·s，再加入0.2g紫外光吸收剂，搅拌均匀，最后用水补充到100g，过滤得到水性反射隔热染砂浆料。

本实施例制备的水性反射隔热染砂浆料的粘度为15500mpa·s，检测条件为：6转粘度，4#转子，25℃。

应用例1

将实施例1制备的水性反射隔热染砂浆料(白浆)分别和冷红色浆、冷黄色浆、冷黑色浆混合，白浆与色浆的质量比为10:1，得到色漆；将所述色漆和无机交联固化剂、平均粒径为60目的白砂混合，其中色漆、无机交联固化剂和白砂的质量比为2.5:0.25:100，放入90℃干燥滚筒翻滚10min，取出冷却24h后，得到染色砂，测试各项性能，如表1所示。

实施例2

将18g水、0.6g铵盐分散剂和0.2g有机硅消泡剂投入料缸内，在线速度4m/s的速度下，投入8g硅铝包膜改性的纳米二氧化钛，投料结束在线速度9m/s的速度下分散35min，将速度降低到2.5m/s，添加45g改性丙烯酸乳液、0.2g防腐剂、0.2g矿油消泡剂、最后0.5gASE类增稠剂和0.4g PU增稠剂增稠到粘度为25000～35000mpa·s，再加入0.2g紫外光吸收剂，搅拌均匀，最后用水补充到100g，过滤得到水性反射隔热染砂浆料。

本实施例制备的水性反射隔热染砂浆料的粘度为20500mpa·s，检测条件为：6转粘度，4#转子，25℃。

应用例2

将冷红色浆、冷黄色浆和冷黑色浆按0.4：0.2：0.4的质量比混合，得到混合色浆；将实施例2制备的水性反射隔热染砂浆料(白浆)和混合色浆混合，白浆与混合色浆的质量比为10:1，得到色漆；将所述色漆和无机交联固化剂、平均粒径为100目的白砂混合，其中色漆、无机交联固化剂和白砂的质量比为2.5:0.25:100，放入90℃干燥滚筒翻滚10min，取出冷却过夜24h后，得到染色砂，测试各项性能，如表1所示。

表1应用例1～2制备的染色砂的性能

对比例1溶剂性浆料

将48.8g、型号为965的三木树脂投入搅拌缸内，在线速度4m/s的速度下，投入28.6g粒径为800目的重钙和10g硅铝包膜改性的纳米二氧化钛，投料结束在线速度9m/s的速度分散35min，将速度降低到2.5m/s下，添加5.6g乙酸乙酯、7g二甲苯，搅拌均匀，得到溶剂性反射隔热白色浆料。

对比应用例1

将冷红色浆、冷黄色浆和冷黑色浆按0.4：0.2：0.4的质量比混合，得到混合色浆；将对比例1制备的溶剂性反射隔热白色浆料和混合色浆混合，白浆与混合色浆的质量比为10:1，得到色漆；将所述色漆和有机交联固化剂(型号为三木N75)、平均粒径为60目的白砂混合，其中色漆、有机交联固化剂和白砂的质量比为2.14：0.46：97.4，放入35℃烘道干炉中翻滚干燥8min，取出冷却过夜24h后，得到染色砂。

对比应用例2

将冷红色浆、冷黄色浆和冷黑色浆按0.4：0.2：0.4的质量比混合，得到混合色浆；将对比例1制备的溶剂性反射隔热白色浆料和混合色浆混合，白浆与混合色浆的质量比为10:1，得到色漆；将所述色漆和有机交联固化剂(型号为三木N75)、平均粒径为100目的白砂混合，其中色漆、有机交联固化剂和白砂的质量比为2.14：0.46：97.4，放入35℃烘道干炉中翻滚干燥8min，取出冷却过夜24h后，得到染色砂。

比较应用例1～2和对比应用例1～2制备的染色砂的湿磨色牢度(2000rpm*2h)色差△E，如表2所示。

表2应用例1～2和对比应用例1～2制备的染色砂的湿磨色牢度

比较应用例1～2和对比应用例1～2制备的染色砂的UV老化色牢度，老化条件UVA340老化60天，蓝羊毛变色7级，结果见表3。

表3应用例1～2和对比应用例1～2制备的染色砂的UV老化色牢度

由表2～3可以看出，本发明提供的染色砂在湿膜色牢度、UV老化色牢度和环保等方面，均优于溶剂型染砂，水性染砂更适用于推广与应用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水性反射隔热染砂浆料，其特征在于，以质量百分比计，制备原料包括铵盐分散剂0.5～1.0％，有机硅消泡剂0.1～0.5％，硅铝包膜改性的纳米二氧化钛5～40％，改性丙烯酸乳液35～45％，防腐剂0.2～0.5％，矿油消泡剂0.2～0.5％，ASE类增稠剂0.3～0.5％，PU增稠剂0.3～0.5％，紫外光吸收剂0.1～0.3％，余量的水。

2.根据权利要求1所述的水性反射隔热染砂浆料，其特征在于，所述硅铝包膜改性的纳米二氧化钛的平均粒径为700nm。

3.根据权利要求1或2所述的水性反射隔热染砂浆料，其特征在于，所述硅铝包膜改性的纳米二氧化钛包括纳米二氧化钛以及包覆在所述纳米二氧化钛表面的硅铝包膜；所述硅铝包膜的包覆质量含量为4.1～6.2％。

4.根据权利要求1所述的水性反射隔热染砂浆料，其特征在于，所述改性丙烯酸乳液为有机硅改性丙烯酸乳液。

5.权利要求1～4任一项所述水性反射隔热染砂浆料的制备方法，包括以下步骤：

将部分水、铵盐分散剂和有机硅消泡剂进行第一混合，得到第一中间体系；

将所述第一中间体系和硅铝包膜改性的纳米二氧化钛进行第二混合，得到第二中间体系；

将所述第二中间体系和改性丙烯酸乳液、防腐剂、矿油消泡剂、ASE类增稠剂以及PU增稠剂进行第三混合，得到第三中间体系；

将所述第三中间体系和紫外光吸收剂以及剩余水进行第四混合，得到水性反射隔热染砂浆料。

6.权利要求1～4任一项所述水性反射隔热染砂浆料或权利要求5所述制备方法制备的水性反射隔热染砂浆料在制备染色砂中的应用。

7.一种染色砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将白浆和色浆混合，得到色漆；所述白浆为权利要求1～4任一项所述水性反射隔热染砂浆料或权利要求5所述制备方法制备的水性反射隔热染砂浆料；

将所述色漆和固化剂以及白砂混合，进行染色，得到染色砂。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述色浆包括冷红色浆、冷黄色浆或冷黑色浆。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述固化剂为无机交联固化剂。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述染色的温度为80～120℃，保温时间为8～15min。