本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及外墙隔热涂料及其制备方法。
背景技术：
太阳是地球上绝大部分能量的来源，日常生活中常见的煤炭、石油、风能、水的运动能等都是太阳能的一种形式。现在太阳仍以每秒1.765×1017j的速度将能量辐射到地球表面，我国每年累计日照时间达到2200小时的地区超过了国土面积的60%。经过太阳的连续照射，物体表面能量不断集聚，温度显著升高，例如在炎热的夏天金属物体表面温度可以达到70~80℃，建筑屋顶及外墙表面温度可以达到40~50℃。据报道，空调、冷气机、喷淋装置和电风扇等降温制冷设备每年所消耗的能量占我国全年总能耗的27%左右，每年夏天的高峰期用电量需要10个三峡电站满负荷准转才能满足。同时在北方寒冷的冬天，需要使用大量的暖气设备来御寒，用于暖通空调的能耗就占建筑物总能耗的30%~50%，并且冬季采暖每年要比标准多耗煤1800万吨。高能耗建筑冬季采暖与夏季降温制冷设备的使用使得我国能源浪费严重。因此，隔热、保温、节能、环保已成为一个令人关注的社会问题，对建筑物外墙进行高效的隔热保温措施已刻不容缓。解决建筑节能问题的手段一般有两种：一是保温，二是反射隔热。兼顾隔热需要和保温效果的建筑外墙隔热保温涂料具备了涂料及保温材料的双重优点，干燥后形成有一定强度和弹性的隔热保温层，是外保温技术的发展方向。它具有优异的保温隔热性能和防火性能，可减薄对力学要求来说过于富足的墙体厚度，还能减少土建成本，是传统保温材料的理想替代品，具有广泛的应用前景。上海世博会零碳馆及万科实验楼都应用了隔热保温涂料，表明这种涂料具有突出的节能减排效果。因此，高性能的隔热保温涂料将会为21世纪的人们创造出一个更为健康、舒适、节能的生存环境。
现有技术如授权公告号为cn102719152b的中国发明专利，公开了一种建筑外墙用隔热涂料及其制备方法，按质量百分比计，该涂料原料配方如下：丙苯乳液75-80％、氧化锌粉5-8％、云母片粉料3-8％、阳离子表面活性剂0.2-0.5％、气相二氧化硅1-2％、颜料0.1-0.2％和碳酸钠粉5-10％；阳离子表面活性剂为季铵盐型阳离子表面活性剂。在丙苯乳液加入了氧化锌粉，并加入了云母片粉料，使外墙涂料具有良好的抗紫外线功能和光线反射功能，可有效实现隔热。经测试，该建筑外墙用涂料，2小时内，在密封状态下，35-37℃太阳光下，比市售的外墙涂料降温9-10℃，降温效果非常明显。但是该隔热涂料的附着力较差。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于提供一种配方简单，具有良好的抗紫外线功能和光线反射功能，可有效实现隔热，环保节能，且涂层稳定性好、不开裂、附着力好、不易被玷污，涂层的使用寿命长的外墙隔热涂料。
本发明的目的之二在于提供一种生产条件简单、原料损失少，制得的隔热涂料具备优良的中、低剪切黏度，黏度储存稳定良好的外墙隔热涂料的制备方法。
本发明针对背景技术中提到的问题，采取的技术方案为：外墙隔热涂料，包括如下成分及其重量份：改性丙烯酸酯乳液28-34份、改性硅溶胶10-15份、二氧化硅气凝胶粉0.05-0.1份、石墨烯0.1-0.4份、纳米氧化锌3-7份、滑石粉2-3份、云母粉2-3份、锐型钛白粉3-5份、白碳黑1.2-1.8份、乳化剂0.1-0.15份、成膜剂0.08-0.13份、分散剂0.1-0.15份、消泡剂0.02-0.1份、增稠剂0.1-0.5份、水7-12份。本发明隔热涂料配方简单，具有良好的抗紫外线功能和光线反射功能，可有效实现隔热，环保节能，涂刷本发明的隔热涂料后，全年可节省电耗20%以上，且涂层稳定性好、不开裂、附着力好、不易被玷污，涂层的使用寿命长，可以适用于多种建筑基地，施工方便，且溶剂为水，环境友好，具有很好的应用前景。
作为优选，二氧化硅气凝胶粉的粒径为25-32nm，二氧化硅气凝胶粉和石墨烯的比例为1:2-5。该粒径范围内的二氧化硅气凝胶粉具有较小导热系数，导热系数要远远低于压片后的sio2微球，且具有较大比表面积，使得二氧化硅气凝胶粉的隔热性能优异，而石墨烯的比较面积较大且为片状，在涂料体系中易于团聚，较难均匀分散，而二氧化硅气凝胶粉和石墨烯的特殊比例可使得二氧化硅气凝胶粉能够降低石墨烯层间的范德华引力，使得二氧化硅气凝胶粉和石墨烯均较易于在涂料体系中分散，得到均一稳定性好的涂料。
外墙隔热涂料的制备方法，包括改性丙烯酸酯乳液制备、改性硅溶胶制备、涂料制备，其具体步骤为：
改性丙烯酸酯乳液制备：将去离子水、混合单体重量0.2-0.4%的混合单体、过硫酸铵总质量30-40wt%的过硫酸铵和乳化剂加入到反应釜中，在通n2、550-650r/min下搅拌至充分乳化，再升温至78-88℃，恒温至乳液变蓝后在100-115min内滴加完剩余过硫酸铵和混合单体，并保温40-50min，冷却至室温，然后最后用浓度为8-12%的氨水调节ph至7-8，即得含有有机硅改性丙烯酸酯的乳化乳液，备用，该步骤用乳化剂含有不饱和双键，当乳液体系中加入引发剂过硫酸铵后，乳化剂就会在引发剂的作用下与高分子链在聚合物粒子表面形成共价键键合，克服了传统乳液聚合过程中由于乳化剂游离而对最终聚合物性能造成不良影响的弊端，制备的乳化乳液具有自乳化能力、稳定性好、凝胶率低、平均粒径小，干燥时间短，且乳化乳液表面的亲水基团较少，用其制备的涂层具有耐水性，附着力可达到1级，抗冲击和耐水性优异，且环境友好；
改性硅溶胶制备：按固含量1:0.8-0.9（wt/wt）的比例将硅烷偶联剂kh-560水溶液加入至水性硅溶胶中，再加入kh-560重量0.62-0.68%的碳酸二甲酯和kh-560重量0.042-0.046%的对氨基苯乙酸，在62-70℃下反应3-5h，即得改性硅溶胶，备用，碳酸二甲酯和对氨基苯乙酸的能够在温度为62-70℃的范围内能够促使羟基向sio2粒子表面迁移，增大电荷密度，使得sio2和sio2粒子间静电斥力占主导，不易导致粒子碰撞而胶凝，因而可提高硅溶胶中sio2在反应体系中分散均匀性，增加硅烷基团与硅溶胶中sio2的接触机会，提高硅溶胶的改性效果，且能够除去多余的硅烷偶联剂，避免多余的硅烷偶联剂引起改性硅溶胶中sio2粒子的凝聚，提高改性硅溶胶的稳定性，进而提高隔热涂料的稳定性，而且碳酸二甲酯和对氨基苯乙酸能够促使带有反应活性基的有机硅氧烷能与硅酸盐基材中的羟基发生反应，增加涂膜在基材上的附着力；该步骤用硅烷偶联剂对硅溶胶进行改性，使硅烷偶联剂水解后的硅烷基团与硅溶胶中sio2表面的硅羟基缩聚形成化学键，能使有机相和无机相之间较好地结合，增加硅溶胶的疏水性，实现其在隔热涂料的制备步骤中的均匀分散，保持隔热涂料的均一稳定性；
涂料制备：按配方量取改性丙烯酸酯乳液、改性硅溶胶、二氧化硅气凝胶粉末、石墨烯、纳米氧化锌、滑石粉、云母片粉、锐型钛白粉、白碳黑、乳化剂、成膜剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、水，混合均匀，然后研磨2-3遍，过滤，出料装桶，即得隔热涂料。本发明制备方法具有生产条件简单、原料损失少的优点，制得的隔热涂料具备优良的中、低剪切黏度，黏度储存稳定良好，还能起到降低成本、不降低光泽度、提高成品的耐水性及流平性的作用。
作为优选，改性丙烯酸酯乳液制备步骤中混合单体中甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、乙烯基三乙氧基硅烷的重量比为1:1.05-1.12:0.6-0.7:4.7-5.1。
作为优选，改性丙烯酸酯乳液制备步骤中乳化剂为重量比为1:1.1-1.2:0.07-0.08的烯丙基丙基磺基琥珀酸双酯钠盐、烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚和蔗糖脂肪酸酯。上述乳化剂能够在两相界面形成的界面膜，能保护有机硅氧烷不易被水解和缩聚，使得乳液聚合反应的能正常进行，降低凝胶率低和变蓝时间，提高聚合物粒子的聚合度和聚合速率，且使制得乳化乳液的稳定性较好，同时该乳化剂的合理组合能够阻止多余的引发剂在乳液水相中起电解质而增大乳液中水相电解质的浓度，维持乳化乳液中的聚合物粒子间的排斥力，避免增大乳化乳液中聚合物粒子的平均粒径，增强乳化乳液的渗透性、降低乳化乳液的干燥时间，提高干燥后涂层的附着力和抗冲击性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：1）本发明隔热涂料配方简单，具有良好的抗紫外线功能和光线反射功能，可有效实现隔热，环保节能，且涂层稳定性好、不开裂、附着力好、不易被玷污，涂层的使用寿命长，可以适用于多种建筑基地，施工方便，且溶剂为水，环境友好，具有很好的应用前景；2）本发明制备方法具有生产条件简单、原料损失少的优点，制得的隔热涂料具备优良的中、低剪切黏度，黏度储存稳定良好。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明方案作进一步说明：
实施例1：
外墙隔热涂料，包括如下成分及其重量份：改性丙烯酸酯乳液28份、改性硅溶胶10份、二氧化硅气凝胶粉0.05份、石墨烯0.1份、纳米氧化锌3份、滑石粉2份、云母粉2份、锐型钛白粉3份、白碳黑1.2份、乳化剂0.1份、成膜剂0.08份、分散剂0.1份、消泡剂0.02份、增稠剂0.1份、水7份。上述隔热涂料配方简单，具有良好的抗紫外线功能和光线反射功能，可有效实现隔热，环保节能，涂刷上述隔热涂料后，全年可节省电耗20%以上，且涂层稳定性好、不开裂、附着力好、不易被玷污，涂层的使用寿命长，可以适用于多种建筑基地，施工方便，且溶剂为水，环境友好，具有很好的应用前景。
二氧化硅气凝胶粉的粒径为25-32nm，二氧化硅气凝胶粉和石墨烯的比例为1:2。该粒径范围内的二氧化硅气凝胶粉具有较小导热系数，导热系数要远远低于压片后的sio2微球，且具有较大比表面积，使得二氧化硅气凝胶粉的隔热性能优异，而石墨烯的比较面积较大且为片状，在涂料体系中易于团聚，较难均匀分散，而二氧化硅气凝胶粉和石墨烯的特殊比例可使得二氧化硅气凝胶粉能够降低石墨烯层间的范德华引力，使得二氧化硅气凝胶粉和石墨烯均较易于在涂料体系中分散，得到均一稳定性好的涂料。
外墙隔热涂料的制备方法，包括改性丙烯酸酯乳液制备、改性硅溶胶制备、涂料制备，其具体步骤为：
1）改性丙烯酸酯乳液制备：将去离子水、混合单体重量0.2%的混合单体、过硫酸铵总质量30wt%的过硫酸铵和乳化剂加入到反应釜中，在通n2、550r/min下搅拌至充分乳化，再升温至78℃，恒温至乳液变蓝后在100min内滴加完剩余过硫酸铵和混合单体，并保温40min，冷却至室温，然后最后用浓度为8%的氨水调节ph至7，即得含有有机硅改性丙烯酸酯的乳化乳液，备用，该步骤用乳化剂含有不饱和双键，当乳液体系中加入引发剂过硫酸铵后，乳化剂就会在引发剂的作用下与高分子链在聚合物粒子表面形成共价键键合，克服了传统乳液聚合过程中由于乳化剂游离而对最终聚合物性能造成不良影响的弊端，制备的乳化乳液具有自乳化能力、稳定性好、凝胶率低、平均粒径小，干燥时间短，且乳化乳液表面的亲水基团较少，用其制备的涂层具有耐水性，附着力可达到1级，抗冲击和耐水性优异，且环境友好；
2）改性硅溶胶制备：按固含量1:0.8（wt/wt）的比例将硅烷偶联剂kh-560水溶液加入至水性硅溶胶中，再加入kh-560重量0.62%的碳酸二甲酯和kh-560重量0.042%的对氨基苯乙酸，在62℃下反应3h，即得改性硅溶胶，备用，碳酸二甲酯和对氨基苯乙酸的能够在温度为62-70℃的范围内能够促使羟基向sio2粒子表面迁移，增大电荷密度，使得sio2和sio2粒子间静电斥力占主导，不易导致粒子碰撞而胶凝，因而可提高硅溶胶中sio2在反应体系中分散均匀性，增加硅烷基团与硅溶胶中sio2的接触机会，提高硅溶胶的改性效果，且能够除去多余的硅烷偶联剂，避免多余的硅烷偶联剂引起改性硅溶胶中sio2粒子的凝聚，提高改性硅溶胶的稳定性，进而提高隔热涂料的稳定性，而且碳酸二甲酯和对氨基苯乙酸能够促使带有反应活性基的有机硅氧烷能与硅酸盐基材中的羟基发生反应，增加涂膜在基材上的附着力；该步骤用硅烷偶联剂对硅溶胶进行改性，使硅烷偶联剂水解后的硅烷基团与硅溶胶中sio2表面的硅羟基缩聚形成化学键，能使有机相和无机相之间较好地结合，增加硅溶胶的疏水性，实现其在隔热涂料的制备步骤中的均匀分散，保持隔热涂料的均一稳定性；
3）涂料制备：按配方量取改性丙烯酸酯乳液、改性硅溶胶、二氧化硅气凝胶粉末、石墨烯、纳米氧化锌、滑石粉、云母片粉、锐型钛白粉、白碳黑、乳化剂、成膜剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、水，混合均匀，然后研磨2遍，过滤，出料装桶，即得隔热涂料。本发明制备方法具有生产条件简单、原料损失少的优点，制得的隔热涂料具备优良的中、低剪切黏度，黏度储存稳定良好，还能起到降低成本、不降低光泽度、提高成品的耐水性及流平性的作用。
改性丙烯酸酯乳液制备步骤中混合单体中甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、乙烯基三乙氧基硅烷的重量比为1:1.05:0.6:4.7。
改性丙烯酸酯乳液制备步骤中乳化剂为重量比为1:1.1:0.07的烯丙基丙基磺基琥珀酸双酯钠盐、烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚和蔗糖脂肪酸酯。上述乳化剂能够在两相界面形成的界面膜，能保护有机硅氧烷不易被水解和缩聚，使得乳液聚合反应的能正常进行，降低凝胶率低和变蓝时间，提高聚合物粒子的聚合度和聚合速率，且使制得乳化乳液的稳定性较好，同时该乳化剂的合理组合能够阻止多余的引发剂在乳液水相中起电解质而增大乳液中水相电解质的浓度，维持乳化乳液中的聚合物粒子间的排斥力，避免增大乳化乳液中聚合物粒子的平均粒径，增强乳化乳液的渗透性、降低乳化乳液的干燥时间，提高干燥后涂层的附着力和抗冲击性能。
实施例2：
外墙隔热涂料，包括如下成分及其重量份：改性丙烯酸酯乳液30份、改性硅溶胶13份、二氧化硅气凝胶粉0.08份、石墨烯0.28份、纳米氧化锌5份、滑石粉2.5份、云母粉2.5份、锐型钛白粉4份、白碳黑1.5份、乳化剂0.13份、成膜剂0.1份、分散剂0.12份、消泡剂0.06份、增稠剂0.35份、水9份。二氧化硅气凝胶粉的粒径为25-32nm，所述二氧化硅气凝胶粉和石墨烯的比例为1:3.5。
外墙隔热涂料的制备方法，包括改性丙烯酸酯乳液制备、改性硅溶胶制备、涂料制备，其具体步骤为：
1）改性丙烯酸酯乳液制备：将去离子水、混合单体重量0.3%的混合单体、过硫酸铵总质量35wt%的过硫酸铵和乳化剂加入到反应釜中，在通n2、600r/min下搅拌至充分乳化，再升温至80℃，恒温至乳液变蓝后在110min内滴加完剩余过硫酸铵和混合单体，并保温45min，冷却至室温，然后最后用浓度为10%的氨水调节ph至7.5，即得含有有机硅改性丙烯酸酯的乳化乳液，备用；
2）改性硅溶胶制备：按固含量1:0.85（wt/wt）的比例将硅烷偶联剂kh-560水溶液加入至水性硅溶胶中，再加入kh-560重量0.65%的碳酸二甲酯和kh-560重量0.044%的对氨基苯乙酸，在67℃下反应4h，即得改性硅溶胶，备用；
3）涂料制备：按配方量取改性丙烯酸酯乳液、改性硅溶胶、二氧化硅气凝胶粉末、石墨烯、纳米氧化锌、滑石粉、云母片粉、锐型钛白粉、白碳黑、乳化剂、成膜剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、水，混合均匀，然后研磨3遍，过滤，出料装桶，即得隔热涂料。
改性丙烯酸酯乳液制备步骤中混合单体中甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、乙烯基三乙氧基硅烷的重量比为1:1.08:0.65:4.9。
改性丙烯酸酯乳液制备步骤中乳化剂为重量比为1:1.15:0.075的烯丙基丙基磺基琥珀酸双酯钠盐、烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚和蔗糖脂肪酸酯。
实施例3：
外墙隔热涂料，包括如下成分及其重量份：改性丙烯酸酯乳液34份、改性硅溶胶15份、二氧化硅气凝胶粉0.08份、石墨烯0.4份、纳米氧化锌7份、滑石粉3份、云母粉3份、锐型钛白粉5份、白碳黑1.8份、乳化剂0.15份、成膜剂0.13份、分散剂0.15份、消泡剂0.1份、增稠剂0.5份、水12份。二氧化硅气凝胶粉的粒径为25-32nm，所述二氧化硅气凝胶粉和石墨烯的比例为1:5。
外墙隔热涂料的制备方法，包括改性丙烯酸酯乳液制备、改性硅溶胶制备、涂料制备，其具体步骤为：
1）改性丙烯酸酯乳液制备：将去离子水、混合单体重量0.4%的混合单体、过硫酸铵总质量40wt%的过硫酸铵和乳化剂加入到反应釜中，在通n2、650r/min下搅拌至充分乳化，再升温至88℃，恒温至乳液变蓝后在115min内滴加完剩余过硫酸铵和混合单体，并保温50min，冷却至室温，然后最后用浓度为12%的氨水调节ph至8，即得含有有机硅改性丙烯酸酯的乳化乳液，备用；
2）改性硅溶胶制备：按固含量1:0.9（wt/wt）的比例将硅烷偶联剂kh-560水溶液加入至水性硅溶胶中，再加入kh-560重量0.68%的碳酸二甲酯和kh-560重量0.046%的对氨基苯乙酸，在70℃下反应5h，即得改性硅溶胶，备用；
3）涂料制备：按配方量取改性丙烯酸酯乳液、改性硅溶胶、二氧化硅气凝胶粉末、石墨烯、纳米氧化锌、滑石粉、云母片粉、锐型钛白粉、白碳黑、乳化剂、成膜剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、水，混合均匀，然后研磨3遍，过滤，出料装桶，即得隔热涂料。
改性丙烯酸酯乳液制备步骤中混合单体中甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、乙烯基三乙氧基硅烷的重量比为1:1.12:0.7:5.1。
改性丙烯酸酯乳液制备步骤中乳化剂为重量比为1:1.2:0.08的烯丙基丙基磺基琥珀酸双酯钠盐、烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚和蔗糖脂肪酸酯。
实施例4：
隔热涂料的降温性能测试：
将实施例1-3制备的隔热涂料以及立邦涂料分别涂布在2cm厚德大理石板上，图层厚度控制2mm；分别置于20cm*20cm*20cm密闭箱体中，箱体上层为玻璃，底部和四周的材质为木材，将箱体置于35-37℃的室外，内置温度计，箱体经阳光直射，2h后观测各涂层下温度计的温度，结果见表1。
本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。