專利名稱：水性冷顏料雙涂層多功能隔熱外墻涂料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于涂料領(lǐng)域，涉及水性有機(jī)硅丙乳液的制備，以及以此乳液為基料，以冷 顏料、玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠、超細(xì)紅外發(fā)射陶瓷粉體、金紅石鈦白粉等組合為顏填 料(含功能填料)制備的外墻涂料。尤其涉及隔熱外墻涂料。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)建筑物絕大多數(shù)是高能耗非節(jié)能型建筑。建設(shè)部在2002年印發(fā)了建筑 節(jié)能“十五”計(jì)劃，積極推進(jìn)建筑節(jié)能，有利于改善人民生活和工作環(huán)境，保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù) 穩(wěn)定發(fā)展，減輕大氣污染，減少溫室氣體排放，緩解地球變暖的趨勢(shì)，是發(fā)展我國(guó)建筑業(yè)和 節(jié)能事業(yè)的重要工作。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，建筑業(yè)、石油工業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、兵器工業(yè)等的迅 速發(fā)展，要求使用新型的隔熱涂料，以降低物體的表面溫度，阻止熱傳導(dǎo)，改善工作環(huán)境，提 高安全性。隨著全世界對(duì)環(huán)境保護(hù)，節(jié)能降耗等問(wèn)題的日益重視，所以在建筑外墻涂料在研 究應(yīng)用領(lǐng)域，涂料的功能性也從美觀、防水、防腐等擴(kuò)展到了自潔、保溫、隔熱，從而達(dá)到節(jié) 能降耗，保護(hù)環(huán)境的目的。隔熱涂料是一種近年來(lái)發(fā)展的新型功能型涂料，將其用于建筑物的表面可達(dá)到降 低建筑物內(nèi)部溫度，減少空調(diào)等能源消耗的目的，隔熱涂料是隔熱保溫材料的主要發(fā)展方 向之一。美國(guó)專利US6017981介紹了一種紅外反射涂料，是以水稀釋型丙烯酸樹(shù)脂為基 料，與鈦白粉、鉻黑、鐵紅等顏料，滑石粉、云母粉等填料組成，涂于白色底漆上形成干膜厚 45iim的涂層，對(duì)1200 2500nm紅外線的反射率大于50%。該涂料的缺點(diǎn)是以醚醇和水 的混合液為稀釋劑，仍有環(huán)境污染問(wèn)題。中國(guó)專利CN1434063A開(kāi)發(fā)出一種以環(huán)氧改性丙烯酸乳液為基料，與紅外線反射 顏料、填料、空心玻璃微珠、電廠漂珠、助劑等混合制成水性熱反射隔熱涂料，其施工性能、 干燥性能、漆膜機(jī)械性能、裝飾性、熱反射和隔熱性能均達(dá)到或超過(guò)溶劑型熱反射涂料的水平。中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)朇N03150519. 8)開(kāi)發(fā)出一種太陽(yáng)熱反射隔熱涂料，由面層涂料 和底層涂料組成，特點(diǎn)是面層涂料中含有金紅石型鈦白粉，底層涂料中采用空心漂珠、空心 無(wú)機(jī)纖維、工程纖維素等隔熱填料。中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)朇N200610155303. 6)提供了一種太陽(yáng)熱反射隔熱涂料及其制 備方法，以通過(guò)輻射的形式，把建筑物吸收的日照光線和熱量以一定的波長(zhǎng)反射到空氣中， 從而達(dá)到良好隔熱降溫效果的涂料。其由面層涂料和底層涂料按1 1.5比例混合而成。上述現(xiàn)有文獻(xiàn)存在下述缺陷1.隔熱涂料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)往往集中的反射隔熱功能的實(shí)現(xiàn)，并附帶了阻斷隔熱和輻 射隔熱功能，但并沒(méi)有真正意義上從三種隔熱機(jī)理進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，不能在太陽(yáng)能隔熱上 實(shí)現(xiàn)阻斷隔熱、輻射隔熱、反射隔熱三種隔熱機(jī)理的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)高效隔熱。
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2.涂料顏色單一，以白色為主，不能滿足應(yīng)用需求。之所以出現(xiàn)此種局面，是因?yàn)?沒(méi)能找到相應(yīng)的具有高反射率的顏料。3.雙層或多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的隔熱涂料可能是為了實(shí)現(xiàn)多種隔熱機(jī)理的協(xié)同效果，但 是在面涂涂層的功能設(shè)計(jì)上，沒(méi)有關(guān)注涂層的自潔功能和抗老化功能，從而沒(méi)有考慮到涂 層污染和老化等因素而給涂層隔熱效果帶來(lái)的影響和危害。
發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種水性冷顏料雙涂層多功能隔熱外墻涂料。該涂 料包括由有機(jī)硅丙乳液、冷顏料、玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠、金紅石型二氧化鈦、納米紅 外發(fā)射陶瓷粉體、超細(xì)滑石粉、紅外發(fā)射陶瓷粉體、助劑、水組成的面涂、中涂?jī)蓚€(gè)組份。在 施工涂裝過(guò)程中，面涂、中涂分別使用，各自形成涂膜。特征在于中涂的配方質(zhì)量百份比如下
組份質(zhì)量百分比％
有機(jī)硅丙乳液40 ‘ 70
玻璃空心微珠10 ‘ 30
陶瓷空心微珠15 ‘ 30
金紅石型二氧化鈦5 10
超細(xì)滑石粉5 10
紅外發(fā)射陶瓷粉體3 8
助劑3 10
水5 25
中涂涂料選用金紅石型鈦白粉、玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠、紅外發(fā)射陶瓷粉體
復(fù)合填料體系，高效地實(shí)現(xiàn)阻斷、反射、輻射隔熱效果。其中，空心玻璃微珠的粒徑一般在 30 120μπι之間。為了能使填料在涂層中形成更為致密的反射層，將不同粒徑的填料復(fù) 合添加以提升涂層的反射效率。該發(fā)明采用了玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠、超細(xì)滑石粉、 紅外發(fā)射陶瓷粉體配比的復(fù)合功能填料體系，且微珠細(xì)目在150目至300目之間。這樣的 體系即充分利用二氧化鈦的強(qiáng)的遮蓋力，利用大小微珠和二氧化鈦顆粒、滑石粉顆粒交錯(cuò) 排列，實(shí)現(xiàn)了涂膜的無(wú)縫，提高熱阻。同時(shí)利用紅外發(fā)射陶瓷粉體(遠(yuǎn)紅外線發(fā)射波長(zhǎng)范圍 5μπι 25μπι，其中8μπι 15 μ m范圍的法向光譜比輻射率達(dá)到85% ；細(xì)度325目；比重 2. 7 ；不溶于水；耐弱酸、弱堿)的紅外發(fā)射作用實(shí)現(xiàn)輻射隔熱功能。面涂的配方質(zhì)量百份比如下組份質(zhì)量百分比％有機(jī)硅丙乳液40 ‘ 70
金紅石型二氧化鈦10 ‘ 25
納米紅外發(fā)射陶瓷粉體3 ‘8
冷顏料5 ‘15
助劑5 ‘8
水5 ^ 35 面涂涂料選用冷顏料、金紅石型二氧化鈦、紅外發(fā)射陶瓷粉體(遠(yuǎn)紅外線發(fā)射波長(zhǎng)范圍5μπι 25μπι，其中8μπι 15μ m范圍的法向光譜比輻射率達(dá)到85% ；細(xì)度325目； 比重2. 7;不溶于水；耐弱酸、弱堿)的復(fù)合顏填料體系。其中，冷顏料為專門用作紅外反射 的“冷顏料”，該種顏料這所以被稱為“冷顏料”，就是因?yàn)槠湓谔?yáng)能隔熱效果中有著顯著 功效，具有以下特點(diǎn)①具有尖晶石結(jié)構(gòu)，有著高的遮蓋力和太陽(yáng)光的反射性；②且平均粒 徑小，吸油量低，膨脹值低等特點(diǎn)；③具有優(yōu)良的抗化學(xué)性，耐候性，耐光牢度，熱穩(wěn)定性，耐 磨及非遷移。同時(shí)，選用納米紅外發(fā)射陶瓷粉體主體實(shí)現(xiàn)輻射隔熱。面涂涂層主要設(shè)計(jì)了 反射隔熱、輻射隔熱功能。以上配方中，助劑主要包括紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑、抗氧劑、潤(rùn)濕劑、分散劑、消 泡劑、增稠劑、酸值調(diào)節(jié)劑、成膜助劑、殺菌防霉助劑等。面涂、中涂中有機(jī)硅丙乳液的配方質(zhì)量百份比如下組分質(zhì)量百分比％丙烯酸丁酯15 18丙烯酸1 4苯乙烯2 5甲基丙烯酸甲酯15 18帶乙烯基的硅氧烷單體1 4混合乳化劑1 3過(guò)硫酸銨0. 2 1/K40 60一種水性冷顏料雙涂層多功能隔熱外墻涂料的制備方法，有機(jī)硅丙乳液的制備方 法特征在于在乳化釜中，加入部分水，乳化劑及全部單體，高速分散乳化30分鐘，待用。在 反應(yīng)釜中加入剩余的水，乳化劑和1/10預(yù)乳化液，攪拌升溫至75度時(shí)，加入1/3過(guò)硫酸銨 水溶液，待乳液呈明顯藍(lán)光后，分別滴加剩余的預(yù)乳化液及過(guò)硫酸銨水溶液，在82 84°C 于3小時(shí)內(nèi)滴加完畢，保溫1小時(shí)，再降溫、過(guò)濾?！N水性冷顏料雙涂層多功能隔熱外墻涂料的制備方法，面涂的制備方法特征 在于按質(zhì)量比配比，在水性硅丙乳液中加入冷顏料、金紅石鈦白粉、紅外陶瓷粉體，低速 攪拌，混合均勻；加入消泡劑、潤(rùn)濕劑，高速攪拌。攪拌時(shí)間視物料多少而異，一般在25 40min左右，再加2 5%成膜助劑，即可制得面涂涂料。一種水性冷顏料雙涂層多功能隔熱外墻涂料的制備方法，中涂的制備方法其特征 在于在高速分散機(jī)轉(zhuǎn)速500 800r/min條件下，按照一定的質(zhì)量比，依次添加水、分散劑、 潤(rùn)濕劑、消泡劑等助劑。在添加二氧化鈦和冷顏料后，提高轉(zhuǎn)速至5000r/min進(jìn)行高速分 散，分散30分鐘后，使用刮板細(xì)度計(jì)測(cè)度顏填料的最大粒徑在60 μ m以下時(shí)，將高速分散機(jī) 轉(zhuǎn)速調(diào)至450 550r/min，添加硅丙乳液以及玻璃中空微珠和陶瓷微珠，再使用增稠劑調(diào) 節(jié)體系調(diào)整粘度。
具體實(shí)施例方式1.有機(jī)硅丙乳液制備在乳化釜中，加入部分水，乳化劑及全部單體，高速分散乳化30分鐘，待用。在反 應(yīng)釜中加入剩余的水，乳化劑和1/10預(yù)乳化液，攪拌升溫至75度時(shí)，加入1/3過(guò)硫酸銨水溶液，待乳液呈明顯藍(lán)光后，分別滴加剩余的預(yù)乳化液及過(guò)硫酸銨水溶液，在82 84°C于3 小時(shí)內(nèi)滴加完畢，保溫1小時(shí)，再降溫、過(guò)濾，待用。2.面涂涂料的制備按一定質(zhì)量比配比，在水性硅丙乳液中加入冷顏料、金紅石鈦白粉、紅外陶瓷粉 體，低速攪拌，混合均勻。加入消泡劑、潤(rùn)濕劑等，高速攪拌。攪拌時(shí)間視物料多少而異，一 般在30min左右。再加入少許成膜助劑，即可制得面涂涂料。3.中涂涂料的制備在高速分散機(jī)轉(zhuǎn)速500 800r/min條件下，按照一定的質(zhì)量比，依次添加水、分散 劑、潤(rùn)濕劑、消泡劑等助劑。在添加二氧化鈦和有色顏料后，提高轉(zhuǎn)速至5000r/min進(jìn)行高 速分散。分散30分鐘后，使用刮板細(xì)度計(jì)測(cè)度顏填料的最大粒徑在60 μ m以下時(shí)，將高速 分散機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)至450 550r/min，添加硅丙乳液以及玻璃中空微珠和陶瓷微珠，再使用增 稠劑調(diào)節(jié)體系調(diào)整粘度(因?yàn)榧竟?jié)變化以及地域不同，階段時(shí)間氣溫不一，所以粘度的調(diào) 整也有所不同)。結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明 實(shí)例一產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境濕熱環(huán)境 有機(jī)硅丙乳液制備 中涂涂料制備 面涂涂料制備 實(shí)例二 產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境，燥熱環(huán)境有機(jī)硅丙乳液制備 中涂涂料制備
面涂涂料制備
實(shí)例三產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境高熱環(huán)境有機(jī)硅丙乳液制備 通過(guò)以上三個(gè)實(shí)施例所得到的產(chǎn)品物理性能
本發(fā)明產(chǎn)品涂膜整理體測(cè)試結(jié)果: 備注以上檢測(cè)參照GB/T9755_1995c
權(quán)利要求
一種水性冷顏料雙涂層多功能隔熱外墻涂料，該涂料包括由有機(jī)硅丙乳液、冷顏料、玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠、金紅石型二氧化鈦、納米紅外發(fā)射陶瓷粉體、超細(xì)滑石粉、紅外發(fā)射陶瓷粉體、助劑、水組成的面涂、中涂?jī)蓚€(gè)組份，在施工涂裝過(guò)程中，面涂、中涂分別使用，各自形成涂膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性冷顏料雙涂層多功能隔熱外墻涂料，其特征在于 中涂涂料的配方質(zhì)量百份比如下組份質(zhì)量百分比％有機(jī)硅丙乳液40 70玻璃空心微珠10 30陶瓷空心微珠15 30金紅石型二氧化鈦5 10超細(xì)滑石粉5 10紅外發(fā)射陶瓷粉體3 8助劑3 10水5 25
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性冷顏料雙涂層多功能隔熱外墻涂料，其特征在于 面涂涂料的配方質(zhì)量百份比如下組份質(zhì)量百分比％有機(jī)硅丙乳液40 ‘ 70金紅石型二氧化鈦10 ‘ 25納米紅外發(fā)射陶瓷粉體3 ^ 8冷顏料5 ^ 15助劑5 ^ 8水5 -35
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性冷顏料雙涂層多功能隔熱外墻涂料，其特征在于 面涂、中涂中有機(jī)硅丙乳液的配方質(zhì)量百份比如下組分質(zhì)量百分比％丙烯酸丁酯15 ‘ 18丙烯酸1 )4苯乙烯2 5甲基丙烯酸甲酯15 --18帶乙烯基的硅氧烷單體1 4混合乳化劑1 3過(guò)硫酸銨0. 2 1水40 --60
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性冷顏料雙涂層多功能隔熱外墻涂料，其特征在于， 該發(fā)明產(chǎn)品采用了專為紅外反射的冷顏料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、5所述的一種水性冷顏料雙涂層多功能隔熱外墻涂料，其特征在 于，該顏料具有特點(diǎn)是，①具有尖晶石結(jié)構(gòu)，有著高的遮蓋力和太陽(yáng)光的反射性；②且平均粒徑小，吸油量低，膨脹值低等特點(diǎn)；③具有優(yōu)良的抗化學(xué)性，耐候性，耐光牢度，熱穩(wěn)定性， 耐磨及非遷移。
7 —種水性冷顏料雙涂層多功能隔熱外墻涂料的制備方法，面涂的制備方法特征在 于按質(zhì)量比配比，在水性硅丙乳液中加入冷顏料、金紅石鈦白粉、紅外陶瓷粉體，低速攪 拌，混合均勻；加入消泡劑、潤(rùn)濕劑，高速攪拌。攪拌時(shí)間視物料多少而異，一般在25 40min左右，再加2 5%成膜助劑，即可制得面涂涂料。
8.—種水性冷顏料雙涂層多功能隔熱外墻涂料的制備方法，中涂的制備方法其特征在 于在高速分散機(jī)轉(zhuǎn)速500 800r/min條件下，按照一定的質(zhì)量比，依次添加水、分散劑、潤(rùn) 濕劑、消泡劑等助劑。在添加二氧化鈦和冷顏料后，提高轉(zhuǎn)速至5000r/min進(jìn)行高速分散， 分散30分鐘后，使用刮板細(xì)度計(jì)測(cè)度顏填料的最大粒徑在60 y m以下時(shí)，將高速分散機(jī)轉(zhuǎn) 速調(diào)至450 550r/min，添加硅丙乳液以及玻璃中空微珠和陶瓷微珠，再使用增稠劑調(diào)節(jié) 體系調(diào)整粘度。
9.一種水性冷顏料雙涂層多功能隔熱外墻涂料的制備方法，有機(jī)硅丙乳液的制備方法 特征在于在乳化釜中，加入部分水，乳化劑及全部單體，高速分散乳化30分鐘，待用。在反 應(yīng)釜中加入剩余的水，乳化劑和1/10預(yù)乳化液，攪拌升溫至75度時(shí)，加入1/3過(guò)硫酸銨水 溶液，待乳液呈明顯藍(lán)光后，分別滴加剩余的預(yù)乳化液及過(guò)硫酸銨水溶液，在82 84°C于3 小時(shí)內(nèi)滴加完畢，保溫1小時(shí)，再降溫、過(guò)濾。
全文摘要
水性冷顏料雙涂層多功能隔熱外墻涂料及制備方法，本發(fā)明屬于涂料領(lǐng)域，涉及水性有機(jī)硅丙乳液為基礎(chǔ)制備的外墻涂料。尤其涉及隔熱外墻涂料。本發(fā)明提供一種水性冷顏料雙涂層多功能隔熱外墻涂料。該涂料包括由有機(jī)硅丙乳液、冷顏料、玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠、金紅石型二氧化鈦、納米紅外發(fā)射陶瓷粉體、超細(xì)滑石粉、紅外發(fā)射陶瓷粉體、助劑、水組成的面涂、中涂?jī)蓚€(gè)組份和制備方法。在施工涂裝過(guò)程中，面涂、中涂分別使用，各自形成涂膜。能起到自潔、保溫、隔熱，從而達(dá)到節(jié)能降耗，保護(hù)環(huán)境的目的。
文檔編號(hào)C09D7/12GK101870842SQ20101011550
公開(kāi)日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月2日
發(fā)明者劉立新 申請(qǐng)人:劉立新