本發(fā)明涉及一種半透明水性隔熱涂料及制備方法，設(shè)計(jì)一種雙層隔熱反射涂料，即底涂為隔熱輻射型涂料，面涂為反射隔熱型涂料。在底涂中，采用了空心玻璃微珠和紅外輻射粉體制備的涂料；在面涂中，采用了ATO和納米TiO2粉體制備的涂料。本發(fā)明所述的制備方法采用水性丙烯酸乳液作為粘結(jié)劑樹脂，加入消泡劑、分散劑、潤(rùn)濕劑、PH調(diào)節(jié)劑等助劑，加入顏料和功能性填料，并充分?jǐn)嚢瓒?。所述功能性填料，?duì)于底涂是空心玻璃微珠和紅外輻射粉體其中一種或兩種；對(duì)于面涂是ITO、ATO與TiO 2粉體其中一種或多種。本發(fā)明所述的涂料具有較好的反射、隔熱性能，能夠阻止熱量向室內(nèi)傳遞，減少制冷設(shè)備的用電消耗，從而達(dá)到建筑節(jié)能的效果。
一種半透明水性隔熱涂料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種功能性涂料，進(jìn)一步涉及一種節(jié)能環(huán)保型涂料的配方及制備工藝技術(shù)。
背景技術(shù)
建筑能耗占人類能源消耗的30-40%，而其中絕大部分用于取暖和空調(diào)，提高建筑物隔熱保溫性能是節(jié)約能源、提高建筑物使用性能的重要途徑。地球上絕大部分能量來自太陽(yáng)、煤炭、石油、風(fēng)能和水的運(yùn)動(dòng)能。太陽(yáng)以1.77×1017J/s的速度將能量輻射到地球表面，給地球生命提供了生存條件，但強(qiáng)烈的熱輻射也給人類生活受到了影響。取暖和空調(diào)每年所消耗的能量占全年總能耗20%以上，所耗能的大部分電能又是由煤炭火力發(fā)電而產(chǎn)生，同時(shí)排放了大量的二氧化碳等溫室氣體，加劇了全球變暖，如此惡性循環(huán)造成人類居住環(huán)境逐漸惡化。
我國(guó)的建筑能耗約占全國(guó)能源總消耗量的27%，居全國(guó)各類能耗之首，采暖和空調(diào)的能耗占建筑總能耗的55%，而且每年還在以1%的速度增加。因此，建筑節(jié)能是我國(guó)節(jié)能工作的重點(diǎn)之一，外墻保溫已經(jīng)成為建筑節(jié)能的主要課題。一般的建筑外墻保溫多使用聚氨酯發(fā)泡、擠塑聚苯乙烯EPS等手段，雖然保溫效果優(yōu)越，但施工成本高、操作復(fù)雜、受施工方法影響大、易出現(xiàn)熱橋現(xiàn)象等，另外其施工厚度占空間比較大。反射隔熱涂料能主動(dòng)反射太陽(yáng)光的能量，降低室內(nèi)溫度，從根本上減少了空調(diào)的熱負(fù)荷，大大降低了電能消耗。
反射隔熱涂料是利用涂料中的顏料和功能性填料來輻射、反射太陽(yáng)光，阻止熱量向墻體內(nèi)部傳熱。目前主要有三種機(jī)理：反射型、隔熱型和輻射型，對(duì)于反射型填料，能有效反射太陽(yáng)光中的紫外和紅外線。一般而言，折射率越高，根據(jù)反射率公式
，n為材料的折射率,折射率越大，反射率越大，反射效果越好。TiO
2是目前填料中折射率最大的，達(dá)到2.80，反射紅外效果最好。對(duì)于隔熱填料，主要利用填料導(dǎo)熱系數(shù)低的特點(diǎn)阻止熱量向里面墻體傳遞?？諝獾膶?dǎo)熱系數(shù)為0.025 w·m
-1·k
-1,利用化學(xué)法制備陶瓷空心微珠和空心玻璃微珠具有導(dǎo)熱系數(shù)低的優(yōu)點(diǎn)，能有效阻止熱量傳遞。輻射型填料是把吸收的能量以8-13.5um的遠(yuǎn)紅外線發(fā)射出去，從而達(dá)到降溫目的的一種主動(dòng)隔熱方式。與隔熱型隔熱和反射型隔熱相比，輻射型隔熱的效率更高，紅外輻射陶瓷是運(yùn)用無機(jī)金屬及非金屬氧化物、氮化物、碳化物及硼化物。
目前，我國(guó)的隔熱反射涂料都是在雙組分有機(jī)溶劑中添加分散劑、顏料和功能性填料等組分制備而成。這些有機(jī)溶劑含有苯、甲苯等有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境和人的身心健康影響較大。水性隔熱反射涂料是在水中加入分散劑、消泡劑、顏料和功能性填料等組分制備而成，具有綠色、環(huán)保、低碳等優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備易清洗，是涂料發(fā)展的新趨勢(shì)。
本發(fā)明制備一種用于建筑外墻隔熱反射涂料，采用這種隔熱反射涂料大大減少了傳統(tǒng)隔熱建筑所需要的空間，而且起到隔熱保溫效果。用于外墻的隔熱反射涂料，要求涂料具有很強(qiáng)的附著力和強(qiáng)度，具有自潔、耐腐蝕、抗水、半透明或透明等性能，不能影響外墻的本色，同時(shí)隔熱效果好，這樣的涂料，目前國(guó)內(nèi)外還沒有相關(guān)報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種半透明水性隔熱涂料及制備方法。
）本發(fā)明所述涂料的結(jié)構(gòu)模型及制備方法
本發(fā)明所指的涂料，具有輻射、隔熱、反射特性的雙層涂料，分別是底涂和面涂，底涂為隔熱輻射型涂料，面涂為隔熱反射型涂料；底涂主要包括中空玻璃化微珠和紅外輻射粉體；面涂主要包括摻銻的錫氧化物ATO和納米TiO2粉體。
所述的一種半透明水性隔熱涂料及制備方法，包括水、PH調(diào)節(jié)劑、FL-12消泡劑、FB-111潤(rùn)濕劑、KS-82分散劑、AC-261P水性丙烯酸乳液、成膜助劑、8088增稠劑、乙二醇、z-6040偶聯(lián)劑，加入顏料和功能性填料，并充分?jǐn)嚢瓒伞?
所述的功能性填料，對(duì)于底涂,功能性填料是空心玻璃微珠和紅外輻射粉體其中一種或兩種組合物；對(duì)于面涂,功能性填料是摻錫的銦氧化物ITO、摻銻的錫氧化物ATO與納米TiO2粉體其中一種或多種組合物;摻錫的銦氧化物ITO、摻銻的錫氧化物ATO具有吸收紫外、輻射紅外的優(yōu)點(diǎn)，還具有抗靜電性能, 納米TiO2粉體具有反射紫外和紅外的特性。
所述的紅外輻射粉體，其特征是，運(yùn)用無機(jī)金屬及非金屬氧化物、氮化物、碳化物、硼化物分別以不同比例混合磨碎，再高溫煅燒，使其成為能輻射出特定波長(zhǎng)遠(yuǎn)紅外線的一類材料。
所述的制備方法，首先在水溶劑中添加FL-12消泡劑、KS-82分散劑、FB-111潤(rùn)濕劑和PH穩(wěn)定劑，然后攪拌10分鐘，然后加入顏料和功能性填料，攪拌30分鐘，再加入AC-261P水性丙烯酸乳液，攪拌30分鐘，再加入8088增稠劑攪拌10分鐘，制備成底涂或面涂。
）本發(fā)明所述涂料的技術(shù)配方及制備工藝
2.1）底涂配方及制備工藝：
表1是底涂配方組成。FL-12消泡劑主要消除在攪拌過程中產(chǎn)生的氣泡；PH穩(wěn)定劑主要調(diào)節(jié)涂料PH值，F(xiàn)B-111潤(rùn)濕劑是潤(rùn)濕粉體表面，降低表面張力，以利于溶于水中；KS-82分散劑是高分子包覆粉體表面，通過靜電排斥和空間位阻作用達(dá)到漿料的穩(wěn)定；填料空心玻璃微珠是微珠內(nèi)含有空氣，大大降低了導(dǎo)熱系數(shù)，阻止熱量傳遞；填料紅外輻射粉體是把吸收的熱量以紅外可見光輻射到大氣中，從而減少熱量的聚積；AC-261P丙烯酸乳液為純丙乳液，固含量為50%左右；成膜助劑是降低乳液的成膜溫度；8088增稠劑是通過堿溶脹機(jī)理或締合機(jī)理，提高涂料的粘度，防止在施工過程中出現(xiàn)流掛等現(xiàn)象;z-6040偶聯(lián)劑是提高涂料與基材的附著力。
表1 底涂配方組成
制備底涂工藝為：首先稱量水20~50份，加入3~6份乙二醇、3~7份PH調(diào)節(jié)劑、4~8份FL-12消泡劑、5~10份FB-111潤(rùn)濕劑、2~5份KS-82分散劑，充分?jǐn)嚢?0分鐘,然后加入2~10份空心玻璃微珠和1~5份紅外輻射粉體，攪拌分散30分鐘,再加入150~250份AC-261P水性丙烯酸乳液，一邊攪拌，一邊緩慢添加1~3份8088增稠劑，攪拌30分鐘,然后加入3~8份成膜助劑、2~7份z-6040偶聯(lián)劑,經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬笾苽涑傻淄俊?
）面涂配方及制備工藝：
表2是面涂配方組成，除了功能性填料以外，其他組分的功能與底涂相同。
功能性填料中納米TiO2粉體主要是反射紅外和紫外光，摻銻的錫氧化物ATO 主要功能是反射可見光。
制備面涂工藝為：首先稱量水30~70份，加入3~6份乙二醇、3~7份PH調(diào)節(jié)劑、4~8份FL-12消泡劑、5~10份FB-111潤(rùn)濕劑、2~5份KS-82分散劑，充分?jǐn)嚢?0分鐘，然后加入1~5份納米TiO2粉體和1~5份摻銻的錫氧化物ATO，攪拌分散30分鐘，再加入160~270份AC-261P水性丙烯酸乳液，一邊攪拌，一邊緩慢添加1~3份8088增稠劑，攪拌30分鐘，然后加入3~8份成膜助劑、2~7份z-6040偶聯(lián)劑，充分?jǐn)嚢韬笾苽涑擅嫱俊?
表2 面涂配方組成
附圖說明：
圖1是本發(fā)明制備方法流程圖。
具體實(shí)施方式：
事例一：
底涂制備：首先稱量水30份，加入3份乙二醇、4份PH調(diào)節(jié)劑、5份FL-12消泡劑、6份FB-111潤(rùn)濕劑、3份KS-82分散劑，充分?jǐn)嚢?0分鐘，然后加入3份空心玻璃微珠和3份紅外輻射粉體，攪拌分散30分鐘，再加入200份AC-261P水性丙烯酸乳液，攪拌，緩慢添加2份8088增稠劑，攪拌30分鐘，然后加入4份成膜助劑、3份z-6040偶聯(lián)劑。充分?jǐn)嚢韬笾苽涑傻淄俊?
面涂制備：稱量水50份，加入4份乙二醇、4份PH調(diào)節(jié)劑、5份FL-12消泡劑、6份FB-111潤(rùn)濕劑、3份KS-82分散劑，充分?jǐn)嚢?0分鐘，然后加入1份納米TiO2粉體和3份摻銻的錫氧化物ATO，攪拌分散30分鐘，再加入230份AC-261P水性丙烯酸乳液，攪拌，緩慢添加2份8088增稠劑，攪拌30分鐘，然后加入4份成膜助劑和4份z-6040偶聯(lián)劑。充分?jǐn)嚢韬笾苽涑擅嫱俊?
經(jīng)成品性能測(cè)試，達(dá)到GB/T25261-2010《建筑用反射隔熱涂料》和GB/T9755-2001《合成樹脂乳液外墻涂料》中優(yōu)等品的全部性能要求，檢測(cè)結(jié)果如下：
事例二：
底涂制備：首先稱量水40份，加入4份乙二醇、4份PH調(diào)節(jié)劑、5份FL-12消泡劑、6份FB-111潤(rùn)濕劑、3份KS-82分散劑，充分?jǐn)嚢?0分鐘，然后加入5份空心玻璃微珠和3份紅外輻射粉體，攪拌分散30分鐘，再加入250份AC-261P水性丙烯酸乳液，攪拌，緩慢添加2份8088增稠劑，攪拌30分鐘，然后加入4份成膜助劑、4份z-6040偶聯(lián)劑。充分?jǐn)嚢韬笾苽涑傻淄俊?
面涂制備：稱量水60份，加入5份乙二醇、6份PH調(diào)節(jié)劑、6份FL-12消泡劑、6份FB-111潤(rùn)濕劑、3份KS-82分散劑，充分?jǐn)嚢?0分鐘，然后加入2份納米TiO2粉體和2份摻銻的錫氧化物ATO，攪拌分散30分鐘，再加入260份AC-261P水性丙烯酸乳液，攪拌，緩慢添加3份8088增稠劑，攪拌30分鐘，然后加4份成膜助劑4份z-6040偶聯(lián)劑。充分?jǐn)嚢韬笾苽涑傻淄俊?
經(jīng)成品性能測(cè)試，達(dá)到GB/T25261-2010《建筑用反射隔熱涂料》和GB/T9755-2001《合成樹脂乳液外墻涂料》中優(yōu)等品的全部性能要求，檢測(cè)結(jié)果如下：
事例三：
底涂制備：稱量水50份，加入5份乙二醇、4份PH調(diào)節(jié)劑、4份FL-12消泡劑、6份FB-111潤(rùn)濕劑、3份KS-82分散劑，充分?jǐn)嚢?0分鐘，然后加入5份空心玻璃微珠和3份紅外輻射粉體，攪拌分散30分鐘，再加入200份AC-261P水性丙烯酸乳液，攪拌，緩慢添加2份8088增稠劑，攪拌30分鐘，然后加入4份成膜助劑、3份z-6040偶聯(lián)劑。充分?jǐn)嚢韬笾苽涑傻淄俊?
面涂制備：稱量水80份，加入6份乙二醇、6份PH調(diào)節(jié)劑、7份FL-12消泡劑、7份FB-111潤(rùn)濕劑、3份KS-82分散劑，充分?jǐn)嚢?0分鐘，然后加入1份納米TiO2粉體和2份摻銻的錫氧化物ATO，攪拌分散30分鐘，再加入260份AC-261P水性丙烯酸乳液，攪拌，緩慢添加2份8088增稠劑，攪拌30分鐘，然后加入4份成膜助劑4份z-6040偶聯(lián)劑。充分?jǐn)嚢韬笾苽涑傻淄俊?
經(jīng)成品性能測(cè)試，達(dá)到GB/T25261-2010《建筑用反射隔熱涂料》和GB/T9755-2001《合成樹脂乳液外墻涂料》中優(yōu)等品的全部性能要求，檢測(cè)結(jié)果如下：
從上述事例可以看到，本發(fā)明隔熱反射性能優(yōu)異，符合建筑用涂料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可以大規(guī)模推廣使用。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1) 采用水性隔熱反射涂料具有綠色、環(huán)保低碳等優(yōu)點(diǎn)，降低了有機(jī)揮發(fā)物VOC的排放；
(2) 采用雙層隔熱反射結(jié)構(gòu)，底涂起到隔熱和輻射熱量的功能，這種結(jié)構(gòu)有利于墻面所吸收的熱量以紅外光的形式向大氣輻射；外涂起到反射太陽(yáng)光的作用，本發(fā)明的涂料結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以起到建筑物較長(zhǎng)時(shí)間隔熱保溫的效果。
本發(fā)明具有節(jié)能、環(huán)保、低碳等特點(diǎn)，可以大幅減少資源、能源消耗，對(duì)節(jié)能減排具有深遠(yuǎn)的意義。
1.一種半透明水性隔熱涂料及制備方法，其特征是，包括具有輻射、隔熱、反射特性的雙層涂料，分別是底涂和面涂，底涂為隔熱輻射型涂料，面涂為隔熱反射型涂料；底涂主要包括空心玻璃微珠和紅外輻射粉體；面涂主要包括摻銻的錫氧化物ATO和納米TiO2粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半透明水性隔熱涂料及制備方法，其特征是，包括水、PH調(diào)節(jié)劑、FL-12消泡劑、FB-111潤(rùn)濕劑、KS-82分散劑、AC-261P水性丙烯酸乳液、成膜助劑、8088增稠劑、乙二醇、z-6040偶聯(lián)劑，加入顏料和功能性填料，并充分?jǐn)嚢瓒伞?/span>
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功能性填料，其特征是，對(duì)于底涂,功能性填料是空心玻璃微珠和紅外輻射粉體其中一種或兩種組合物；對(duì)于面涂,功能性填料是摻錫的銦氧化物ITO、摻銻的錫氧化物ATO與納米TiO2粉體其中一種或多種組合物;摻錫的銦氧化物ITO、摻銻的錫氧化物ATO具有吸收紫外、輻射紅外的優(yōu)點(diǎn)，還具有抗靜電性能, 納米TiO 2粉體具有反射紫外和紅外的特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求3中所述的紅外輻射粉體，其特征是，運(yùn)用無機(jī)金屬及非金屬氧化物、氮化物、碳化物、硼化物分別以不同比例混合磨碎，再高溫煅燒，使其成為能輻射出特定波長(zhǎng)遠(yuǎn)紅外線的一類材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是，首先在水溶劑中添加FL-12消泡劑、KS-82分散劑、FB-111潤(rùn)濕劑和PH調(diào)節(jié)劑，然后攪拌10分鐘，然后加入顏料和功能性填料，攪拌30分鐘，再加入AC-261P水性丙烯酸乳液，攪拌30分鐘，再加入8088增稠劑攪拌10分鐘，制備成底涂或面涂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半透明水性隔熱涂料及制備方法，其特征是，底涂配方組成比例如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半透明水性隔熱涂料及制備方法，其特征是，面涂配方組成比例如下：
