專利名稱：一種熱反射-阻隔復(fù)合型節(jié)能涂覆材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂料技術(shù)，具體為一種高太陽光反射率、隔熱效果良好的熱反射-阻隔復(fù)合型節(jié)能涂覆材料及其制備方法。技術(shù)背景
建筑能耗占人類能源消耗的30°/Γ40%，我國每年新建房屋面積高達17-18億平方米，超過所有發(fā)達國家每年建成建筑面積的總和。而其中絕大部分用于取暖和空調(diào)，提高建筑物保溫隔熱性能是節(jié)約能源、提高建筑物使用功能的重要途徑。隨著我國對建筑能耗的注重，建筑節(jié)能勢在必行，因此外墻隔熱涂料應(yīng)運而生。在建筑物上使用該涂料，可以有效地降低室內(nèi)溫度，減少建筑物的冷卻需求，大幅度降低外墻傳熱系數(shù)，從而降低能耗，節(jié)能水平達到國際先進水平，并填補國內(nèi)墻體保溫材料的空白，使當前新舊建筑物均能達到政府的節(jié)能要求。
目前，建筑外墻多使用反射性面涂和隔熱中涂的雙層體系，而反射性涂料主要是溶劑型產(chǎn)品，這對環(huán)境及施工人員有一定的危害，故其使用受到了一定的限制，開發(fā)新型的水性反射隔熱涂料是隔熱發(fā)展的趨勢，但目前水性隔熱涂料由于配方的設(shè)計不當，如乳液品種、顏填料選擇及添加量選擇不當?shù)?，使得涂料隔熱效果、反射效果及常?guī)性能等提高受到限制。阻隔型隔熱涂料對降低對流和輻射傳熱效果差且保溫層較厚，吸水率高，不抗振動，使用壽命短，而且為了形成一個穩(wěn)定的保溫體系，還需另設(shè)防水層及外護層。發(fā)明內(nèi)容
針對限制技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，設(shè)計熱反射_阻隔復(fù)合型節(jié)能涂覆材料及其制備方法。該復(fù)合型節(jié)能涂覆材料綜合反射及隔熱兩種優(yōu)良性能，集反射和阻隔兩種作用于一身，具有太陽光反射率高，隔熱效果好，避免隔熱面涂中涂等多次多層涂刷操作，可一次性涂刷成型，且性能穩(wěn)定，涂膜均勻，成本低廉，環(huán)境友好等優(yōu)點；該制備方法工藝簡單，成本低廉，節(jié)約能源，便于工業(yè)推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種復(fù)合型節(jié)能涂覆材料，其組成及其質(zhì)量百分比包括
A 組分50 80% ；
B 組分I 10% ；
C 組分10 40% ；
各組分之和為100%，
所述的A組分的組成包括占本組分總量的
乳液35 65%;
乳膠漆助劑 5 30%;
水20 40%;
所述的乳液為純丙乳液或硅丙乳液；
所述的乳膠漆助劑包括助劑I和助劑2，其中助劑I是打漿階段使用助劑，包括纖維素、潤濕劑、分散劑、防凍劑、PH調(diào)節(jié)劑、消泡劑和殺菌劑中的一種或多種；助劑2是調(diào)漆階段使用助劑，包括消泡劑、成膜助劑、增稠劑和流平劑中的一種或多種；
所述B組分為超細表面疏水礦物材料，為經(jīng)過表面疏水處理的礦物材料，所述礦物材料是粘土礦物、碳酸鹽和硫酸鹽中的一種或幾種；
所述粘土礦物是指凹凸棒石、海泡石、煅燒高嶺土、硅灰石、滑石粉、云母粉中的一種或幾種；所述碳酸鹽是指碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鍶中的一種或幾種；所述硫酸鹽是指重晶石；
所述C組分為反射型填料，為金紅石鈦白粉、氧化鋅、氧化鋁中的一種或幾種，以及人造的空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠或者火電廠粉煤灰中的漂珠的中一種或幾種。
所述的纖維素具體為QR-15000H ；
所述的分散劑具體為PROXBO3或Dispersant 2320 ；
所述的助劑I和助劑2中的消泡劑均為Foamaster NXZ、TS-4481、Foamaster A_10、Defoamer 334中的一種或幾種；
所述的防凍劑為丙二醇；pH調(diào)節(jié)劑為AMP-95 ;增稠劑為HA-919或Thickener HAS 632 ；
所述的成膜助劑具體為Texanl、丙二醇苯醚、二乙二醇丁醚中的一種或幾種；
所述的潤濕劑為TRITONX-100 ;殺菌劑為Acticide HF ;流平劑為WT-204或 RHE0LATE212 ；
所述的助劑優(yōu)選為助劑I包括纖維素、殺菌劑、分散劑、消泡劑、防凍劑、pH調(diào)節(jié)劑和潤濕劑；助劑2為成膜助劑、流平劑、消泡劑和增稠劑；每種助劑的加入量為占總助劑量的比例是助劑I中纖維素、PH調(diào)節(jié)劑和殺菌劑各1飛％，分散劑、消泡劑和防凍劑各占 5 15%，潤濕劑占4 5% ;助劑2中成膜助劑占35 50%，消泡劑占4 5%,流平劑和增稠劑各占 5 15%。
所述的熱反射_阻隔復(fù)合型節(jié)能涂覆材料的制備方法，包括以下步驟
(一)，配料的改性處理
①將所述B組分的礦物材料，在12(T15(TC干燥I一3h ;然后添加占上述混合礦物材料質(zhì)量百分數(shù)O. 5 5%的偶聯(lián)劑，混勻反應(yīng)f3h，用無水乙醇洗滌后烘干，高能球磨機或氣流磨進行超細粉碎4(T60min，風力分選分級，粗粒返回繼續(xù)研磨，得到平均粒徑為 6(T90nm的納米超細表面疏水改性礦物材料；所述的偶聯(lián)劑是指硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸丁酯偶聯(lián)劑中的至少一種；
②將權(quán)利要求I節(jié)能涂覆材料配方所述C組分的反射型填料分別在12(T15(TC 干燥l_3h ;然后將水、無水乙醇和反射型填料按照質(zhì)量比水無水乙醇反射型填料=10 5 1比例混合，超聲分散l(T60min，加入混合填料質(zhì)量百分數(shù)O. 5 5%的偶聯(lián)劑，水浴改性 llh，用無水乙醇洗滌后，烘干研磨，即可得到表面疏水的反射型填料；所述的偶聯(lián)劑是指硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸丁酯偶聯(lián)劑中的一種或兩種；
(二)，復(fù)合型節(jié)能涂覆材料的制備
①把A組分中的水和乳膠漆助劑中的助劑I加入到攪拌桶中，混合攪拌，制成透明膠狀物混合助劑溶液；
②在上述混合助劑溶液中加入上面得到的納米超細表面疏水改性礦物材料，高速攪拌分散25 30min ；
③在攪拌桶中再加入上面得到經(jīng)表面疏水處理反射型填料攪拌，分散，進行調(diào)漿；
④在上述漿料中加入A組分中的乳膠漆助劑中的助劑2和乳液，攪拌20_30min，過篩灌裝即得本產(chǎn)品。
所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種。
所述的偶聯(lián)劑具體為:硅烷偶聯(lián)劑為ZH-1301，ZH-1304, SG_Si900，KH-560, KH-570 或 KH-590 ;鈦酸酯偶聯(lián)劑為 NDZ-131，NDZ-401 或 KR-41B。
本發(fā)明制備方法所述的表面疏水改性是指利用偶聯(lián)劑對B組分礦物材料進表面疏水改性處理，使其具有疏水性能。本發(fā)明同時也利用偶聯(lián)劑對C組分進行表面疏水改性處理，其目的是使反射型填料盡量分布在涂覆材料表面，提高對太陽光的反射率。
由于常規(guī)保溫材料的耐候性差，特別是在炎熱潮濕的環(huán)境下，隔熱功能下降。本發(fā)明在節(jié)能涂覆材料的設(shè)計中，首先利用高反射材料反射太陽光，降低涂層表面的輻射溫度， 同時能自動進行熱量輻射散熱降溫；其次利用中空納米絕熱材料的良好隔熱特性，阻止熱量的傳導(dǎo)和對流，降低涂層表面熱量向其內(nèi)部傳遞的速度；再次對隔熱涂料進行疏水處理， 以提高涂層的反射效果、耐候性能和在濕熱條件下的隔熱穩(wěn)定性，避免陰雨或潮濕環(huán)境下涂料的隔熱保溫性能下降，從而達到改善室內(nèi)環(huán)境，降低能耗的目的。
本發(fā)明通過對具有隔熱功能的配方原料進行表面處理后制成的涂料具有成模性好、光潔度高、耐沾污、疏水性強、隔熱功能和耐候性更好等優(yōu)點，同時添加高反射材料，制成的涂膜具有更高的光潔度，對熱輻射具有更好的反射效果，即使在陰天和夜晚，涂料也能輻射熱量降低溫度。測試結(jié)果表明，本發(fā)明所制備的涂料具有非常好的耐水、耐潮濕、耐玷污和耐候性、紅外反射率大于95%,可見光反射率大于91. 8%,導(dǎo)熱系數(shù)為O. 048W/ (m · k)。
本發(fā)明所制備的節(jié)能涂覆材料具有如下特點
I、與現(xiàn)售幾種國內(nèi)外知名隔熱涂料相比，本發(fā)明制備的節(jié)能涂覆材料的太陽光反射率提高廣3%，在同等用量的條件下，涂層的隔熱溫差提高4°C以上，隔熱保溫效果好。
2、使用表面疏水處理后的多種微孔硅酸鹽礦物原料和反射型填料，增強了涂料的耐候性能和防水性能，避免導(dǎo)熱系數(shù)的過度變化。
3、選用純丙乳液或硅丙乳液，增強了涂料的耐久性和耐污染性能，漆膜的外觀效果得到改善。表現(xiàn)為，耐污染指標提高約20%，耐刷洗次數(shù)由一般外墻涂料規(guī)定的2000次提高到20000次以上，并且涂層表面光澤好。
4、將礦物添加劑進行超細處理，可使涂層的隔熱效果增強，涂層表面細膩光滑，同時，添加一定比例的反射型填料，有效提高鏡面反射的幾率，可對太陽光反射率明顯提高， 實現(xiàn)降低涂刷表面的溫度。
5、該復(fù)合型節(jié)能涂覆材料綜合反射及隔熱兩種優(yōu)良性能，集反射和阻隔兩種作用于一身，具有太陽光反射率高，隔熱效果好，避免隔熱面涂中涂等多次多層涂刷操作，可一次性涂刷成型。
6、本節(jié)能涂覆材料屬于水性產(chǎn)品，安全環(huán)保，對環(huán)境及人員無傷害。
本發(fā)明復(fù)合型節(jié)能涂覆材料一方面能夠有效的反射來自太陽的紅外線和可見光的能力，降低涂層表面的溫度；同時還能夠阻止熱量在涂層的傳導(dǎo)，減低涂層表面熱量向其內(nèi)部傳遞的速度，因此能夠明顯增加涂層兩側(cè)的溫差，從而避免室內(nèi)溫度的明顯升高，到達改善工作環(huán)境，減低能耗的目的。不含任何有害于健康和環(huán)境的化工產(chǎn)品，故是一種綠色、 環(huán)保、健康、安全，使用方便，經(jīng)濟、實用的新型產(chǎn)品。


圖I為本發(fā)明復(fù)合型節(jié)能涂覆材料實施例I的隔熱效果曲線圖。其中，I為復(fù)合型節(jié)能涂覆材料；2為美國SPI隔熱涂料。實驗是在100W紅外燈連續(xù)照射Ih下，測定涂層上下密閉空間的溫度差隨時間的變化曲線圖；同時與現(xiàn)市售美國SPI隔熱涂料的隔熱效果進行比較。
圖2為本發(fā)明復(fù)合型節(jié)能涂覆材料實施例I的熱反射效果曲線圖。其中，I為輻射表面溫度；2為上層空間與表面溫差實驗是在100W紅外燈連續(xù)照射Ih下，測定測試涂層輻射表面溫度及涂層上密閉空間與輻射表面溫度的溫差。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及其附圖進一步敘述本發(fā)明
實施例I
本發(fā)明實施例提供一種熱反射_阻隔復(fù)合型節(jié)能涂覆材料的制備方法，其具有較高的太陽反射率及隔熱效果，其配方參見表I :
表I實施例I配方表
權(quán)利要求
1.一種熱反射_阻隔復(fù)合型節(jié)能涂覆材料，其特征為該涂覆材料組成及其質(zhì)量百分比包括A組分50 80% ；B組分I 10% ；C組分10 40% ；各組分之和為100% ；其中，所述的A組分的組成包括占本組分總量的乳液35 65% ；乳膠漆助劑 5 30% ；水20 40% ；·所述B組分為超細表面疏水礦物材料，為經(jīng)過表面疏水處理的礦物材料，所述礦物材料是粘土礦物、碳酸鹽和硫酸鹽中的一種或幾種；所述C組分為反射型填料，為金紅石鈦白粉、氧化鋅、氧化鋁中的一種或幾種，以及人造的空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠或者火電廠粉煤灰中的漂珠的中一種或幾種。
2.如權(quán)利要求I所述的熱反射_阻隔復(fù)合型節(jié)能涂覆材料，其特征為所述的乳液為純丙乳液或硅丙乳液。
3.如權(quán)利要求I所述的熱反射_阻隔復(fù)合型節(jié)能涂覆材料，其特征為所述粘土礦物是指凹凸棒石、海泡石、煅燒高嶺土、硅灰石、滑石粉、云母粉中的一種或幾種；所述碳酸鹽是指碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鍶中的一種或幾種；所述硫酸鹽是指重晶石。
4.如權(quán)利要求I所述的熱反射_阻隔復(fù)合型節(jié)能涂覆材料，其特征為所述的乳膠漆助劑包括助劑I和助劑2，其中助劑I是打漿階段使用助劑，包括纖維素、潤濕劑、分散劑、防凍劑、PH調(diào)節(jié)劑、消泡劑和殺菌劑中的一種或多種；助劑2是調(diào)漆階段使用助劑，包括消泡劑、 成膜助劑、增稠劑和流平劑中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求I所述的熱反射_阻隔復(fù)合型節(jié)能涂覆材料，其特征為所述的纖維素為 QR-15000H ；所述的分散劑具體為PROXBO3或Dispersant 2320 ；助劑 I 和助劑 2 中的消泡劑均為 Foamaster NXZ、TS-4481、Foamaster A-IO、 Defoamer 334中的一種或幾種；防凍劑為丙二醇；pH調(diào)節(jié)劑為AMP-95 ;增稠劑為HA-919或Thickener HAS 632 ；成膜助劑具體為Texanl、丙二醇苯醚、二乙二醇丁醚中的一種或幾種；潤濕劑為 TRIT0NX-100 ;殺菌劑為 Acticide HF ;流平劑為 WT-204 或 RHE0LATE 212。
6.如權(quán)利要求I所述的熱反射_阻隔復(fù)合型節(jié)能涂覆材料，其特征為所述的助劑為 助劑I包括纖維素、殺菌劑、分散劑、消泡劑、防凍劑、PH調(diào)節(jié)劑和潤濕劑；助劑2為成膜助劑、流平劑、消泡劑和增稠劑；每種助劑的加入量為占總助劑量的比例是助劑I中纖維素、 pH調(diào)節(jié)劑和殺菌劑各1飛％，分散劑、消泡劑和防凍劑各占5 15%，潤濕劑占4 5% ;助劑2中成膜助劑占35 50%，消泡劑占4 5%,流平劑和增稠劑各占5 15%。
7.如權(quán)利要求I所述的熱反射_阻隔復(fù)合型節(jié)能涂覆材料的制備方法，其特征為包括以下步驟(一)，配料的改性處理(1)將所述B組分的礦物材料，在12(T15(TC干燥I一3h ;然后添加占上述混合礦物材料質(zhì)量百分數(shù)O. 5^5%的偶聯(lián)劑，混勻反應(yīng)f3h，用無水乙醇洗滌后烘干，高能球磨機或氣流磨進行超細粉碎4(T60 min，風力分選分級，粗粒返回繼續(xù)研磨，得到平均粒徑為6(T90nm 的納米超細表面疏水改性礦物材料；所述的偶聯(lián)劑是指硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸丁酯偶聯(lián)劑中的至少一種；⑵將權(quán)利要求I節(jié)能涂覆材料配方所述C組分的反射型填料分別在12(T15(TC干燥I—3h ;然后將水、無水乙醇和反射型填料按照質(zhì)量比水無水乙醇反射型填料=10 5 1 比例混合，超聲分散10飛0 min，加入混合填料質(zhì)量百分數(shù)O. 5^5%的偶聯(lián)劑，水浴改性f 2 h，用無水乙醇洗滌后，烘干研磨，即可得到表面疏水的反射型填料；所述的偶聯(lián)劑是指硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸丁酯偶聯(lián)劑中的一種或兩種；(二)，復(fù)合型節(jié)能涂覆材料的制備(I)把A組分中的水和乳膠漆助劑中的助劑I加入到攪拌桶中，混合攪拌，制成透明膠狀物混合助劑溶液；⑵在上述混合助劑溶液中加入上面得到的納米超細表面疏水改性礦物材料，高速攪拌分散25 30 min ；⑶在攪拌桶中再加入上面得到經(jīng)表面疏水處理反射型填料攪拌，分散，進行調(diào)漿；⑷在上述漿料中加入A組分中的乳膠漆助劑中的助劑2和乳液，攪拌20-30min，過篩灌裝即得本產(chǎn)品。
8.如權(quán)利要求I所述的熱反射_阻隔復(fù)合型節(jié)能涂覆材料的制備方法，其特征為所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種。
9.如權(quán)利要求I所述的熱反射_阻隔復(fù)合型節(jié)能涂覆材料的制備方法，其特征為所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑為 ZH-1301，ZH-1304, SG_Si900，KH-560, KH-570 或 KH-590 ;鈦酸酯偶聯(lián)劑為 NDZ-131，NDZ-401 或 KR-41B。
全文摘要
本發(fā)明為一種復(fù)合型節(jié)能涂覆材料。該復(fù)合型節(jié)能涂覆材料使用表面疏水處理后的多種微孔硅酸鹽礦物原料和反射型填料，增強了涂料的耐候性能和防水性能，避免導(dǎo)熱系數(shù)的過度變化，綜合反射及隔熱兩種優(yōu)良性能，集反射和阻隔兩種作用于一身，具有太陽光反射率高，隔熱效果好，避免隔熱面涂中涂等多次多層涂刷操作，可一次性涂刷成型，且性能穩(wěn)定，涂膜均勻，成本低廉，環(huán)境友好等優(yōu)點；該制備方法工藝簡單，成本低廉，節(jié)約能源，便于工業(yè)推廣應(yīng)用。
文檔編號C09D133/04GK102911579SQ20121044513
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者梁金生, 王菲, 湯慶國, 陳雅蕾, 陳琮 申請人:河北工業(yè)大學(xué)