专利名称：隔热涂料的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种隔热涂料，特别是关于一种含有机无机混成填充物的隔热涂料。
背景技术：
由于环境温度持续上升及能源损耗问题，隔热节能已成为一个令人关注的社会问题，隔热涂料的发展具备高潜力的市场前景。隔热涂料的应用范围包括石油化工储罐、粮储仓库、船舶、车辆、建筑厂房及住宅等，对于目前能源短缺的环境，其经济效益更加显著。
一般涂料的基本组成包含颜料、染料、树脂黏结剂、溶剂及填充剂，而涂料的特殊性质往往取决于其填充物。隔热涂料是加入具有高反射率的填充物，使其形成的涂层具有高反射率，通过降低物体的表面温度减少热传递，从而降低内部温度产生隔热作用。目前常使用的填充物为无机陶瓷粒子，如次微米中空陶瓷球或二氧化钛，但仅添加无机陶瓷粒子来提供隔热效能，会造成涂料成本过高、机械性质脆化及涂料覆盖率不佳。如降低无机陶瓷粒子的含量，增加树脂黏结剂的添加比例，虽可降低成本、提升涂料覆盖率及避免机械性质脆化，又会影响到涂料的隔热性质。
因此，为提升隔热性质，可于涂料中同时添加无机陶瓷粒子及气凝胶粒子，但是气凝胶粒子的添加量低于涂料百分之二十的固体含量比例时，对于隔热性质的提升并没有明显助益。如大量添加气凝胶粒子除了会遇到涂料的固体含量比例限制的问题，且气凝胶粒子的成本偏高，无法降低隔热涂料成本，同时气凝胶粒子无法提供涂料机械强度，会有机械性质不佳的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种包含有机无机混成填充物的隔热涂料，可广泛应用于各种表面的涂装。将涂料内树脂黏结剂的固体含量比例降低并加入有机无机混成填充物，可同时提高涂料的机械性质、热传导性质及消光性。
为实现上述目的，本发明提供的隔热涂料其包含一树脂黏结剂，占总成分的40wt％至50wt％，包含一种以上的高分子；一溶剂，占总成分的3wt％至8wt％；及一有机无机混成填充物，占总成分的30wt％至50wt％，具有纳米微孔结构。
所述的隔热涂料，其中该耐热树脂为热固性树脂。
所述的隔热涂料，其中该耐热树脂选自离子键聚合物、聚1-丁烯、1，2-丁二烯、聚苯乙烯、丙烯-苯乙烯树脂、丙烯-丁二烯-苯乙烯树脂、聚对甲基苯乙烯、丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物、苯乙烯异戊二烯嵌段聚合物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯嵌段聚合物、苯乙烯-顺丁烯二酸酒酐共聚物、苯乙烯马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺共聚物、甲基丙烯酸甲脂-丁二烯-苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸己二醇脂、聚对苯二甲酸丁二醇脂、聚苯硫醚、聚醚铜、聚酰亚胺、有机硅树脂、聚硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲脂、纤维素树脂、聚乙烯醇缩醛树脂、聚氨酯树脂、聚醇酸树脂、酚醛树脂所组成的族群其中之一或其任意组合。
所述的隔热涂料，其中该有机无机混成填充物的纳米微孔结构孔径尺寸介于1至10纳米。
所述的隔热涂料，其中该有机无机混成填充物的孔隙率为80％以上。
所述的隔热涂料，其中该有机无机混成填充物的比表面积为400至1200平方公尺/克(m2/g)。
所述的隔热涂料，其中该有机无机混成填充物由一有机起始材料及一无机起始材料合成。
所述的隔热涂料，其中该有机无机混成填充物为一有机无机混成气凝胶。
所述的隔热涂料，其中该有机无机混成气凝胶的制造步骤包含提供该有机起始材料；加入一碱性催化剂；以溶胶凝胶法将该有机起始材料合成一有机气凝胶溶液；于该有机气凝胶溶液中加入该无机起始材料形成一有机无机混成气凝胶溶液；及以二氧化碳超临界干燥法使该有机无机混成气凝胶溶液形成干燥的有机无机混成填充物。
所述的隔热涂料，其中该无机起始材料材质选自三氧化二铝(Al2O3)气凝胶、二氧化钛(TiO2)气凝胶、二氧化硅(SiO2)气凝胶及氧化锆(ZrO2)气凝胶。
所述的隔热涂料，其中该有机起始材料包含甲醛及间苯二酚。
所述的隔热涂料，其中该碱性催化剂包含碳酸钾、碳酸钠及碳酸氢钾。
所述的隔热涂料，还包含一耐燃剂。
所述的隔热涂料，其中该耐燃剂选自一磷氮系耐燃剂及一亚磷酸脂系耐燃剂所组成的族群其中之一。
所述的隔热涂料，其中该磷氮系耐燃剂选自磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸素、磷酸乌尿素、多聚磷酸铵、磷酸三聚氛铵、三聚氯铵、红磷胶囊化的白磷、红磷、多磷酸铵及磷酸脂所组成的族群其中之一。
所述的隔热涂料，还包含一染料。
进一步地说，隔热涂料需具备良好的隔热及机械性质，本发明通过添加有机无机混成填充物来达到隔热效果，由于有机无机混成填充物可与树脂黏结剂形成有效结合，可有效降低树脂黏结剂的使用量，使隔热涂料兼具良好的隔热及机械性质。
其中，有机无机混成填充物的纳米微孔结构的孔径尺寸以介于1至10纳米较佳，有机无机混成填充物可为有机无机混成气凝胶，气凝胶(是一种透明、多孔洞、开放室(open cell)、低密度泡沫(foam)的材质，具有纳米级的孔洞与微小粒子所组成纳米微孔结构，具有高孔隙率，因此重量非常轻。气凝胶具有相较于一般固体很低的热传导度、低折射率、低音速及低介电常数等，具有良好的隔热效果同时也具有吸震材料的特性。特别是以有机类或无机类化合物制成气凝胶将可有效增加其消光系数，降低辐射热传导。
并且，有机无机混成填充物可使用有机无机混成气凝胶，并可配合二氧化碳超临界干燥法及溶胶凝胶法等方法合成。在制程中先合成有机无机混成气凝胶，首先提供有机起始材料，再加入碱性催化剂，然后以溶胶凝胶法将上述材料合成有机气凝胶溶液。于有机气凝胶溶液中加入无机起始材料以形成有机无机混成气凝胶溶液，再施以二氧化碳超临界干燥法形成干燥的有机无机混成填充物。
图1为本发明实施例所形成的隔热涂层示意图。
具体实施例方式
本发明所提供的隔热涂料，主要包含40wt％至50wt％的树脂黏结剂、3wt％至8wt％溶剂及30wt％至50wt％有机无机混成填充物。树脂黏结剂包含一种以上的高分子，有机无机混成填充物具有纳米微孔结构。
在材料选择上，可配合使用环境的需求，选择可耐不同温度的树脂黏结剂，一般选择热固性树脂较佳。例如，选择离子键聚合物、聚1-丁烯、1，2-丁二烯、聚苯乙烯、丙烯-苯乙烯树脂、丙烯-丁二烯-苯乙烯树脂、聚对甲基苯乙烯、丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物、苯乙烯异戊二烯嵌段聚合物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯嵌段聚合物、苯乙烯-顺丁烯二酸酒酐共聚物、苯乙烯马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺共聚物、甲基丙烯酸甲脂-丁二烯-苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸己二醇脂、聚对苯二甲酸丁二醇脂、聚苯硫醚、聚醚铜、聚酰亚胺、有机硅树脂、聚硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲脂、纤维素树脂、聚乙烯醇缩醛树脂、聚氨酯树脂、聚醇酸树脂、酚醛树脂或其任意组合。
有机无机混成填充物可使用孔隙率80％以上、比表面积400至1200平方公尺/克(m2/g)有机无机混成气凝胶，可由有机起始材料及无机起始材料以溶胶凝胶方式加上超临界干燥所制成，在有机起始材料及无机起始材料合成气凝胶的过程中，能彼此交错连结，形成均匀有机无机混成填充物结构。无机起始材料的材质可选自三氧化二铝(Al2O3)气凝胶、二氧化钛(TiO2)气凝胶、二氧化硅(SiO2)气凝胶或氧化锆(ZrO2)气凝胶。
另外，还可配合需求于隔热涂料中加入染料或耐燃剂等添加物，添加适当染料可增加涂料的反射率，耐燃剂可为磷氮系耐燃剂或亚磷酸脂系耐燃剂，磷氮系耐燃剂例如磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸素、磷酸鸟尿素、多聚磷酸铵、磷酸三聚氰铵、三聚氰铵、红磷胶囊化的白磷、红磷、多磷酸铵、磷酸脂。
本发明实施例是先合成有机无机混成气凝胶，再混合压克力树脂及低分子量的高分子黏结剂形成隔热涂料。
本发明实施例制造流程如下所示以60克甲醛及40克间苯二酚作为有机起始材料，而以0.276克碳酸钾、0.212克碳酸钠及0.1克碳酸氢钾作为碱性催化剂加入有机起始材料，并混合适量去离子水，形成有机气凝胶溶液。再将36克无机气凝胶加入100克有机气凝胶溶液，同时添加500ml丙酮，用以置换掉水，再施以二氧化碳超临界干燥法，形成有机无机混成气凝胶粉体。再以23克低分子量的高分子黏结剂加入有机无机混成气凝胶粉体泡入乙醇溶液，再以慢速搅拌，最后并慢慢倒入压克力树脂。搅拌均匀后加入其他添加物即形成本发明实施例的隔热涂料。
将本发明实施例的隔热涂料涂布于基材上，以摄氏250度烘烤1小时后，冷却至室温，在继续以摄氏250度烘烤4小时。请参考图1，为本发明实施例所形成的隔热涂层示意图。基材100披覆的隔热涂层200包含高分子层210及有机无机混成气凝胶220。有机无机混成气凝胶220包含无机气凝胶221与包覆无机气凝胶221的有机气凝胶222。
综上所述，本发明将涂料内树脂黏结剂的固体含量比例降低并加入有机无机混成填充物，而可提高涂料的机械性质、热传导性质。
权利要求
1.一种隔热涂料，其包含一树脂黏结剂，占总成分的40wt％至50wt％，包含一种以上的高分子；一溶剂，占总成分的3wt％至8wt％；及一有机无机混成填充物，占总成分的30wt％至50wt％，具有纳米微孔结构。
2.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，其中该耐热树脂为热固性树脂。
3.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，其中该耐热树脂选自离子键聚合物、聚1-丁烯、1，2-丁二烯、聚苯乙烯、丙烯-苯乙烯树脂、丙烯-丁二烯-苯乙烯树脂、聚对甲基苯乙烯、丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物、苯乙烯异戊二烯嵌段聚合物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯嵌段聚合物、苯乙烯-顺丁烯二酸酒酐共聚物、苯乙烯马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺共聚物、甲基丙烯酸甲脂-丁二烯-苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸己二醇脂、聚对苯二甲酸丁二醇脂、聚苯硫醚、聚醚铜、聚酰亚胺、有机硅树脂、聚硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲脂、纤维素树脂、聚乙烯醇缩醛树脂、聚氨酯树脂、聚醇酸树脂、酚醛树脂所组成的族群其中之一或其任意组合。
4.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，其中该有机无机混成填充物的纳米微孔结构孔径尺寸介于1至10纳米。
5.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，其中该有机无机混成填充物的孔隙率为80％以上。
6.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，其中该有机无机混成填充物的比表面积为400至1200平方公尺/克。
7.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，其中该有机无机混成填充物由一有机起始材料及一无机起始材料合成。
8.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，其中该有机无机混成填充物为一有机无机混成气凝胶。
9.如权利要求8所述的隔热涂料，其特征在于，其中该有机无机混成气凝胶的制造步骤包含提供该有机起始材料；加入一碱性催化剂；以溶胶凝胶法将该有机起始材料合成一有机气凝胶溶液；于该有机气凝胶溶液中加入该无机起始材料形成一有机无机混成气凝胶溶液；及以二氧化碳超临界干燥法使该有机无机混成气凝胶溶液形成干燥的有机无机混成填充物。
10.如权利要求9所述的隔热涂料，其特征在于，其中该无机起始材料材质选自三氧化二铝气凝胶、二氧化钛气凝胶、二氧化硅气凝胶及氧化锆气凝胶。
11.如权利要求9所述的隔热涂料，其特征在于，其中该有机起始材料包含甲醛及间苯二酚。
12.如权利要求9所述的隔热涂料，其特征在于，其中该碱性催化剂包含碳酸钾、碳酸钠及碳酸氢钾。
13.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，还包含一耐燃剂。
14.如权利要求12所述的隔热涂料，其特征在于，其中该耐燃剂选自一磷氮系耐燃剂及一亚磷酸脂系耐燃剂所组成的族群其中之一。
15.如权利要求12所述的隔热涂料，其特征在于，其中该磷氮系耐燃剂选自磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸素、磷酸乌尿素、多聚磷酸铵、磷酸三聚氛铵、三聚氯铵、红磷胶囊化的白磷、红磷、多磷酸铵及磷酸脂所组成的族群其中之一。
16.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，还包含一染料。
全文摘要
一种隔热涂料，包含40wt％至50wt％的树脂黏结剂、3wt％至8wt％溶剂及30wt％至50wt％有机无机混成填充物，其中耐热树脂包含一种以上的高分子，而有机无机混成填充物具有纳米微孔结构，由于有机无机混成填充物可与树脂黏结剂形成有效结合，可有效降低树脂黏结剂的使用量，因此可以使隔热涂料兼具良好的隔热及机械性质。
文档编号C09D153/02GK1962768SQ20051011768
公开日2007年5月16日 申请日期2005年11月8日 优先权日2005年11月8日
发明者林琨程, 张育诚, 郑景亮 申请人:财团法人工业技术研究院