一种红外反射隔热涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种红外反射隔热涂料，其所含各原料组分按重量所占百分比为：成膜乳液40％～60％、金红石型二氧化钛6％～12％、隔热填料2％～3％、磷石膏晶须6％～12％、成膜助剂1.5％～5％、消泡剂1％～5％、增稠剂0.5％～2％、分散剂0.1％～1％、水15％～35％。该涂料能对太阳光中的可见光和红外线进行反射，达到节能降耗目的，具有良好的弹性，且具有防水、装饰作用。
【专利说明】一种红外反射隔热涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种红外反射隔热涂料及其制备方法，主要用于建筑外墙。
【背景技术】
[0002]建筑能耗是我国总能耗的重要组成部分，约占全社会能耗1/3，为发达国家的2-3倍。我国建筑业快速发展，而目前我国建筑物绝大多数是高能耗非节能型建筑，在使用期间，采暖、空调、热水供应等方面消耗了大量的能源。如果不采取建筑节能措施，据估计，到2020年我国建筑能耗将达到1089亿吨标准煤；到2020年，空调夏季高峰负荷将相当于10个三峡电站满负荷能力，这将会是一个十分惊人的数量。我国建筑节能目标是到2020年，全社会建筑的总能耗达到节能65%。
[0003]磷石膏是湿法生产磷酸过程中排放的工业废渣，每生产It磷酸产生4~5t磷石膏。近年来，随着磷化工企业的发展，磷石膏的排放日益增大，许多重点磷化工企业每年副产磷石膏排放量达到100万~200万t，但是绝大部分磷石膏处于堆存状态，磷石膏已成为制约磷化工发展的瓶颈和环境保护面临的重大难题。高附加值磷石膏晶须成为磷石膏资源化利用的重要手段。
[0004]中国专利200510047776.X公开了硫酸钙晶须在建筑内墙涂料中的应用，它的特点是利用硫酸钙晶须作为内墙涂料的抗菌剂使用。本发明涉及的石膏晶须是作为外墙涂料的红外反射功能填料和增韧剂使用，而且利用的是磷化工副产品磷石膏，跟前面的专利明显不一样。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种红外反射隔热涂料，该涂料能对太阳光中的可见光和红外线进行反射，达到节能降耗目的，具有良好的弹性，且具有防水、装饰作用。
[0006]本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:
[0007]—种红外反射隔热涂料，其所含各原料组分按重量所占百分比为:成膜乳液40%~60%、金红石型二氧化钛6%~12%、隔热填料2%~3%、磷石膏晶须6%~12%、成膜助剂1.5%~5%、消泡剂1%~5%、增稠剂0.5%~2%、分散剂0.1%~1%、水15%~35%。
[0008]按上述方案，所述的成膜乳液为醋酸乙烯一乙烯共聚乳液(VAE)与苯丙乳液、硅烷偶联剂的混合乳液，所述成膜乳液的固含量为45%~58%，其中苯丙乳液占总质量的5%~20%，硅烷偶联剂占总质量的0.5%~I %，余量为醋酸乙烯一乙烯共聚乳液。将硅烷偶联剂加入苯丙乳液混合均匀，然后加入VAE乳液搅拌30min得到混合乳液。硅烷偶联剂的加入既可以把苯丙乳液和VAE乳液连接起来，同时它的憎水基团又有一定的防水性能。
[0009]按上述方案，所述醋酸乙烯一乙烯共聚乳液固含量为50% -60%。
[0010]按上述方案，所述苯丙乳液的固含量为40-55%，粘度为100-1800mpas。
[0011]按上述方案，所述硅烷偶联剂为KH570。
[0012]按上述方案，所述的隔热填料为空心玻璃微珠、云母中的一种或两种按任意比例的混合物。其中，所述空心玻璃微珠粒径为15um~120um，密度为0.125~0.60g/cc，pH值碱性-9.5，抗压强度1.72MPa~124.02MPa，软化温度600°C ;云母为片状结构的絹云母，细度为100~800目。
[0013]按上述方案，所述的磷石膏晶须进行了表面稳定化处理，即先用硅或铝的氧化物进行表面无机包覆，再用硅烷偶联剂进行有机改性，具体过程参考专利200410015677.9公开的无机晶须表面处理的方法。通过表面稳定化处理来提高磷石膏晶须与成膜后有机聚合物膜的相容性，并避免磷石膏晶须与水发生水化反应，影响成膜效果。
[0014]按上述方案，所述的石膏晶须为硫酸钙通过再沉淀结晶所制得的晶须，晶须具有完整反射面，本发明采用磷石膏晶须。所述的石膏晶须为无水石膏、半水石膏中的一种或两种按任意比例的混合物，其中晶须的长径比为I~10。
[0015]按上述方案，所述的成膜助剂为丙二醇或乙二醇中的一种或两种按任意比例的混合物。
[0016]按上述方案，所述的消泡剂为二甲基硅油或十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种按任意比例的混合物。
[0017]按上述方案，所述的增稠剂为聚乙烯醇、羟乙基纤维素或羟丙基甲基纤维素中的一种或几种按任意比例的混合物。
[0018]按上述方案，所述的分散剂为六偏磷酸钠或三聚磷酸钠中的一种或两种按任意比例的混合物。
[0019]上述红外反射隔热涂料其制备方法，包括以下步骤:
[0020]I)按上述配比，将金红石型二氧化钛、高强石膏晶须、分散剂、水加入成膜乳液混合搅拌均匀，得到混合浆料；2)按配比将隔热填料、成膜助剂、消泡剂、增稠剂加入所述混合浆料中，搅拌均匀，得到红外反射隔热涂料。
[0021 ] 与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0022]本发明采用折射率高的金红石型二氧化钛作为颜填料，有效提高了涂料在可见光和红外光的反射率；空心玻璃微珠具有中空、壁薄、低密度、低导热系数和不增加涂料粘度的优点，可对太阳热形成阻隔，减少进入墙体的热量；云母具有片层结构，可以反射部分太阳热，在涂料中由云母粉形成的致密阻隔层也可以阻隔热量和腐蚀物，提高涂膜的耐候性；磷石膏晶须利用了磷化工废渣，实现了磷石膏资源化利用，同时利用磷石膏晶须的反射面比较多，可以反射部分热量，利用磷石膏作为填料也可也降低涂料的成本。
[0023]本发明得到的涂料原料种类少，生产工艺简单，涂膜具有明显的隔热效果，且具有良好的防水、装饰作用。
【具体实施方式】
[0024]为了更好的理解本发明，特例举以下实施例对本发明进一步详细阐述。，但本发明的内容绝不仅仅局限于下面的实施例。
[0025]下述实施例中所述的隔热填料为空心玻璃微珠、云母中的一种或两种按任意比例的混合物。其中，所述空心玻璃微珠粒径为15um~120um，密度为0.125~0.60g/cc，pH值碱性-9.5，抗压强度1.72MPa~124.02MPa，软化温度600°C ;云母为片状结构的絹云母，细度为100~800目。下述实施例中所采用的醋酸乙烯一乙烯共聚乳液固含量为50^-60%,为市售VAE707乳液；所采用苯丙乳液固含量为48±2%，粘度为100-1800mpas，pH值为
7.0-9.0，最低成膜温度为14土 1°C，钙离子稳定性:48小时不分层，最大5% CaCl2时不破乳。
[0026]下述实施例中的磷石膏晶须长径比为1-10，均进行了表面稳定化处理，具体方法为:
[0027]1.表面无机包覆:磷石膏晶须按10%固含量与水混合，快速分散，然后加入硅酸钠(硅酸钠为石膏晶须质量的一半)，搅拌均匀，然后滴入0.5%重量百分比的稀硫酸至pH=9.5，保温陈化5h，过滤干燥得无机包覆晶须；
[0028]2.有机改性:用量为上述无机包覆晶须I %的硅烷偶联剂KH570加入到95%乙醇溶液中，加入无机包覆晶须，超声分散在60°C下保持30min，过滤干燥得改性石膏晶须，即表面稳定化处理的磷石膏晶须。
[0029]实施例1
[0030]一种红外反射隔热涂料，其所含各原料组分按重量所占百分比为:成膜乳液60%、金红石型二氧化钛6%、空心玻璃微珠(隔热填料)2%、表面稳定化处理的半水石膏晶须6%、丙二醇(成膜助剂)1.5%、二甲基硅油(消泡剂)2%、聚乙烯醇(增稠剂)0.5%、六偏磷酸钠(分散剂)0.5%、水21.5%。其中，所述成膜乳液按质量百分比计包括:苯丙乳液5 %，硅烷偶联剂KH570为0.5 %，醋酸乙烯一乙烯共聚乳液(市售VAE707乳液)94.5 %。
[0031]上述红外反射隔热涂料其制备方法，包括以下步骤:
[0032]I)按上述配比，将6g金红石型二氧化钛、6g半水石膏晶须、0.5g六偏磷酸钠(分散剂)、21.5g水加入60g成膜乳液中混合，用电动搅拌机高速搅拌30min，并用超声波分散30min得到混合衆料；
[0033]2)将2g空心玻璃微珠(隔热填料)、1.5g丙二醇(成膜助剂)、2g 二甲基硅油(消泡剂)、0.5g聚乙烯醇(增稠剂)加入上述配好的混合浆料中，低速搅拌均匀，得到红外反射隔热涂料。
[0034]本实施例所得红外反射隔热涂料经性能检测见表1。
[0035]实施例2
[0036]一种红外反射隔热涂料，其所含各原料组分按重量所占百分比为:成膜乳液60%、金红石型二氧化钛6%、空心玻璃微珠(隔热填料)2%、表面稳定化处理的无水石膏晶须6%、丙二醇(成膜助剂)1.5%、十二烷基苯磺酸钠(消泡剂)2%、聚乙烯醇(增稠剂)0.5%、六偏磷酸钠(分散剂)0.5%、水21.5%。其中，所述成膜乳液按质量百分比计包括:苯丙乳液10%，硅烷偶联剂KH570为1%，醋酸乙烯一乙烯共聚乳液(市售VAE707乳液)89%。
[0037]上述红外反射隔热涂料其制备方法，包括以下步骤:
[0038]I)按上述配比，将6g金红石型二氧化钛、6g无水石膏晶须、0.5g六偏磷酸钠(分散剂)、21.5g水加入60g成膜乳液中混合，用电动搅拌机高速搅拌30min，并用超声波分散30min得到混合衆料；
[0039]2)将2g空心玻璃微珠(隔热填料)、1.5g乙二醇(成膜助剂)、2g十二烷基苯磺酸钠(消泡剂)、0.5g聚乙烯醇(增稠剂)加入上述配好的混合浆料中，低速搅拌均匀，制得红外反射隔热涂料。
[0040]实施例3
[0041]一种红外反射隔热涂料，其所含各原料组分按重量所占百分比为:成膜乳液50%、金红石型二氧化钛10%、云母(隔热填料)3%、表面稳定化处理的半水石膏晶须10%、乙二醇(成膜助剂)2%、十二烷基苯磺酸钠(消泡剂)3%、羟乙基纤维素(增稠剂)1.5%、三聚磷酸钠(分散剂)0.5%、水20%。其中，所述成膜乳液按质量百分比计包括:苯丙乳液15 %，硅烷偶联剂KH570为0.5 %，醋酸乙烯一乙烯共聚乳液(市售VAE707乳液)84.5%。
[0042]上述红外反射隔热涂料其制备方法，包括以下步骤:
[0043]I)按上述配比，将1g金红石型二氧化钛、1g半水石膏晶须、0.5g三聚磷酸钠(分散剂)、20g水加入50g成膜乳液中混合，用电动搅拌机高速搅拌30min，并用超声波分散30min得到混合浆料；
[0044]2)将3g云母(隔热填料)、2g乙二醇(成膜助剂)、3g十二烷基苯磺酸钠(消泡剂)、1.5g羟乙基纤维素(增稠剂)加入上述配好的混合浆料中，低速搅拌均匀，制得红外反射隔热涂料。
[0045]实施例4
[0046]—种红外反射隔热涂料，其所含各原料组分按重量所占百分比为:成膜乳液50%、金红石型二氧化钛10%、云母(隔热填料)3%、表面稳定化处理的无水石膏晶须10%、乙二醇(成膜助剂)2%、十二烷基苯磺酸钠(消泡剂)3%、聚乙烯醇(增稠剂)1.5%、六偏磷酸钠(分散剂)0.5%、水20%。其中，所述成膜乳液按质量百分比计包括:苯丙乳液15%，硅烷偶联剂KH570为1%，醋酸乙烯一乙烯共聚乳液(市售VAE707乳液)84%。
[0047]上述红外反射隔热涂料其制备方法，包括以下步骤:
[0048]I)按上述配比，将1g金红石型二氧化钛、1g无水石膏晶须、0.5g六偏磷酸钠(分散剂)、20g水加入50g成膜乳液中混合，用电动搅拌机高速搅拌30min，并用超声波分散30min得到混合浆料；
[0049]2)将3g云母(隔热填料)、2g乙二醇(成膜助剂)、3g十二烷基苯磺酸钠(消泡剂)、1.5g聚乙烯醇(增稠剂)加入上述配好的混合浆料中，低速搅拌均匀，制得红外反射隔热涂料。
[0050]实施例5
[0051]一种红外反射隔热涂料，其所含各原料组分按重量所占百分比为:成膜乳液40 %、金红石型二氧化钛7 %、云母(隔热填料)2%、表面稳定化处理的半水石膏晶须7 %、乙二醇(成膜助剂)5%、十二烷基苯磺酸钠(消泡剂)1%、羟乙基纤维素(增稠剂)2%、三聚磷酸钠(分散剂)1%、水35%。其中，所述成膜乳液按质量百分比计包括:苯丙乳液15%,硅烷偶联剂KH570为0.5%，醋酸乙烯一乙烯共聚乳液(市售VAE707乳液)84.5%。
[0052]上述红外反射隔热涂料其制备方法，包括以下步骤:
[0053]I)按上述配比，将7g金红石型二氧化钛、7g半水石膏晶须、Ig三聚磷酸钠(分散剂)、35g水加入40g成膜乳液中混合,用电动搅拌机高速搅拌30min,并用超声波分散30min得到混合衆料；
[0054]2)将2g云母(隔热填料)、5g乙二醇(成膜助剂)、Ig十二烷基苯磺酸钠(消泡剂)、2g羟乙基纤维素(增稠剂)加入上述配好的混合浆料中，低速搅拌均匀，制得红外反射隔热涂料。
[0055]实施例6
[0056]一种红外反射隔热涂料，其所含各原料组分按重量所占百分比为:成膜乳液45.9%、金红石型二氧化钛12%、云母(隔热填料)3%、表面稳定化处理的半水石膏晶须12%、乙二醇(成膜助剂)5%、十二烷基苯磺酸钠(消泡剂)5%、羟乙基纤维素(增稠剂)2%、三聚磷酸钠(分散剂)0.1%、水15%。其中，所述成膜乳液按质量百分比计包括:苯丙乳液10%，硅烷偶联剂KH570为I %，醋酸乙烯一乙烯共聚乳液(市售VAE707乳液)89%。
[0057]上述红外反射隔热涂料其制备方法，包括以下步骤:
[0058]I)按上述配比，将12g金红石型二氧化钛、12g半水石膏晶须、0.1g三聚磷酸钠(分散剂)、15g水加入45.9g成膜乳液中混合,用电动搅拌机高速搅拌30min,并用超声波分散30min得到混合浆料；
[0059]2)将3g云母(隔热填料)、5g乙二醇(成膜助剂)、5g十二烷基苯磺酸钠(消泡剂)、2g羟乙基纤维素(增稠剂)加入上述配好的混合浆料中，低速搅拌均匀，制得红外反射隔热涂料。
[0060]表1实施例1制备的红外反射隔热涂料性能指标
[0061]
【权利要求】
1.一种红外反射隔热涂料，其特征在于它所含各原料组分按重量所占百分比为:成膜乳液40 %~60 %、金红石型二氧化钛6 %~12 %、隔热填料2 %~3%、磷石膏晶须6 %~12%、成膜助剂1.5%~5%、消泡剂1%~5%、增稠剂0.5%~2%、分散剂0.1%~1%、水 15%~35%。
2.根据权利要求1所述的一种红外反射隔热涂料，其特征在于所述的成膜乳液为醋酸乙烯一乙烯共聚乳液与苯丙乳液、硅烷偶联剂的混合乳液，所述成膜乳液的固含量为45%~58%，其中苯丙乳液占总质量的5%~20%，硅烷偶联剂占总质量的0.5%~1%，余量为醋酸乙烯一乙烯共聚乳液。
3.根据权利要求1所述的一种红外反射隔热涂料，其特征在于所述醋酸乙烯一乙烯共聚乳液固含量为50% -60%。
4.根据权利要求1所述的一种红外反射隔热涂料，其特征在于所述苯丙乳液的固含量为 40-55%，粘度为 100-1800mpas。
5.根据权利要求1所述的一种红外反射隔热涂料，其特征在于所述的隔热填料为空心玻璃微珠、云母中的一种或两种按任意比例的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种红外反射隔热涂料，其特征在于所述的磷石膏晶须进行了表面稳定化处理，即先用 硅或铝的氧化物进行表面无机包覆，再用硅烷偶联剂进行有机改性。
7.根据权利要求1所述的一种红外反射隔热涂料，其特征在于所述的成膜助剂为丙二醇或乙二醇中的一种或两种按任意比例的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种红外反射隔热涂料，其特征在于所述的消泡剂为二甲基硅油或十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种按任意比例的混合物。
9.根据权利要求1所述的一种红外反射隔热涂料，其特征在于所述的增稠剂为聚乙烯醇、羟乙基纤维素或羟丙基甲基纤维素中一种或几种按任意比例的混合物；所述的分散剂为六偏磷酸钠或三聚磷酸钠中的一种或两种按任意比例的混合物。
10.权利要求1-9之一所述的一种红外反射隔热涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: I)按上述配比，将金红石型二氧化钛、磷石膏晶须、分散剂、水加入成膜乳液混合搅拌均匀，得到混合浆料；2)按配比将隔热填料、成膜助剂、消泡剂、增稠剂加入所述混合浆料中，搅拌均匀，得到红外反射隔热涂料。
【文档编号】C09D7/12GK104130646SQ201410385395
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】黄健, 稂合清, 马保国, 蹇守卫, 洪正东 申请人:武汉理工大学