一種彩色自修復(fù)熱反射涂層及其涂裝工藝的制作方法
【專利摘要】一種彩色自修復(fù)熱反射涂層及其涂裝工藝，屬于熱反射涂層【技術(shù)領(lǐng)域】。由涂層底漆、自修復(fù)涂層和彩色熱反射涂層三部分組成，其中自修復(fù)圖層中含有自修復(fù)膠囊。所發(fā)明的彩色自修復(fù)熱反射涂層相比于同色彩的涂層，具有較高的太陽熱反射效率，能夠有效的降低夏季建筑的能耗；涂層中含具有自修復(fù)功能的微膠囊，當涂層發(fā)生破裂損傷時，微膠囊發(fā)生破裂，內(nèi)部的液體物質(zhì)流出，彌合涂層裂縫，實現(xiàn)熱反射涂層的自修復(fù)，從而延長了熱反射涂料的使用壽命。
【專利說明】一種彩色自修復(fù)熱反射涂層及其涂裝工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱反射涂層領(lǐng)域，特別涉及一種彩色自修復(fù)熱反射涂層及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熱反射涂料對太陽光具有較高反射效率，能夠有效的降低夏季空調(diào)的制冷能耗，作為一種新型的建筑節(jié)能材料，正在不斷的推廣應(yīng)用。目前，熱反射涂料在推廣應(yīng)用中存在著兩大問題，一是目前所應(yīng)用的熱反射涂料大多為白色或淺色，建筑對涂料多彩性的要求難以滿足；二是熱反射涂料相對于普通涂料，成本過高，其應(yīng)用受到限制。因此，開發(fā)彩色熱反射涂料，提高熱反射涂料的使用壽命顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對目前熱反射涂料應(yīng)用過程中存在的問題，本發(fā)明提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)自修復(fù)并具有高紅外反射效果的彩色涂層及其涂裝使用方法。通過制備并使用具有自修復(fù)功能的微膠囊，提高了涂層的使用壽命，彩色紅外反射顏料的使用則提高了相對于同等色彩涂料的熱反射效率。本發(fā)明的自修復(fù)熱反射涂層，反射效率高，使用壽命長，涂裝工藝簡單且滿足涂層對色彩的需求。
[0004]本發(fā)明的彩色自修復(fù)熱反射涂層主要由底漆、中間自修復(fù)涂層和表面彩色熱反射涂層構(gòu)成。自修復(fù)涂層的組成成分包括成膜乳液、具有自修復(fù)功能的微膠囊、成膜助劑、消泡劑和分散劑。彩色熱反射涂層的組成成分包括成膜乳液、紅外反射顏料、鈦白粉、玻璃微珠、蒸餾水、成膜助劑、消泡劑、分散劑等。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006]上述自修復(fù)涂層組分按照質(zhì)量百分比如下:
[0007]成膜乳液:40%~65%
[0008]自修復(fù)微膠囊:30%~50%
[0009]成膜助劑:2%~10%
[0010]分散劑:0.1%~5%。
[0011]上述的自修復(fù)微膠囊的囊芯質(zhì)量組成:乳化劑0.35-0.5wt%、環(huán)氧樹脂和氟碳樹脂混合物31~45.2wt%，環(huán)氧樹脂和氟碳樹脂的質(zhì)量之比為I~1.5:1，調(diào)節(jié)囊芯粘度在2000~3000mpa.s之間；囊壁為:尿素和37%的甲醛溶液按物質(zhì)的量之比為0.17~0.5:1的比例制備的脲醛樹脂，囊壁原材料材料和囊芯材料質(zhì)量比為0.75~1.5:1 ;微膠囊粒徑為 0.4 ~0.7mm,優(yōu)選 0.5mm。
[0012]上述彩色熱反射涂層的組分按照質(zhì)量百分比如下:
[0013]成膜乳液:40%~60%
[0014]無機紅外顏料:0%~20%
[0015]金紅石型鈦白粉:5%~20%[0016]玻璃微珠:0%~20%
[0017]成膜助劑:2%~10%
[0018]消泡劑:0.1%~3%
[0019]分散劑:0.1%~3%
[0020]水:10%-20%。
[0021]自修復(fù)熱反射涂層的涂裝步驟為:
[0022](I)在基材的底層涂刷底漆，自然風(fēng)干；
[0023](2)將自修復(fù)涂層均勻的涂刷在底漆上，作為涂層的中層，自然風(fēng)干；
[0024](3)將彩色熱反射涂料作為面漆均勻的涂刷在自修復(fù)涂層上。
[0025]在所設(shè)計的熱反射涂層中含具有自修復(fù)功能的微膠囊在中層涂料起自修復(fù)的作用，含高紅外反射顏料的面層涂料滿足對熱反射和色彩的要求。
[0026]所述成膜乳液為水性純丙烯酸乳液、水性氟碳乳液、有機硅丙烯酸乳液或環(huán)氧樹脂水溶液。
[0027]所述的紅外反射 顏料為氧化鐵、氧化鉻、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅中的一種或幾種。
[0028]自修復(fù)用微膠囊的制備方法，采用原位聚合兩步法制備聚脲甲醛樹脂包覆環(huán)氧樹脂和氟碳樹脂微膠囊，主要控制攪拌速度和各組分占體系含量百分比，具體包括以下步驟:
[0029](I)脲醛樹脂預(yù)聚體的制備:首先將尿素和37wt%的甲醛溶液按物質(zhì)的量之比為(0.17—0.5):1的比例混合均勻，待尿素全部溶解后，用三乙醇胺調(diào)節(jié)溶液pH=8.5~9.5，加熱溶液至70°C反應(yīng)lh，制備透明粘稠的脲醛樹脂預(yù)聚體，冷卻后用稀鹽酸調(diào)解體系pH=7待用；
[0030](2)制備囊芯:將去離子水和乳化劑混合均勻，然后向其中加入一定量的環(huán)氧樹脂和氟碳樹脂，攪拌待水包油型乳化劑分散穩(wěn)定，各組分質(zhì)量百分比分別占整個囊芯體系為:乳化劑0.35-0.5wt%、環(huán)氧樹脂和氟碳樹脂混合物31—45.2wt%，余量為去離子水，充分攪拌0.5h，得到水包油型乳化體系，備用；
[0031]其中，環(huán)氧樹脂和氟碳樹脂的質(zhì)量之比為1-1.5:1，調(diào)節(jié)粘度在2000~3000mpa.s之間。
[0032]所述的乳化劑濃度為十二烷基苯磺酸鈉，加入時采用0.5—1.0g/Ι的水溶液形式。
[0033](3)將步驟(1)中制備的脲醛樹脂預(yù)聚體和步驟(2)中制備的囊芯材料按質(zhì)量比為(0.75—1.5):1的比例混合，加入間苯二酚和氯化銨，其中間苯二酚和氯化銨的加入量分別為與去離子水的質(zhì)量比為(IO— 15 ): 3，鹽酸調(diào)至PH為3.5 — 4.0，在60— 70°C的恒溫水浴鍋中反應(yīng)2~3h，待反應(yīng)結(jié)束后，將燒瓶中的液體過濾、洗滌、干燥得微膠囊。
[0034]步驟(2)和(3)中控制攪拌速度300—600r/min，以獲得粒徑范圍在300um —400um的微膠囊。粒徑過小微膠囊囊芯含量較少，不能達到因裂紋產(chǎn)生而使囊芯流出進而修復(fù)涂料表面；而微膠囊的尺寸過大不能與涂料混合形成涂層，故在該發(fā)明的條件下，攪拌速度應(yīng)該控制在 300— 600r/min。
[0035]本發(fā)明的自修復(fù)熱反射涂層由涂層底漆、自修復(fù)涂層和彩色熱反射涂層三部分組成。所發(fā)明的彩色自修復(fù)熱反射涂層相比于同色彩的涂層，具有較高的太陽熱反射效率，能夠有效的降低夏季建筑的能耗；涂層中含具有自修復(fù)功能的微膠囊，當涂層發(fā)生破裂損傷時，微膠囊發(fā)生破裂，內(nèi)部的液體物質(zhì)流出，彌合涂層裂縫，實現(xiàn)熱反射涂層的自修復(fù)，從而延長了熱反射涂料的使用壽命。
[0036]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的獨特之處在于，選用具有自修復(fù)功能的微膠囊，提高了熱反射涂料的抗裂性能，延長了熱反射涂料的使用壽命；采用本身既具有較高紅外反射性能的彩色顏料，避免了其他有色顏料對涂料紅外反射性能的影響。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。
[0038]具有自修復(fù)功能的微膠囊的制備工藝為:
[0039]1、微膠囊a的制備:
[0040](I)將尿素與37%的甲醛溶液按照物質(zhì)的量之比為0.25:1充分混合并攪拌，待尿素溶解完畢后，用三乙醇胺調(diào)節(jié)溶液pH=8.5，在70°C下反應(yīng)，Ih后得到粘稠透明的脲醛樹脂預(yù)聚體，冷卻后用稀鹽Ife調(diào)解體系pH=7待用。
[0041](2)分別向四口燒瓶中加入去離子水、十二烷基苯磺酸鈉、環(huán)氧樹脂、氟碳樹脂，在攪拌速度為300r/min下攪拌0.5h得到水包油型乳化液。乳化劑水溶液按照濃度按照0.75g/l配比，環(huán)氧樹脂與氟碳樹脂按照質(zhì)量比為1:1配比。環(huán)氧樹脂和氟碳樹脂混合物占整個體系質(zhì)量百分比為32%。
[0042](3)將(I)中得到的預(yù)聚體與(2)中的乳化液混合，攪拌均勻，加入間苯二酚和氯化銨，按照與去離子水的質(zhì)量比為10:3添加，此時加入鹽酸調(diào)節(jié)PH至3.5，在60°C的水浴鍋中恒溫反應(yīng)3h，使膠囊固化。待反應(yīng)完全后，過濾、洗滌、干燥即得到微膠囊a。
[0043]2、微膠囊b的制備:`
[0044](I)將尿素與37%的甲醛溶液按照物質(zhì)的量之比為0.17:1充分混合并攪拌，開動機械攪拌裝置，待尿素溶解完畢后，用三乙醇胺調(diào)節(jié)溶液pH=9，在70°C下反應(yīng)，Ih后得到粘稠透明的脲醛樹脂預(yù)聚體，冷卻后用稀鹽酸調(diào)解體系pH=7待用。
[0045](2)分別向四口燒瓶中加入去離子水、十二烷基苯磺酸鈉、環(huán)氧樹脂、氟碳樹脂，在攪拌速度為300r/min下攪拌0.5h得到水包油型乳化液。乳化劑水溶液按照濃度按照
0.85g/l配比，環(huán)氧樹脂與氟碳樹脂按照質(zhì)量比為1.2:1配比。環(huán)氧樹脂和氟碳樹脂混合物占整個體系質(zhì)量百分比為37%。
[0046](3)將(I)中得到的預(yù)聚體與(2)中的乳化液混合，攪拌均勻，加入間苯二酚和氯化銨，按照與去離子水的質(zhì)量比為12:3添加，此時加入鹽酸調(diào)節(jié)PH至3.5，在60°C的水浴鍋中恒溫反應(yīng)3h，使膠囊固化。待反應(yīng)完全后，過濾、洗滌、干燥即得到微膠囊b。
[0047]3、微膠囊c的制備:
[0048](I)將尿素與37%的甲醛溶液按照物質(zhì)的量之比為0.19:1充分混合并攪拌，開動機械攪拌裝置，待尿素溶解完畢后，用三乙醇胺調(diào)節(jié)溶液pH=9.5,在70°C下反應(yīng)，Ih后得到粘稠透明的脲醛樹脂預(yù)聚體，冷卻后用稀鹽酸調(diào)解體系PH=7待用。
[0049](2)分別向四口燒瓶中加入去離子水、十二烷基苯磺酸鈉、環(huán)氧樹脂、氟碳樹脂，在攪拌速度為300r/min下攪拌0.5h得到水包油型乳化液。乳化劑水溶液按照濃度按照
0.90g/l配比，環(huán)氧樹脂與氟碳樹脂按照質(zhì)量比為1.5:1配比。環(huán)氧樹脂和氟碳樹脂混合物占整個體系質(zhì)量百分比為40%。
[0050](3)將(I)中得到的預(yù)聚體與(2)中的乳化液混合，攪拌均勻，加入間苯二酚和氯化銨，按照與去離子水的質(zhì)量比為15:3添加，此時加入鹽酸調(diào)節(jié)PH至3.5，在60°C的水浴鍋中恒溫反應(yīng)3h，使膠囊固化。待反應(yīng)完全后，過濾、洗滌、干燥即得到微膠囊C。
[0051]實施例1
[0052]本實施例中的自修復(fù)熱反射涂層，其底漆采用丙烯酸底漆。選用微膠囊a，其質(zhì)量百分含量為30%，純丙烯酸乳液為65%，成膜助劑4.5%，分散劑BYK-1100.5%合成自修復(fù)涂料，作為涂層的中層。作為面層的熱反射涂料，其成分主要包括，純丙烯酸乳液50%wt%，高反射氧化鐵紅顏料10wt%，鈦白粉10wt%，玻璃微珠10wt%，蒸餾水15wt%，成膜助劑3wt%，消泡劑BYK-0521wt%，分散劑BYK-1101wt%。高反射氧化鐵紅顏料，其成分主要為Fe2O3,并摻雜一定量的Cr2O3和TiO2等復(fù)合制得。
[0053]其涂裝方法為首先在基材的底層涂刷底漆，自然風(fēng)干lh，將自修復(fù)涂層分兩次均勻的涂刷在底漆上，間隔時間為lh，作為涂層的中層；最后將紅色熱反射涂料作為面漆涂刷兩遍，間隔lh，自然風(fēng)干。
[0054]實施例2
[0055]本實施例中的綠色自修復(fù)熱反射涂層，其底漆采用氟碳樹脂底漆。選用微膠囊b，其質(zhì)量百分含量為35%，水性氟碳乳液60%，成膜助劑2.5%，分散劑2.5%合成自修復(fù)涂料，作為涂層 的中層。作為面層的熱反射涂料，其成分主要包括，水性氟碳乳液50%wt%，復(fù)合氧化鉻綠顏料10wt%，鈦白粉10wt%，玻璃微珠10wt%，蒸餾水15%，成膜助劑3wt%，消泡劑BYK-0521wt%,分散劑BYK-1101wt%。高紅外熱氧化鉻綠顏料，其成分主要為Cr2O3,并摻雜一定量的Al2O3和TiO2等復(fù)合制得。
[0056]其涂裝方法為首先在基材的底層涂刷底漆，自然風(fēng)干Ih ;將自修復(fù)涂層分兩次均勻的涂刷在底漆上，兩次涂刷間隔1.5h，作為涂層的中層；最后將綠色熱反射涂料作為面漆涂刷兩遍，間隔lh，自然風(fēng)干。
[0057]實施例3
[0058]本實施例中的黃色自修復(fù)熱反射涂層，其底漆采用有機硅丙烯酸底漆。選用微膠囊c，其質(zhì)量百分含量為40%，有機硅丙烯酸乳液為55%，成膜助劑3.5%，分散劑1.5%合成自修復(fù)涂料，作為涂層的中層。作為面層的熱反射涂料，其成分主要包括，有機硅丙烯酸乳液50%wt%，鈦鉻黃顏料15wt%，鈦白粉5wt%，玻璃微珠10wt%，蒸餾水15%，成膜助劑3wt%，消泡劑BYK-0521wt%，分散劑BYK-1101wt%。其紅外反射黃顏料為鈦鉻黃，其成分主要為Ti02、Cr2O3和Al2O3等復(fù)合而成。
[0059]涂裝方法為首先在基材的底層涂刷底漆，自然風(fēng)干Ih ;然后將自修復(fù)涂層均勻的涂刷在底漆上，作為涂層的中層，自然風(fēng)干2h ;最后將黃色熱反射涂料作為面漆均勻涂刷兩遍，間隔lh，自然風(fēng)干。
[0060]實施例4
[0061]本實施例中的白色自修復(fù)熱反射涂層，其底漆采用環(huán)氧樹脂底漆。選用微膠囊c其質(zhì)量百分含量為50%，環(huán)氧樹脂乳液為45%，成膜助劑4.5%，分散劑0.5%合成自修復(fù)涂料，作為涂層的中層。作為面層的熱反射涂料，其成分包括，環(huán)氧樹脂乳液50%wt%，鈦白粉20wt%，玻璃微珠10wt%，蒸餾水15%，成膜助劑3wt%，消泡劑BYK-0521wt%，分散劑BYK-110lwt%。
[0062]涂裝方法為首先在基材的底層涂刷底漆，自然風(fēng)干Ih ;然后將自修復(fù)涂層均勻的涂刷在底漆上作為涂層的中層，自然風(fēng)干2h ;最后將白色熱反射涂料作為面漆均勻涂刷兩遍，間隔lh，自然風(fēng)干。
[0063]試驗例:將實施例1~4自修復(fù)熱反射涂料按要求涂刷在IOcmX 8cm的招板表面，固化成膜厚，測試其太陽反射比如下表所述。
[0064]表1薄膜表面其太陽反射比
[0065]
【權(quán)利要求】
1.一種彩色自修復(fù)熱反射涂層，其特征在于，主要由底漆、中間自修復(fù)涂層和表面彩色熱反射涂層構(gòu)成，自修復(fù)涂層的組成成分包括成膜乳液、具有自修復(fù)功能的微膠囊、成膜助劑、消泡劑和分散劑；彩色熱反射涂層的組成成分包括成膜乳液、紅外反射顏料、鈦白粉、玻璃微珠、蒸餾水、成膜助劑、消泡劑、分散劑； 上述自修復(fù)涂層組分按照質(zhì)量百分比如下: 成膜乳液:40%~65% 自修復(fù)微膠囊:30%~50% 成膜助劑:2%~10%
分散劑:0.1%~5% ； 上述的自修復(fù)微膠囊的囊芯質(zhì)量組成:乳化劑0.35-0.5wt%、環(huán)氧樹脂和氟碳樹脂混合物31~45.2wt%,環(huán)氧樹脂和氟碳樹脂的質(zhì)量之比為1~1.5:1，調(diào)節(jié)囊芯粘度在2000~3000mpa.s之間；囊壁為:尿素和37%的甲醛溶液按物質(zhì)的量之比為0.17~0.5:1的比例制備的脲醛樹脂，囊壁原材料材料和囊芯材料質(zhì)量比為0.75~1.5:1 ;微膠囊粒徑為0.4 ~0.7mm ; 上述彩色熱反射涂層的組分按照質(zhì)量百分比如下: 成膜乳液:40%~60% 無機紅外顏料:0%~20% 金紅石型鈦白粉:5%~20% 玻璃微珠:0%~20% 成膜助劑:2%~10% 消泡劑:0.1%~3% 分散劑:0.1%~3% 水:10%-20%。
2.按照權(quán)利要求1的一種彩色自修復(fù)熱反射涂層，其特征在于，所述成膜乳液為水性純丙烯酸乳液、水性氟碳乳液、有機硅丙烯酸乳液或環(huán)氧樹脂水溶液。
3.按照權(quán)利要求1的一種彩色自修復(fù)熱反射涂層，其特征在于，所述的紅外反射顏料為氧化鐵、氧化鉻、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅中的一種或幾種。
4.權(quán)利要求1的的一種彩色自修復(fù)熱反射涂層，其特征在于，自修復(fù)用微膠囊的制備方法，采用原位聚合兩步法制備聚脲甲醛樹脂包覆環(huán)氧樹脂和氟碳樹脂微膠囊，主要控制攪拌速度和各組分占體系含量百分比，具體包括以下步驟: (O脲醛樹脂預(yù)聚體的制備:首先將尿素和37wt%的甲醛溶液按物質(zhì)的量之比為(0.17—0.5):1的比例混合均勻，待尿素全部溶解后，用三乙醇胺調(diào)節(jié)溶液pH=8.5~9.5，加熱溶液至70°C反應(yīng)lh，制備透明粘稠的脲醛樹脂預(yù)聚體，冷卻后用稀鹽酸調(diào)解體系pH=7待用； (2)制備囊芯:將去離子水和乳化劑混合均勻，然后向其中加入一定量的環(huán)氧樹脂和氟碳樹脂，攪拌待水包油型乳化劑分散穩(wěn)定，各組分質(zhì)量百分比分別占整個囊芯體系為:乳化劑0.35-0.5wt%、環(huán)氧樹脂和氟碳樹脂混合物31—45.2wt%，余量為去離子水，充分攪拌.0.5h，得到水包油型乳化體系，備用； 其中，環(huán)氧樹脂和氟碳樹脂的質(zhì)量之比為1-1.5:1，調(diào)節(jié)粘度在2000~3000mpa.s之間； 所述的乳化劑濃度為十二烷基苯磺酸鈉，加入時采用0.5一1.0g/1的水溶液形式； (3)將步驟(1)中制備的脲醛樹脂預(yù)聚體和步驟(2)中制備的囊芯材料按質(zhì)量比為(0.75—1.5):1的比例混合，加入間苯二酚和氯化銨，其中間苯二酚和氯化銨的加入量分別為與去離子水的質(zhì)量比為(IO— 15 ): 3，鹽酸調(diào)至PH為3.5— 4.0，在60— 70°C的恒溫水浴鍋中反應(yīng)2~3h，待反應(yīng)結(jié)束后，將燒瓶中的液體過濾、洗滌、干燥得微膠囊； 步驟(2)和(3)中控制攪拌速度300— 600r/min，以獲得粒徑范圍在300um — 400um的微膠囊。
5.制備權(quán)利要求1的一種彩色自修復(fù)熱反射涂層的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)在基材的底層涂刷底漆，自然風(fēng)干； (2)將自修復(fù)涂層均勻的涂刷在底漆上，作為涂層的中層，自然風(fēng)干； (3)將彩色熱反射涂料作為面層均勻的涂刷在自修復(fù)涂層上。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其特征在于，底漆、自修復(fù)涂層和彩色熱反射涂層均涂刷I~2遍。`
【文檔編號】C09D133/04GK103881504SQ201410101558
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】毛倩瑾, 呂秋瑞, 王蕊, 王亞麗, 王子明, 崔素萍, 蘭明章 申請人:北京工業(yè)大學(xué)