本发明涉及功能涂料技术领域，尤其涉及一种隔热保温涂料及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着我国城市化建设进程的不断加快，各类建筑工程随之增多，这在一定程度上推动了隔热保温材料的发展，各种性能优良的新型隔热保温材料相继问世，并且很快获得了业内人士的一致认可。保温隔热材料的使用是保持室内温度恒定，增大室内外的温差，创造适宜的室内热环境和节约能源的一项重要措施。
建筑隔热材料中建筑隔热保温涂料因使用方便、隔热效果好及经济可行等优点而越来越受到人们的青睐。这类材料不仅可以实现涂料原有的装饰、保护和防霉等功能，还能够起到隔热保温作用。现有技术中的隔热保温涂料多采用丙烯酸树脂、聚酯树脂、氟硅树脂、环氧树脂等作为成膜物质，外添加保温隔热助剂形成，这类涂料虽然具有一定的隔热效果，但是其主体成膜物质比较单一，涂料的综合性能不够优异；绝热性能和储存稳定性差，施工不方便，隔热方式单一，很不适应建筑业的发展。除此之外，市面上的隔热保温涂料还普遍存在着防水性能和附着力差、易开裂脱落、储存稳定性不佳、价格昂贵、施工不方便、耐候性和隔热保温性能有待进一步提高的缺陷。
申请号为201010230484.0的中国发明专利公开了一种隔热保温涂料，属于建筑物的外墙涂料技术领域，主要技术特征是，按照以下原料及重量份配制：乳液20份～25份，钛白粉10份～15份，重钙10份～15份，硅灰石10份～15份，高岭土10份～15份，分散剂0.6份～0.8份，润湿剂0.1份～0.3份，纤维素0.1份～0.3份，流平剂0.2份～0.3份，增稠剂0.6份～0.8份，ph值调节剂0.1份～0.2份，盈速粒18份～22份，水10份～20份。该发明隔热保温涂料由于采用的外护层盈速粒，具有反射隔热的作用。该发明具有隔热保温性能好、施工方便、施工周期短、美观、坚固等优点。然而，该涂料耐候性、耐化学品性能、耐久性以及粘附性能有待进一步提高。
本领域仍需要一种综合性能佳，隔热保温效果更好，性能稳定性和耐水性更佳，与基材的附着力更强，使用寿命更长的隔热保温涂料。
技术实现要素：
本发明的发明目的是提供一种综合性能佳，隔热保温效果更好，性能稳定性和耐水性更佳，与基材的附着力更强，使用寿命更长的隔热保温涂料；同时，本发明还提供一种所述隔热保温涂料的制备方法，该制备方法简单，施工方便，劳动强度低，劳动环境好，设备投资低，生产效率高，适合连续工业化生产。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种隔热保温涂料，其特征在于，是由如下重量份的各原料制成：改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳8-10份、亲水性分子筛3-5份、端氨基超支化聚苯并咪唑30-40份、磺化聚苯并咪唑10-20份、无机填料30-40份、消泡剂2-4份、分散剂1-3份、溶剂10-15份。
优选的，所述溶剂为环己酮、甲基异丁基酮、n-甲基吡咯烷酮、丙二醇甲醚中的一种或几种。
优选的，所述分散剂为六偏磷酸钠和/或聚羧酸钠盐；所述消泡剂为磷酸三丁酯、消泡剂德谦3100、消泡剂byk088中的一种或几种。
优选的，所述无机填料为双飞粉、滑石粉、伊利石粉、硅藻土中的至少一种。
优选的，所述无机填料的粒径为1000-1200目。
优选的，所述磺化聚苯并咪唑为按照申请号为201410015982.8的中国发明专利实施例4的方法制成的磺化聚苯并咪唑。
优选的，所述端氨基超支化聚苯并咪唑为按照申请号为201010210204.x的中国发明专利实施例的方法制成的端氨基超支化聚苯并咪唑。本发明的一个实施例中，所述端氨基超支化聚苯并咪唑为第三代产品。
优选的，所述亲水性分子筛为按照申请号为201410038851.5的中国发明专利实施例1的方法制成的亲水性分子筛。
优选的，所述改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳的制备方法，包括：将内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳分散于有机溶剂中，然后向其中加入乙烯基三乙氧基硅烷、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、n-三羟甲基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐、引发剂，在惰性气体氛围，70-80℃下搅拌反应4-6小时，后依次经过离心、乙醇洗涤，干燥，研磨过1200-1500目筛，得到改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳。
优选的，所述内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳、有机溶剂、乙烯基三乙氧基硅烷、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、n-三羟甲基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐、引发剂的质量比为(3-5):(20-30):(0.2-0.3):0.3:0.3:0.2:(0.1-0.3):(0.01-0.02)。
优选的，所述有机溶剂为二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
优选的，所述内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳为内嵌三氧化二铁中空纳米颗粒的泡沫碳，制备方法参见申请号为201510448651.1的中国发明专利实施例1。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述隔热保温涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合，在1200-1500转/分钟的转速下，分散25-35分钟，接着通过研磨机研磨至细度为30μm以下，后熟化2-4天，取样检验，合格后过筛包装，制得成品。
本发明提供的一种隔热保温涂料的制备方法，该制备方法简单，施工方便，劳动强度低，劳动环境好，设备投资低，生产效率高，适合连续工业化生产。
本发明提供的一种隔热保温涂料，克服了现有技术中的隔热保温涂料多采用丙烯酸树脂、聚酯树脂、氟硅树脂、环氧树脂等作为成膜物质，外添加保温隔热助剂形成，这类涂料虽然具有一定的隔热效果，但是其主体成膜物质比较单一，涂料的综合性能不够优异；绝热性能和储存稳定性差，施工不方便，隔热方式单一，很不适应建筑业的发展；除此之外，市面上的隔热保温涂料还普遍存在着防水性能和附着力差、易开裂脱落、储存稳定性不佳、价格昂贵、施工不方便、耐候性和隔热保温性能有待进一步提高的缺陷；通过各组分协同作用，使得制成的涂料综合性能佳，隔热保温效果更好，性能稳定性和耐水性更佳，与基材的附着力更强，使用寿命更长。
本发明提供的一种隔热保温涂料，添加的改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳，结合了金属氧化物的辐射隔热和中空结构、泡沫结构的阻隔性隔热，各种保温隔热方式协同作用使得保温隔热效果得到明显改善。通过表面改性，使得封孔，不形成对流，有效封存导热率低的空气，进而进一步改善隔热保温性能；与亲水性分子筛协同作用，不仅改善了涂层的机械力学强度，还能使得保温隔热效果更好。
本发明提供的一种隔热保温涂料，添加的改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳表面修饰有由乙烯基三乙氧基硅烷、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、n-三羟甲基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐发生共聚反应形成的聚合物，该聚合物分子链上含有较多的活性羟基和离子盐基团，能有效改善其成膜性能及与基材之间的粘附性能；其上的环氧基能与端氨基超支化聚苯并咪唑上的氨基在固化阶段发生开环反应；其上的咪唑盐基团易通过离子交换与磺化聚苯并咪唑上的磺酸基连接，使得各组分形成三维网络结构，有效改善了涂层的综合性能，使得其耐水性能更好，保温隔热效果更佳。引入的咪唑盐结构，能改善抗静电和抗菌性能。
本发明提供的一种隔热保温涂料，以端氨基超支化聚苯并咪唑、磺化聚苯并咪唑为成膜物质，耐候性佳，阻燃防火性能好，超支化结构和磺化结构的引入，改善了其附着性能和与其它组分之间的相容性；另外，还能增强涂层韧性，使得涂层综合性能更佳。端氨基超支化聚苯并咪唑、磺化聚苯并咪唑均含有聚苯并咪唑结构，相容性好，不易出现裂纹、脱落。
具体实施方式
下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。
一种隔热保温涂料，其特征在于，是由如下重量份的各原料制成：改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳8-10份、亲水性分子筛3-5份、端氨基超支化聚苯并咪唑30-40份、磺化聚苯并咪唑10-20份、无机填料30-40份、消泡剂2-4份、分散剂1-3份、溶剂10-15份。
所述溶剂为环己酮、甲基异丁基酮、n-甲基吡咯烷酮、丙二醇甲醚中的一种或几种。
所述分散剂为六偏磷酸钠和/或聚羧酸钠盐；所述消泡剂为磷酸三丁酯、消泡剂德谦3100、消泡剂byk088中的一种或几种。
所述无机填料为双飞粉、滑石粉、伊利石粉、硅藻土中的至少一种。
所述无机填料的粒径为1000-1200目。
所述磺化聚苯并咪唑为按照申请号为201410015982.8的中国发明专利实施例4的方法制成的磺化聚苯并咪唑。
所述端氨基超支化聚苯并咪唑为按照申请号为201010210204.x的中国发明专利实施例的方法制成的端氨基超支化聚苯并咪唑。本发明的一个实施例中，所述端氨基超支化聚苯并咪唑为第三代产品。
所述亲水性分子筛为按照申请号为201410038851.5的中国发明专利实施例1的方法制成的亲水性分子筛。
所述改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳的制备方法，包括：将内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳分散于有机溶剂中，然后向其中加入乙烯基三乙氧基硅烷、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、n-三羟甲基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐、引发剂，在惰性气体氛围，70-80℃下搅拌反应4-6小时，后依次经过离心、乙醇洗涤，干燥，研磨过1200-1500目筛，得到改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳。
所述内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳、有机溶剂、乙烯基三乙氧基硅烷、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、n-三羟甲基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐、引发剂的质量比为(3-5):(20-30):(0.2-0.3):0.3:0.3:0.2:(0.1-0.3):(0.01-0.02)。
所述有机溶剂为二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
所述内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳为内嵌三氧化二铁中空纳米颗粒的泡沫碳，制备方法参见申请号为201510448651.1的中国发明专利实施例1。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述隔热保温涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合，在1200-1500转/分钟的转速下，分散25-35分钟，接着通过研磨机研磨至细度为30μm以下，后熟化2-4天，取样检验，合格后过筛包装，制得成品。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
（1）本发明提供的一种隔热保温涂料的制备方法，该制备方法简单，施工方便，劳动强度低，劳动环境好，设备投资低，生产效率高，适合连续工业化生产。
（2）本发明提供的一种隔热保温涂料，克服了现有技术中的隔热保温涂料多采用丙烯酸树脂、聚酯树脂、氟硅树脂、环氧树脂等作为成膜物质，外添加保温隔热助剂形成，这类涂料虽然具有一定的隔热效果，但是其主体成膜物质比较单一，涂料的综合性能不够优异；绝热性能和储存稳定性差，施工不方便，隔热方式单一，很不适应建筑业的发展；除此之外，市面上的隔热保温涂料还普遍存在着防水性能和附着力差、易开裂脱落、储存稳定性不佳、价格昂贵、施工不方便、耐候性和隔热保温性能有待进一步提高的缺陷；通过各组分协同作用，使得制成的涂料综合性能佳，隔热保温效果更好，性能稳定性和耐水性更佳，与基材的附着力更强，使用寿命更长。
（3）本发明提供的一种隔热保温涂料，添加的改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳，结合了金属氧化物的辐射隔热和中空结构、泡沫结构的阻隔性隔热，各种保温隔热方式协同作用使得保温隔热效果得到明显改善。通过表面改性，使得封孔，不形成对流，有效封存导热率低的空气，进而进一步改善隔热保温性能；与亲水性分子筛协同作用，不仅改善了涂层的机械力学强度，还能使得保温隔热效果更好。
（4）本发明提供的一种隔热保温涂料，添加的改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳表面修饰有由乙烯基三乙氧基硅烷、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、n-三羟甲基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐发生共聚反应形成的聚合物，该聚合物分子链上含有较多的活性羟基和离子盐基团，能有效改善其成膜性能及与基材之间的粘附性能；其上的环氧基能与端氨基超支化聚苯并咪唑上的氨基在固化阶段发生开环反应；其上的咪唑盐基团易通过离子交换与磺化聚苯并咪唑上的磺酸基连接，使得各组分形成三维网络结构，有效改善了涂层的综合性能，使得其耐水性能更好，保温隔热效果更佳。引入的咪唑盐结构，能改善抗静电和抗菌性能。
（5）本发明提供的一种隔热保温涂料，以端氨基超支化聚苯并咪唑、磺化聚苯并咪唑为成膜物质，耐候性佳，阻燃防火性能好，超支化结构和磺化结构的引入，改善了其附着性能和与其它组分之间的相容性；另外，还能增强涂层韧性，使得涂层综合性能更佳。端氨基超支化聚苯并咪唑、磺化聚苯并咪唑均含有聚苯并咪唑结构，相容性好，不易出现裂纹、脱落。
实施例1
实施例1提供一种隔热保温涂料，其特征在于，是由如下重量份的各原料制成：改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳8份、亲水性分子筛3份、端氨基超支化聚苯并咪唑30份、磺化聚苯并咪唑10份、无机填料30份、消泡剂2份、分散剂1份、溶剂10份。
所述溶剂为环己酮；所述分散剂为六偏磷酸钠；所述消泡剂为磷酸三丁酯；所述无机填料为双飞粉；所述无机填料的粒径为1000目；所述端氨基超支化聚苯并咪唑为第三代产品。
所述改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳的制备方法，包括：将内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳分散于有机溶剂中，然后向其中加入乙烯基三乙氧基硅烷、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、n-三羟甲基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐、引发剂，在惰性气体氛围，70℃下搅拌反应4小时，后依次经过离心、乙醇洗涤，干燥，研磨过1200目筛，得到改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳。
所述内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳、有机溶剂、乙烯基三乙氧基硅烷、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、n-三羟甲基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐、引发剂的质量比为3:20:0.2:0.3:0.3:0.2:0.1:0.01；所述有机溶剂为二甲亚砜；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述惰性气体为氮气。
一种所述隔热保温涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合，在1200转/分钟的转速下，分散25分钟，接着通过研磨机研磨至细度为30μm以下，后熟化2天，取样检验，合格后过筛包装，制得成品。
实施例2
实施例2提供一种隔热保温涂料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，是由如下重量份的各原料制成：改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳8.5份、亲水性分子筛3.5份、端氨基超支化聚苯并咪唑33份、磺化聚苯并咪唑12份、无机填料33份、消泡剂2.5份、分散剂1.5份、溶剂11份；所述内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳、有机溶剂、乙烯基三乙氧基硅烷、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、n-三羟甲基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐、引发剂的质量比为3.5:23:0.23:0.3:0.3:0.2:0.15:0.012。
实施例3
实施例3提供一种隔热保温涂料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，是由如下重量份的各原料制成：改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳9份、亲水性分子筛4份、端氨基超支化聚苯并咪唑35份、磺化聚苯并咪唑15份、无机填料35份、消泡剂3份、分散剂2份、溶剂13份；所述内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳、有机溶剂、乙烯基三乙氧基硅烷、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、n-三羟甲基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐、引发剂的质量比为4:25:0.25:0.3:0.3:0.2:0.2:0.015。
实施例4
实施例4提供一种隔热保温涂料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，是由如下重量份的各原料制成：改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳9.5份、亲水性分子筛4.5份、端氨基超支化聚苯并咪唑38份、磺化聚苯并咪唑18份、无机填料38份、消泡剂3.5份、分散剂2.5份、溶剂14份；所述内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳、有机溶剂、乙烯基三乙氧基硅烷、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、n-三羟甲基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐、引发剂的质量比为4.5:28:0.28:0.3:0.3:0.2:0.27:0.018。
实施例5
实施例5提供一种隔热保温涂料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，是由如下重量份的各原料制成：改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳10份、亲水性分子筛5份、端氨基超支化聚苯并咪唑40份、磺化聚苯并咪唑20份、无机填料40份、消泡剂4份、分散剂3份、溶剂15份；所述内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳、有机溶剂、乙烯基三乙氧基硅烷、2-[3-(2h-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、n-三羟甲基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐、引发剂的质量比为5:30:0.3:0.3:0.3:0.2:0.3:0.02。
对比例1
对比例1提供一种隔热保温涂料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳。
对比例2
对比例2提供一种隔热保温涂料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加亲水性分子筛。
对比例3
对比例3提供一种隔热保温涂料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加磺化聚苯并咪唑。
对比例4
对比例4提供一种隔热保温涂料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，用内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳代替改性封孔内嵌中空纳米颗粒的泡沫碳。
将实施例1-5和对比例1-4所述保温隔热涂料样品进行性能测试，测试结果和测试方法见表1。
表1
从表1可见，本发明实施例公开的保温隔热涂料，与对比例相比，保温隔热效果更显著，附着力更大，耐水性更好，这是各组分协同作用的结果。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据依据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。