CN116120772A - 一种节能隔热保温涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种节能隔热保温涂料及其制备方法。本发明涉及一种新型节能隔热保温涂料，按质量分数计，包括40‑50％成膜剂，15‑30％粉煤灰微珠、3‑6％分散剂、1.6‑4％成膜助剂、1‑3％润湿剂、0.5‑1.1％增稠剂、0.2‑0.5％消泡剂、0.2‑0.5％流平剂，0.1‑0.2％pH调节剂，余量为水，主要解决现有节能隔热保温涂料中隔热保温效能低的问题。本发明通过采用新型粉煤灰微珠制备节能隔热保温涂料的技术方案，较好地解决了该隔热保温效能低的问题，可用于新型节能隔热保温涂料的工业生产中。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种节能隔热保温涂料及其制备方法。
背景技术
建筑隔热保温材料是建筑节能的物质基础。建筑隔热保温材料在与建筑物的维护结构复合后，可使建筑达到保温和隔热的目的，是建筑节能实施中常用的材料。建筑隔热保温涂料因其经济、使用方便和隔热保温效果好等优点，因而越来越受到广大用户的欢迎和青睐。
现有的节能隔热保温涂料已经能够做到涂层薄、隔热保温效果好、防水防火性能显著，其制备工艺成熟可靠，制备的涂料性能稳定，有效保障了涂料的各项性能。但是现有节能隔热保温涂料中隔热保温效能低，该因素大大地限制了节能隔热保温涂料的发展及应用。
常规中空微粒导热系数小、传热慢，但目前发现将这些普通填料用于涂料里往往会在其表面留下一些软的或不规则的颗粒，而这些颗粒又易被磨损，从而降低了涂料的性能；而粉煤灰微珠是一种高强度，硬度大的超细微球，将其使用在涂料中将会大大增强涂料的硬度，耐刷洗性和耐磨性。随着低容度慢传热的粉煤灰微珠加入量增加，隔热性能也相应提高。
由此可知，微珠工艺生产的涂料具有显著的特殊功能性和强市场竞争性。采用微珠独特功能所开发出的热发射耐高温与高耐磨涂料，不仅可以用于建筑层屋顶，同时还可以用于石油管道、化工设备、外墙涂料、冷冻保温集装箱、大型粮仓、油灌等特殊用途中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有节能隔热保温涂料中隔热保温效能低的问题，提供采用新型粉煤灰微珠替代原方法中的空心玻璃微珠制备节能隔热保温涂料的方法。该方法具有大幅提高隔热保温效能的优点。
为了解决上述存在的技术问题，本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种节能隔热保温涂料，按质量分数计，包括如下组分：40-50％成膜剂，15-30％粉煤灰微珠、3-6％分散剂、1.6-4％成膜助剂、1-3％润湿剂、0.5-1.1％增稠剂、0.2-0.5％消泡剂、0.2-0.5％流平剂，0.1-0.2％pH调节剂，余量为水；
所述成膜剂为C12H24O3，醇酯十二，购自上海凯茵化工有限公司；所述分散剂为macklin，购自江苏博美达生命科学有限公司；所述成膜助剂为S-01，苯丙乳液，购自江苏生达新材料科技；所述润湿剂为泰斯莱(tessler)，购自苏州泰斯莱科学仪器有限公司；所述增稠剂为7758-29-4，购自上海凯茵化工有限公司；所述消泡剂型号为Fisher，购自国药集团化学试剂苏州有限公司；所述流平剂为GS-1033，购自上海子成国际贸易有限公司；所述pH调节剂为AMP-95缓冲液，购自上海麦恪林生化科技有限公司。
所述粉煤灰微珠由以下步骤制备得到：
S11：将粉煤灰微球依次加入聚二甲基二异丙基氯化铵水溶液和聚苯乙烯磺酸水溶液中交替吸附30min，重复4-6次，得到处理粉煤灰微球；所述粉煤灰微球由粉煤灰通过沸水浮选的方法得到；
S12：将所述处理粉煤灰微球加入沸石胶体溶液中吸附，得到晶种修饰微球；所述沸石胶体溶液由纳米X型分子筛通过除杂，分散于水中后加入氨水得到；
S13：将所述晶种修饰微球加入混合溶液中，反应，得到所述粉煤灰微珠；所述混合溶液包括NaOH、NaAlO2和水。
优选的，所述步骤S11中，沸水浮选前过100-300目的筛网。
优选的，所述步骤S12中，纳米X型分子筛由以下步骤制备得到：
S21：将铝酸钠加入碱性水溶液中，混合，得到铝酸钠水溶液；
S22：向所述铝酸钠水溶液中加入硅溶胶，25-60℃老化12-36h，在80-120℃晶化2-9h，得到所述纳米X型分子筛。
具体的，所述步骤S12中，纳米X型分子筛(LSX)的制备方法为：取一定量的氢氧化钠加入纯净水中，再取铝酸钠加入氢氧化钠溶液中，搅拌至澄清；将硅溶胶加入上述溶液中，溶液中各物质的摩尔比为n(Na2O)：n(SiO2)：n(Al2O3)：(H2O)＝5.85：3.3：1：105；滴定完后，剧烈搅拌；然后放入微型高压釜，25-60℃老化12-36h，在80-120℃晶化2-9h，得到所述纳米X型分子筛。
硅溶胶型号为macklin，购自江苏博美达生命科学有限公司。
优选的，所述步骤S13中，反应的温度为100-200℃，时间为24-48h。
本发明还提供一种上述节能隔热保温涂料的制备方法，包括如下步骤：
S31：将物料加入水中，混合，得到基料；所述物料包括分散剂、消泡剂和润湿剂；
S32：向所述基料中加入成膜剂和成膜助剂后加入部分粉煤灰微珠，混合，得到一次混合料；
S33：向所述一次混合料中加入剩余粉煤灰微珠，混合，得到二次混合料；
S34：向所述二次混合料中加入增稠剂和流平剂后混合，得到所述节能隔热保温涂料。
将粉煤灰微珠分两次加入，第一次混合让成膜剂和助剂适应和粉煤灰微珠混合，第二次加入搅拌后可以使其更加细腻。
进一步地，所述基料的分散细度为20μm以下。
进一步地，所述步骤S32中，粉煤灰微珠的加入量为总量的60-80％。
进一步地，所述步骤S32中，混合的速度为200-400r/min，混合的时间为20-25min。
进一步地，所述步骤S33中，混合的速度为200-400r/min，混合的时间为15-25min。
进一步地，所述步骤S34中，加入增稠剂和流平剂后调节pH至7.5-9。
进一步地，所述步骤S34中，混合的速度为200-400r/min，混合的时间为25-40min。
通过上述技术方案制备出的新型涂料，有效解决了隔热保温效能低的问题。
本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：
使用本发明技术生产出的特殊微纳米球材料产品可以反射太阳光线和辐射热，同时利用其网状空心球形的结构切断大部分的红外线。新型粉煤灰微珠因其特殊的内部结构，大大减少了太阳光的透过，反射了大部分的光线和辐射热。
本发明通过采用新型粉煤灰微珠制备节能隔热保温涂料的技术方案，较好地解决了该隔热保温效能低的问题，所制备的节能隔热保温涂料在行业内具有较大的优势。
附图说明
图1为隔热涂料隔热原理示意图。
图2为粉煤灰微珠涂料以及普通传统涂料隔热效果对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
粉煤灰微珠的制备方法如下：
第一步微球挑选：将粉煤灰过200目筛，沸水浮选去除碎片；得到具有直径5-80μm间球壳厚度为2-4μm的粉煤灰微球。
第二步沸石晶种制备：取一定量的氢氧化钠加入纯净水中，再取铝酸钠加入氢氧化钠溶液中，搅拌至澄清；将硅溶胶加入上述溶液中，溶液中各物质的摩尔比为n(Na2O)：n(SiO2)：n(Al2O3)：(H2O)＝5.85：3.30：1.00：105.0；滴定完后，剧烈搅拌；然后配有聚四氟乙烯衬里的高压反应釜内在40℃老化24h，在100℃晶化5h，从而得到产物纳米X型分子筛(LSX)，产物经离心分离水洗，分散为质量分数约0.1％的沸石胶体溶液，并用氨水调整pH为10备用。
第三步复合陶瓷微球的制备：将粉煤灰微球分别在质量分数为0.2％的PDDA、0.1％的PSS按PDDA/PSS的顺序交替吸附，后在沸石胶体溶液中吸附，用去离子水洗涤，干燥后得到晶种修饰微球。后将0.4g沸石品种修饰的粉煤灰微球与5mL具有摩尔配比NaOH：NaAlO2：H2O＝9：1：250的溶液代的溶液混合置于密封反应釜中，在100℃下反应48h，反应产物用去离子水洗涤后干燥得到粉煤灰微珠。
实施例1
新型节能隔热保温涂料的制备方法如下：
a).按照配制比例备好各种物料(按重量分数计，成膜剂45％、粉煤灰微珠22％、分散剂4％、成膜助剂2％、润湿剂2％、增稠剂0.8％、消泡剂0.3％、流平剂0.3％、pH调节剂0.2％和余量的水)，往水中加入基料，搅拌至分散细度降至25μm以下﹔
b).先加入成膜剂与成膜助剂进行搅拌，然后分两批加入新型粉煤灰微珠进行搅拌；
c).最后加入增稠剂和流平剂进行搅拌，之后加入pH调节剂将pH值调至7.5-9之间后再搅拌即得到节能隔热保温涂料。
实施例2
按照实施例1的方法，只是改变新型粉煤灰微珠掺入比例为15％，得到不同隔热保温效能的涂料样品。
实施例3
按照实施例1的方法，只是改变新型粉煤灰微珠掺入比例为20％，得到不同隔热保温效能的涂料样品。
实施例4
按照实施例1的方法，只是改变新型粉煤灰微珠掺入比例为25％，得到不同隔热保温效能的涂料样品。
实施例5
按照实施例1的方法，只是改变新型粉煤灰微珠掺入比例为30％，得到不同隔热保温效能的涂料样品。
对比例1
根据专利(CN102766400A)的方法，制备节能隔热保温涂料，该节能隔热保温涂料由下述成分按重量百分比配制而成：水14％、润湿剂0.2％、5040分散剂0.5％、涂料杀菌剂0.1％、高岭土5％、不透明遮盖性聚合物20％、纳米空心陶瓷微珠5％、中空玻璃微珠20％、涂料消泡剂0.1％、纳米有机硅高级弹性乳液35％、成膜助剂1.9％、增稠剂0.8％、流平剂0.2％、pH值调节剂0.2％
步骤为：(1)按照配制比例备好各种物料，在500r/min的搅拌速度下往水中加入5040分散剂、涂料消泡剂、润湿剂、pH值调节剂、不透明遮盖性聚合物和高岭土，转速调节至1500r/min，分散细度至25um以下；(2).然后在500r/min速度下加入涂料杀菌剂、纳米有机硅高级弹性乳液以及成膜助剂搅拌10分钟再调至300r/min，并将2/3量的中空玻璃微珠、纳米空心陶瓷微珠加入搅拌20分钟；(3).最后在300r/min的转速下加入剩余的中空玻璃微珠和纳米空心陶瓷微珠搅拌20分钟，加入增稠剂和流平剂，搅拌15分钟，将pH值调至7.5-9之间后，搅拌10分钟即可。
对比例2
根据对比例1的方法，只是除去纳米空心陶瓷微珠的利用，得到不同隔热保温效能的涂料样品。
对比例3
根据对比例1的方法，只是除去中空玻璃微珠的利用，得到不同隔热保温效能的涂料样品。
对比例4
根据对比例1的方法，将所有纳米空心陶瓷微珠与中空玻璃微珠更换为粉煤灰微珠，得到不同隔热保温效能的涂料样品。
效果评价
具体实施例结果及比较例结果见表1。
表1实施例结果及对比例性能测试结果
通过表1实施例与对比例的对比可以看出，新型粉煤灰微珠的利用对于红外线的反射率远远大于纳米空心陶瓷微珠和中空玻璃微珠，同时导热系数明显降低，可见光反射率明显升高，热阻明显增大，体现出了极佳的隔热效果。从实施例之间的对比来看，新型粉煤灰微珠的加入量为22％时效果最好。
表2隔热保温涂料的性能检测数据
| 可见光反射率： | 98％ | 半球发射率： | >＝0.8 |
| 红外线反射率： | 97％ | 导热系数： | 0.02W/m.K |
| 热阻： | 30 | 硬度： | 6h |
| 表干时间： | 0.5h | 附着性： | 坚固 |
| PH值： | 8 | 防火等级： | A级 |
| 隔音效果： | 下降8DB | 耐酸性： | 无变化 |
表2为隔热保温涂料的性能检测数据。从表2可以看出，此隔热保温涂料隔热效果显著，且防火等级很高，附着性十分坚固，硬度较为合适。
在图2中，通过了粉煤灰微珠涂料以及传统涂料的对比，介绍了其构型使得隔热效果大大提高。
本发明通过采用新型粉煤灰微珠制备节能隔热保温涂料的技术方案，较好地解决了该隔热保温效能低的问题，所制备的节能隔热保温涂料在行业内具有较大的优势。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种节能隔热保温涂料，其特征在于，按质量分数计，包括如下组分：40-50％成膜剂，15-30％粉煤灰微珠、3-6％分散剂、1.6-4％成膜助剂、1-3％润湿剂、0.5-1.1％增稠剂、0.2-0.5％消泡剂、0.2-0.5％流平剂，0.1-0.2％pH调节剂，余量为水；
所述粉煤灰微珠由以下步骤制备得到：
S11：将粉煤灰微球依次加入聚二甲基二异丙基氯化铵水溶液和聚苯乙烯磺酸水溶液中交替吸附30min，重复4-6次，得到处理粉煤灰微球；所述粉煤灰微球由粉煤灰通过沸水浮选的方法得到；
S12：将所述处理粉煤灰微球加入沸石胶体溶液中吸附，得到晶种修饰微球；所述沸石胶体溶液由纳米X型分子筛通过除杂，分散于水中后加入氨水得到；
S13：将所述晶种修饰微球加入混合溶液中，反应，得到所述粉煤灰微珠；所述混合溶液包括NaOH、NaAlO2和水。
2.如权利要求1所述的节能隔热保温涂料，其特征在于，所述步骤S12中，纳米X型分子筛由以下步骤制备得到：
S21：将铝酸钠加入碱性水溶液中，混合，得到铝酸钠水溶液；
S22：向所述铝酸钠水溶液中加入硅溶胶，25-60℃老化12-36h，在80-120℃晶化2-9h，得到所述纳米X型分子筛。
3.如权利要求1所述的节能隔热保温涂料，其特征在于，所述步骤S13中，反应的温度为100-200℃，时间为24-48h。
4.一种权利要求1-3中任一项所述节能隔热保温涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S31：将物料加入水中，混合，得到基料；所述物料包括分散剂、消泡剂和润湿剂；
S32：向所述基料中加入成膜剂和成膜助剂后加入部分粉煤灰微珠，混合，得到一次混合料；
S33：向所述一次混合料中加入剩余粉煤灰微珠，混合，得到二次混合料；
S34：向所述二次混合料中加入增稠剂和流平剂后混合，得到所述节能隔热保温涂料。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述基料的分散细度为20μm以下。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S32中，粉煤灰微珠的加入量为总量的60-80％。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S32中，混合的速度为200-400r/min，混合的时间为20-25min。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S33中，混合的速度为200-400r/min，混合的时间为15-25min。
9.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S34中，加入增稠剂和流平剂后调节pH至7.5-9。
10.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S34中，混合的速度为200-400r/min，混合的时间为25-40min。
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