专利名称：一种薄质保温隔热内墙涂料及其制备方法和施工方法
技术领域：
本发明涉及建筑涂料技术领域，具体是一种用于建筑物内墙、顶棚等部位涂装的薄质保温隔热涂料及其制备方法和施工方法。
背景技术：
目前，我国保温隔热材料在建筑业的应用市场还没有真正形成，主要有以下几方面的原因，首先，现在常用的保温隔热材料用料多、体积大，而且都需要捆绑、包扎，外面还需加上保护层才可使用，因此施工、安装、拆卸、修补都极为不便；其次，现在普遍采用的保温隔热材料的原材料品种繁多，生产工艺复杂；再者，目前广泛应用的硅酸盐隔热涂料一般干燥较慢，需厚层涂装，且耐候性和装饰性尚有待于进一步改善，往往需要涂覆罩面清漆，这使得施工复杂，限制了其在建筑保温隔热中的应用。
近年来有人在研制包装储运施工简便、工程费用低且具有较好的保温隔热性能的隔热保温涂料方面作了不少探索性的工作。空心微珠由于其导热系数低、热稳定性好、耐化学腐蚀等特性而成为隔热材料的新宠。现有技术中有许多使用空心微珠的涂层，例如CN 1115324A中公开了一种轻型无石棉耐高温绝热涂料，其中除以少量空心玻璃微珠作隔热材料之外，还以海泡石绒、膨胀珍珠岩作隔热材料，这种涂料属于厚隔热层。CN 1124756A中公开了一种干粉保温隔热涂料，以重量百分比计，该涂料含有20～37.50％珍珠岩、10.50～25％石棉绒、1～8.30％耐高温胶粘剂、1～12.50％海泡石、1.25～4.20％玻璃微珠、10.50～18.75％硅酸铝、3.50～8.30％硅藻土、2～8.30％渗透剂T、4.20～10.50％漂珠、3.50～4.50％聚乙烯醇缩甲醛水溶液。该专利申请中，除以空心微珠漂珠作隔热材料外，还以珍珠岩、石棉绒、海泡石和硅藻土作隔热材料。这种涂料也属于厚隔热层。专利200410048047.1公开了一种隔热涂料及其制备方法，该专利申请在隔热涂料成份中加入了重量百分比为1.0～30％的空心陶瓷隔热材料，所用的空心陶瓷隔热材料的主要成份为二氧化硅、三氧化二铝。该涂料适合于各种车辆、船舶、石油化工中的各类罐、槽、管道外表，以及各类建筑物的外墙、帐篷、蓬布的外表隔热、装饰涂装使用。以上专利申请中用到的隔热材料空心微珠，如漂珠、空心陶瓷微珠，主要成份为二氧化硅、三氧化二铝，粒径在1～400μm间，颜色通常为灰白或灰色，壁较厚，具有较高的抗压强度。虽然这种厚壁的空心微珠能增强涂料的硬度、耐洗刷性能和耐磨性，但用在隔热保温涂料中，隔热保温效果还不是很理想，所以漆膜一般要在3mm以上才能提供较好的隔热保温效果；而且采用这种空心微珠无法制得纯白色的涂料，涂料即使经调色后，色调也过暗，不适合作为建筑物内墙隔热面漆使用。
发明内容
本发明的目的之一在于针对现有技术的不足，提供一种整体装饰效果好、导热系数低、保温隔热性能好，用量明显减少、施工简单、阻燃性和热变形温度得以提高的涂料。
本发明的目的之二在于提供一种上述涂料的制备方法。
本发明的目的之三在于提供一种上述涂料的施工方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现。
一种薄质保温隔热涂料内墙涂料，其特征在于，按重量百分比计，该涂料的组成及配比表示如下苯丙乳液 28～35％钛白粉8～13％填料 10～18％硼硅酸岩空心微珠 6～12％水性纳米抗污剂0.5～2％消泡剂0.3～0.5％润湿剂0.15～0.25％增稠剂0.25～1.0％流变剂0.4～0.8％防霉杀菌剂0.4～0.6％pH调节剂 0.1～0.3％分散剂0.5～0.7％防冻剂2～3％
成膜助剂1.2～2.0％水 18～30％。
所述苯丙乳液为成膜物质，固含量为48～52％，优选苯丙弹性乳液，可为涂层提供优良的伸长率、粘结力、耐沾污性和耐水性。
所述钛白粉选自金红石型钛白粉或锐钛型钛白粉中的任意一种或两种。
所述填料选自重钙或石英粉或硅灰石中的任意一种或几种，填料粒径为12～25μm，即目数在700～1400目之间。本发明所选填料吸油量低，可减少乳液用量。
所述硼硅酸岩空心微珠是一种中空、薄壁的白色球形粉体，主要成份为二氧化硅和三氧化二硼，内部为真空状或为含有惰性气体的泡状。它的壁越薄，空心率越高，真实密度越小，导热系数越低。硼硅酸岩空心微珠能在物体表面形成一层致密的真空层或惰性气体层，有效隔绝空气中热辐射的传导。涂料中硼硅酸岩空心微珠添加量越多，所制备的涂料的密度越小，涂层的孔隙率越大，导热系数越低，隔热效果越好，其添加量在8％以上，涂料密度在0.7g/cm3以下。优选粒径为20～120μm，壁厚为1～2μm，真实密度为0.1～0.2g/cm3的硼硅酸岩空心微珠，添加量为配方总重量百分比的6～12％。所选的此种粒径的硼硅酸岩空心微珠壁薄，抗压强度不高，约为1.5～5MPa。
所述水性纳米抗污剂为含氟乳液或含氟表面活性剂；含氟乳液是氟化丙烯酸酯与丙烯酸的共聚乳液，其氟含量为15～20％，数均相对分子量为40000～50000，玻璃化温度为-15℃～-13℃；所述含氟表面活性剂包括全氟丙基烷基磺酸钠、全氟烷基苯磺酸钠、含氟聚氧乙烯磺酸钠。水性纳米抗污剂在乳液成膜时，可以迁移到涂层的表面，实现自分层的目的，从而提高涂膜的耐沾污能力。但其用量过高时，会使涂膜的力学性能降低；过少时，对漆膜表面性能的改善不明显，因此优选用量为0.5～2％。
所述增稠剂为羟乙基纤维素或疏水改性碱膨胀型增稠剂之中的任意一种。所述流变剂为非离子型无溶剂聚氨酯流变改性剂。羟乙基纤维素或疏水改性碱膨胀型增稠剂在制颜料浆前期加，一方面为制浆提供适宜的粘度，另一方面可保证所制备涂料的储存稳定性；非离子型无溶剂聚氨酯流变改性剂在调漆阶段添加，为涂料提供良好的涂刷性和流平性。
所述润湿剂为烷基芳基聚醚液体或烷芳基聚醚醇液体。
所述分散剂为聚丙烯酸胺盐水溶液或丙烯酸胺盐水溶液。在涂料制备过程中，上述润湿剂和分散剂能充分润湿和分散颜填料，使涂料具有很好的遮盖力、着色力和稳定性，且起泡倾向低。
所述消泡剂选自矿物油消泡剂或有机硅消泡剂之中的任意一种或两种。
所述防霉杀菌剂选自TPN(2，4，5，6-四氯间苯二腈)或TBZ[2-(4-噻唑基)苯并咪唑]或BIT(1，2-苯并异噻唑啉-3-酮)系列产品。
所述防冻剂选自丙二醇或丙三醇中的任意一种或两种。
所述成膜助剂为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯，其商品名为Texanol，其作用是可以降低涂料的成膜温度，提高漆膜的附着力和耐擦洗性能，防止涂层龟裂，增强涂料的流动性，减少颜料的絮积，提高漆膜的耐水性，增强其贮存稳定性。
所述pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，这是一种低分子量有机胺，其商品名为AMP-95，与氨水及其它用于中和的有机胺化合物相比，具有极低的挥发性，可长期地保持体系pH值和黏度的稳定，提高产品的贮存稳定性及包装桶、罐的抗腐蚀性能，且对颜、填料具有极佳的润湿分散性能。
本发明所述涂料的制备方法如下(a)预混合按上述配方量，将占总水量的70～80％的水加入分散缸中，然后将润湿剂、分散剂、1/2的消泡剂、防霉杀菌剂、增稠剂、pH调节剂加入水中，以300～500转/分的搅拌速率低速搅拌10～15分钟，形成均匀溶液；(b)分散研磨按配方量将钛白粉和填料加入到上述均匀溶液中，以1200～1500转/分的搅拌速率高速分散15～20分钟，制成均匀浆料；(c)调漆在调漆缸中，按配方量加入上述浆料、苯丙乳液、成膜助剂、防冻剂、流变剂和水性纳米抗污剂，搅拌均匀，然后将硼硅酸岩空心微珠等分为2～3份，分2～3次加入，每次以200～300转/分的搅拌速率低速搅拌均匀后再加余下的硼硅酸岩空心微珠，最后加余下的消泡剂和水，搅拌均匀；(d)包装。
添加硼硅酸岩空心微珠时，需采取两次或三次加入法，也就是每次加入总量的1/2或1/3，因为硼硅酸岩空心微珠极轻，分批加入能很好的避免其漂浮到空气中和使分散更容易。空心微珠壁薄，抗剪切力低，为了完全发挥空心的特性，要采用尽量低剪切的搅拌设备，搅拌速度一定要在300转/分以下，否则微珠一旦破坏，就没有作用了。因为微珠球形、流动性好，微珠之间的摩擦力也不大，所以分散容易，3～5分钟就可以润湿完全。
本发明薄质保温隔热内墙涂料的一种施工方法，其特征在于，先将所述涂料搅拌均匀，然后直接在合格的基材上，采用高压无气喷涂法喷涂，涂层厚度为0.3～1mm。
本发明薄质保温隔热内墙涂料对合格的基材要求为平整、坚实、洁净，表面无油污、浮尘、疏松颗粒以及无霉菌、苔藻、油污等污染物。所述涂料可以采用辊涂、刷涂、喷涂法施工，优选高压无气喷涂法。无气喷涂法与一般喷涂原理不同，是通过一台增压泵(一般为柱塞泵)，使涂料增压至210kg/cm2甚至更高的高压，获得高压的涂料通过高压管到特殊的高压枪，并从特殊的喷嘴释放压力达到分散雾化的目的，高速地涂在被涂物上。由于涂料雾化不需压缩空气，所以称之为无空气喷涂。采用高压无空气喷涂，一方面可使喷涂后的涂层厚度均匀，硼硅酸岩空心微珠能在物体表面形成更加致密的真空层或惰性气体层，使涂层的隔热效果更好；另一方面，相比空气喷涂法，可以大大减少硼硅酸岩空心微珠的破损，最大效发挥其空心的特性。
采用高压无空气设备进行喷涂，涂层厚度设计小于0.5mm时，采用单层喷涂，一般第一遍先喷涂小于0.25mm的厚度，移动时再交叉30％，单层喷涂施工最少应进行十字喷涂法(即喷涂方向按先左右喷涂，再上下补喷)各一遍；涂层厚度设计大于0.5mm时，应采用多涂层结构施工，第一层的厚度应小于0.4mm，以后每层的厚度应小于0.5mm。多涂层施工时，必需等前一层完全干燥后方可进行后续施工，逐层施工直至需要的厚度。由于按照上述重量比制备的涂料斯托默粘度大于120KU(23℃)，所选择的喷枪喷嘴孔径应相对大些，也使得出漆量相对大些，所得漆层更厚，涂装效率更高。上述高压无空气喷涂法所用喷枪喷嘴孔径为0.6～0.8mm，雾化压力为15～18MPa，喷涂时雾化后的涂料成60度扇形喷出。
该涂料与目前市场上的隔热材料相比，具有以下特点1、整体装饰效果好涂料为白色，也可以依需要调成各种颜色；漆膜没有接缝，无需其他饰面层。
2、本发明产品导热系数低(0.04～0.08w/m.k)，居室温度冬季可提高5～8℃，夏季可降低3～5℃。由于保温隔热性能好，因而用量明显减少，所需保温厚度0.3～1.0mm厚，墙体大大减薄；且涂料密度小，可减轻整个楼体自重，降低基础造价费用。
3、硼硅酸岩空心微珠熔点高、高温下不分解，可提高涂料的阻燃性和热变形温度。
4、通过采用高压无空气喷涂法施工，所得涂层均匀致密，具有更好的隔热保温效果，且单层喷涂涂膜厚度可达0.3～0.5mm，涂装效率高。
5、本发明产品包装、储运、施工简便，工程费用低。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，这些实施例并不用来限定本发明的保护范围。
实施例1金红石型钛白粉10％，700目重质碳酸钙8％，800目石英粉6％，苯丙弹性乳液Acronal Flex SC 138为30％，硼硅酸岩空心微珠K1为9％，水性纳米抗污剂NZW-I为2％，增稠剂ACRYSOLTMTT-935为1.0％，流变剂ACRYSOLTMRM-2020NPR为0.6％，润湿剂TritonX-405为0.2％，分散剂GA40为0.7％，防霉杀菌剂TM-8为0.4％，消泡剂NXZ 0.4％，pH调节剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.15％，成膜助剂2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯1.5％，防冻剂丙三醇2.5％，水27.55％。
上述苯丙弹性乳液Acronal Flex SC 138为德国巴斯夫公司的一种丙烯酸酯和苯乙烯共聚的水性分散体胶乳，其固含量为49～51％，23℃时的粘度约1000～3000mPa.s，颗粒平均直径0.1μm，干膜23℃时的最大延伸率约500％，具有优异的弹性、耐水性和耐碱性。
上述K1为美国3M公司的一种碱石灰硼硅酸岩空心微珠，其含二氧化硅73％、三氧化二硼8％，氧化钠5％，真实密度为0.125g/cm3，平均粒径为65μm，抗压强度为1.72MPa，导热系数为0.047w/m.k。
上述水性纳米抗污剂NZW-I为北京首创纳米科技有限公司的一种含氟乳液纳米抗污剂；上述增稠剂ACRYSOLTMTT-935为美国罗门哈斯公司的一种疏水改性碱膨胀型增稠剂；上述流变剂ACRYSOLTMRM-2020NPR为罗门哈斯公司的一种非离子型无溶剂聚氨酯流变改性剂；上述润湿剂TritonX-405为联合碳化有限公司的一种主要成分为一种烷芳基聚醚醇表面活性剂；上述分散剂GA40为Ciba公司的一种聚丙烯酸胺盐水溶液分散剂；上述TM-8是一种广谱杀菌防霉剂，其主要活性成分为1，2-苯并异噻唑啉-3-酮，临安环宇特种助剂厂可提供；上述消泡剂NXZ为Henkel公司的矿物油消泡剂。
上述涂料配制工艺步骤为(a)预混合按上述重量百分比称取各种物料，将占总水量的77％的水加入分散缸中，然后将润湿剂、分散剂、1/2的消泡剂、防霉杀菌剂、增稠剂、pH调节剂加入水中，以300～500转/分的搅拌速率低速搅拌10～15分钟，形成均匀溶液；(b)分散研磨将计量的金红石型钛白粉，700目重质碳酸钙，800目石英粉加入到上述均匀溶液中，以1200～1500转/分的搅拌速率高速分散15～20分钟，制成均匀浆料；(c)调漆在调漆缸中，加入上述浆料，将计量的苯丙弹性乳液、成膜助剂、防冻剂、流变剂和水性纳米抗污剂加入上述浆料中，搅拌均匀，然后将硼硅酸岩空心微珠等分为2～3份，分2～3次加入，每次以200～300转/分的搅拌速率低速搅拌均匀后再加余下的硼硅酸岩空心微珠，最后加余下的消泡剂和水，搅拌均匀；(d)包装。
用毛刷在一次性200ML饮水杯(材质为聚丙烯)的整个外表面涂布按照上述重量比制备的涂料，涂层干膜0.2mm厚。往杯内装水140克，将杯子置于HH数显恒温水浴锅中，锅中的水位高过杯内的水位，并将水浴锅温度调节仪设置的温度定为99℃。在水浴锅中的水从室温升至99℃过程中，测量饮水杯内外的水温。测量数据列于表1。从表中可见，该涂料涂刷0.2mm厚，可使内外温度相差4～5℃，隔热效果明显。
表1饮水杯内外水温比较
实施例2金红石型钛白粉3％，锐钛型钛白粉8％，1250目硅灰石14％，苯丙乳液34％，硼硅酸岩空心微珠QH-500为12％，水性纳米抗污剂NZW-I为1％，增稠剂NATROSOL PLUS 330为0.3％，流变剂ACRYSOLTMRM-2020NPR为0.6％，润湿剂TRITON CF-10为0.2％，分散剂A40为0.7％，防霉杀菌剂2，4，5，6-四氯间苯二腈为0.4％，消泡剂CF246为0.4％，pH调节剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.15％，成膜助剂2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯1.6％，防冻剂丙二醇1.5％，防冻剂丙三醇1.0％，水21.15％。
上述QH-500为秦皇岛秦皇玻璃有限公司的一种硼硅酸岩空心微珠，其真实密度为0.14～0.15g/cm3，粒径为20～50μm，抗压强度为2～4MPa。
上述增稠剂NATROSOL PLUS330为美国赫克力士化工公司的疏水改性羟乙基纤维素；上述润湿剂TRITON CF-10为联合碳化有限公司的一种主要成分为烷基芳基聚醚的表面活性剂；上述分散剂A40为Ciba公司的一种丙烯酸胺盐水溶液分散剂；上述消泡剂CF246为英国布莱克本化学公司的一种非离子型的，含矿物烃、二氧化硅及表面活性剂的泡沫抑制剂。
涂料制备工艺重复实施例1的步骤。
将按上述重量比制备的涂料用镀锌铁片(1×110×210mm)进行隔热试验。镀锌铁片均作了底涂处理。一块铁片上采用高压无空气喷涂法喷0.4mm厚，另一块铁片刷涂0.4mm厚。用无气喷涂法喷涂前，先将上述制备的涂料搅拌均匀，然后直接在铁片上，采用单层喷涂，第一遍先按左右方向喷涂0.20mm的厚度，移动时再交叉30％，第二遍按上下方向喷涂0.20mm的厚度，移动时再交叉30％，涂层厚度为0.4mm。上述高压无空气喷涂法所用喷枪喷嘴孔径为0.8mm，雾化压力为17MPa。
涂层隔热效果测试使用两个125瓦红外线灯泡，距离铁片15厘米，照射30分钟，然后测试两块铁片的表面温度和反面温度。喷涂的铁片正反面温差为25.4℃，而另一块刷涂的铁片两面温度之差为16℃。可见高压无空气喷涂的涂层隔热效果比刷涂的涂层的隔热效果好。
权利要求
1.一种薄质保温隔热内墙涂料，其特征在于，按重量百分比计，该涂料的组成及配比表示如下苯丙乳液 28～35％钛白粉8～13％填料 10～18％硼硅酸岩空心微珠 6～12％水性纳米抗污剂0.5～2％消泡剂0.3～0.5％润湿剂0.15～0.25％增稠剂0.25～1.0％流变剂0.4～0.8％防霉杀菌剂0.4～0.6％pH调节剂 0.1～0.3％分散剂0.5～0.7％防冻剂2～3％成膜助剂 1.2～2.0％水18～30％。
2.根据权利要求1所述的一种薄质保温隔热内墙涂料，其特征在于，所述硼硅酸岩空心微珠主要成分为二氧化硅和三氧化二硼，粒径为20～120μm，壁厚为1～2μm，真实密度为0.1～0.2g/cm3。
3.根据权利要求1所述的一种薄质保温隔热内墙涂料，其特征在于，所述苯丙乳液为苯丙弹性乳液，固含量为48～52％。
4.根据权利要求1所述的一种薄质保温隔热内墙涂料，其特征在于，所述钛白粉选自金红石型钛白粉或锐钛型钛白粉中的任意一种或两种；所述填料选自粒径为12～25μm的重钙或石英粉或硅灰石中的任意一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种薄质保温隔热内墙涂料，其特征在于，所述增稠剂为羟乙基纤维素或疏水改性碱膨胀型增稠剂之中的任意一种；所述流变剂为非离子型无溶剂聚氨酯流变改性剂。
6.一种如权利要求1所述的薄质保温隔热内墙涂料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤(a)预混合将占总水量的70～80％的水加入分散缸中，然后将润湿剂、分散剂、1/2的消泡剂、防霉杀菌剂、增稠剂、pH调节剂加入水中，以300～500转/分的搅拌速率低速搅拌10～15分钟，形成均匀溶液；(b)分散研磨将钛白粉和填料加入到上述均匀溶液中，以1200～1500转/分的搅拌速率高速分散15～20分钟，制成均匀浆料；(c)调漆在调漆缸中，加入上述浆料、苯丙乳液、成膜助剂、防冻剂、流变剂和水性纳米抗污剂，搅拌均匀，然后将硼硅酸岩空心微珠等分为2～3份，分2～3次加入，每次以200～300转/分的搅拌速率低速搅拌均匀后再加余下的硼硅酸岩空心微珠，最后加余下的消泡剂和水，搅拌均匀；(d)包装。
7.一种如权利要求1所述的薄质保温隔热内墙涂料的施工方法，其特征在于，先将所述涂料搅拌均匀，然后直接在合格的基材上，采用高压无气喷涂法喷涂，涂层厚度为0.3～1mm。
8.根据权利要求7所述的薄质保温隔热内墙涂料的一种施工方法，其特征在于，涂层厚度小于0.5mm，采用单层喷涂，第一遍先喷涂小于0.25mm的厚度，移动时再交叉30％喷涂，单层喷涂施工最少进行十字喷涂法各一遍。
9.根据权利要求7所述的薄质保温隔热内墙涂料的一种施工方法，其特征在于，涂层厚度大于0.5mm，采用多涂层结构施工，第一层的厚度小于0.4mm，以后每层的厚度小于0.5mm，且等前一层完全干燥后再进行后续施工，逐层施工至需要的厚度。
10.根据权利要求7所述的薄质保温隔热内墙涂料的一种施工方法，其特征在于，所述高压无空气喷涂法所用喷枪喷嘴孔径为0.6～0.8mm，雾化压力为15～18MPa。
全文摘要
本发明公开了一种薄质保温隔热内墙涂料，以重量百分比计，该涂料构成包括28～35％苯丙乳液、8～13％钛白粉、10～18％填料、6～12％硼硅酸岩空心微珠、0.5～2％水性纳米抗污剂、0.3～0.5％消泡剂等。上述硼硅酸岩空心微珠是一种中空、薄壁的白色球形粉体，主要成份为二氧化硅和三氧化二硼，其真实密度小、导热系数低。本发明还公开了上述涂料的制备方法和施工方法。本发明制备的涂料，导热系数为0.04～0.08w/m.k。上述涂料采用高压无气喷涂法施工，所用喷枪喷嘴孔径0.6～0.8mm，雾化压力15～18MPa，涂层0.3～1.0mm厚时，所得涂层均匀致密、整体无缝，具有良好的保温隔热效果。上述涂料特别适用于建筑物内墙、顶棚等部位涂装。
文档编号C09D5/18GK101085892SQ200710028409
公开日2007年12月12日 申请日期2007年5月31日 优先权日2007年5月31日
发明者张伶俐, 周子鹄, 朱庆坚, 李赉周 申请人:广州秀珀化工有限公司