本发明属于材料领域，具体为建筑保温隔热材料和工业保温隔热材料技术领域。本发明涉及一种纳米隔热保温涂料，尤其涉及一种多功能复合型纳米反射隔热保温涂料及其制备方法。
背景技术：
随着全球非再生能源特别是石油和煤的日益枯竭，节能越来越来受到全世界的关注。资料显示，世界能源需求年增长率约为2％，近30％的能源消耗在建筑上，在发达国家，通过喷雾装置、空调和电风扇等制冷设备，这些设备的能源使用占30％以上的总能耗。在中国，这些设备消耗的能量占有的比例更高，在城市中有50％的电能被用于空调制冷或取暖。而建筑隔热保温涂料，可以有效保持室内温度，减少空调等设备的使用，降低能源消耗。
隔热涂料是一种新型的具有隔热、防晒、节能、环保等功效的功能性纳米涂料。隔热涂料，按照隔热机理的不同，可分为阻隔型隔热涂料、反射型隔热涂料及辐射型隔热涂料三类。建筑涂料和工业涂料早期主要使用的是阻隔型隔热涂料。阻隔型隔热涂料是通过阻隔热传递的方式来达到隔热效果的涂料，其原料一般是导热系数较低的材料，这些材料只能延缓但不能阻止热能的传递。反射型隔热涂料是最近几年研究较多的隔热涂料，它是通过反射一定的太阳光，降低太阳辐射的大部分能量来达到隔热效果的涂料。反射型隔热涂料的主要成分包括填料、成膜物和助剂，该涂料的关键技术是采用半导体合金粉体为填料，这些填料主要有氧化锡锑(ato)、氧化铟锡(ito)、氧化锌铝(zao)、二氧化钛(tio2)等。辐射型隔热涂料是通过辐射的方式将吸收的太阳光和热量发射到空气中，从而达到隔热效果的涂料。该涂料的关键技术是制备热发射率高的材料。
我国对纳米隔热保温涂料的研究和应用已取得了一定程度的进展，但目前还有许多问题亟待解决。其表现出的问题主要包括如下几个方面：
1、生产成本高。纳米隔热保温涂料中大部分纳米材料的合成工艺复杂，纳米粒子分散性和稳定性不佳，所需的条件及对设备的要求较高，导致工业生产成本偏高。
2、隔热性能不突出。目前市场上存在的隔热涂料，普遍使用功能性粉体、普通空心陶瓷微珠和空心玻璃微珠等填料，虽然能够满足标准要求，但是隔热原理单一，阻隔性能不佳，反射性能和辐射性能受到技术条件和纳米颗粒性能的影响，仍然具有较大的提升空间。
3、溶剂型隔热保温涂料污染严重。虽然溶剂型隔热保温涂料在涂膜强度和伸长率等物理性能方面比较突出，但voc排放量大，对环境和人体造成危害较大，不符合可持续发展的要求。
4、易污秽，耐久性差。目前大多数的隔热保温涂料的自清洁、耐沾污效果比较差，经过一段时间后，受沉积污染物的有影响，涂料隔热效果将大打折扣。因此需要定期人工清洗，这又在一定程度上增加了人工成本和造成不必要的资源浪费。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种多功能复合型纳米反射隔热保温涂料，所示涂料具有导热系数低、施工性能好、具有超强的抗沾污性能，同时附着力高，耐候性好。
本发明的另一目的在于提供一种上述多功能复合型纳米隔热保温涂料的制备方法。
为实现上述第一目的，本发明采取的技术方案为：一种多功能复合型纳米隔热保温涂料，其由如下质量百分比的材料混合而成：赛富博隔热涂料添加剂a：10～15％；赛富博隔热涂料添加剂b：10～15％；成膜物：35～60％；水：8～15％；填料：4～10％；增稠剂：1～1.5％；润湿剂：1～1.2％；消泡剂：0.5～0.8％；流平剂：0.4～0.6％；分散剂：0.5～1.5％；以及成膜助剂：0.8～1.2％。
其中，所述成膜物为纯丙烯酸乳液、硅丙烯酸乳液、苯丙烯酸乳液、聚氨酯改性丙烯酸乳液中的一种或多种；
其中，所述填料为碳酸钙、气相二氧化硅、滑石粉、煅烧高岭土、硫酸钡、二氧化硅气凝胶等中的一种或多种；
其中，所述增稠剂为碱溶胀型增稠剂、缔结型增稠剂、羟丙基甲基纤维素、有机膨润土中的一种或多种；
其中，所述润湿剂为聚醚改性(聚)二甲基硅氧烷、含氟表面活性剂聚合物、有机硅表面活性剂中的一种或几种；
其中，所述消泡剂为聚醚型消泡剂、有机硅消泡剂以及聚醚改性有机硅消泡剂中的一种或多种；
其中，所述流平剂为聚醚改性有机硅型、氟碳改性有机硅型、改性聚硅氧烷乳液、氟碳改性聚丙烯酸脂水溶液中的一种或多种；
其中，所述分散剂为阴离子型分散剂和非离子型分散剂的一种或两种。
其中，所述成膜助剂为醇酯类成膜助剂、醇醚类成膜助剂中的一种或两种。
其中，所述赛富博隔热涂料添加剂a包含有中空镀膜陶瓷微珠、纳米级二氧化钛、纳米氧化铟锡和水性有机硅乳液，其ph值为7～8；密度为0.55～0.58g/cm3，中空微珠含量(质量比)为25～27％，中空镀膜陶瓷微珠尺寸大小为1500-2500nm，voc含量小于4g/l。
其中，所述赛富博隔热涂料添加剂b包含有中空镀膜玻璃微珠、红外辐射添加剂和水性有机硅乳液，其ph值为8～9；密度为0.55～0.60g/cm3，中空微珠含量(质量比)为25～27％，中空镀膜玻璃微珠尺寸大小为1500～2500nm，voc含量小于4g/l。
为实现上述第二目的，本发明采取的技术方案为：一种多功能复合型纳米隔热保温涂料的制备方法，其包括如下工艺步骤：
(1)超声分散。根据生产配方和计划生产量计算各种填料、助剂和水性乳液、水的投料量，并逐步投入超声分散釜中，边搅拌边超声分散；
(2)研磨分散。将超声分散好的乳液转移到砂磨机中，加入计量好的研磨分散剂，继续研磨分散；
(3)加入赛富博隔热涂料添加剂a、b。将研磨好的物料转入不锈钢密闭分散釜内，依次加入计量好的赛富博隔热涂料添加剂a和b，低速搅拌分散均匀；
(4)粘度调节。根据配方加入一定量的增稠剂，调节涂料至施工粘度。
(5)取样检验。取样检测涂料的粘度、固含量、ph值、施工性能和涂抹外观等；
(6)过滤包装。对经检测合格的产品进行过滤，由包装机包装、贴好标签、码垛入库。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)多重隔热效果
兼具阻隔型隔热保温涂料、反射型隔热保温涂料和辐射型隔热保温涂料的优点，并将其有机地结合在一起，形成一种新型的高效隔热保温涂层。由于纳米级中空镀膜陶瓷微珠和玻璃微珠的存在，在各种填料和辐射助剂相互作用下，涂层导热率小于0.035w/(m·k)；能够反射几乎全波段的太阳辐射热波，包括可见光和太阳红外热辐射；半球发射率最高达0.92，按照国际标准(astme903-96)标准检测反射率可达到93.15％。
(2)施工性能好
根据不同的施工场景和技术要求，通过调节涂料粘度等技术参数，可采用喷涂、刷涂、辊涂等施工方式。涂料应用范围广，对施工环境的适应性强。
(3)超强的抗沾污
赛富博隔热涂料添加剂中含有纳米级机硅乳液，在固化成膜过程中，填料中的硅羟基与有机硅分子基团发生缩合脱水反应，在涂料表面形成一层光滑致密的有机硅氧烷膜，大大降低了灰尘、油污等在涂层表面的粘附力。下雨时，雨水会把表面的尘土带走，而不会深入涂膜表层，抗沾污性能优异。
(4)附着力高，耐候性好
隔热涂料中的有机硅树脂基团在界面能定向排列，并与基层硅酸盐类材料发生交联，形成化学键，因此大大改善了涂膜与基层之间的粘接，从而提高了涂膜的附着力。此外，硅树脂具有较好机械性能和耐久性，可有效抵御紫外线对涂膜的光氧化降解作用，增加涂层使用年限。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明多功能复合型纳米隔热保温涂料制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的重量份、体积份的相对单位为千克、升，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种多功能复合型纳米隔热保温涂料，其由如下质量百分比的材料混合而成：
赛富博隔热涂料添加剂a：11％；包含有中空镀膜陶瓷微珠、纳米级二氧化钛、纳米氧化铟锡和水性有机硅乳液，其ph值为7～8；密度为0.55～0.58g/cm3，中空微珠含量(质量比)为25～27％，中空镀膜陶瓷微珠尺寸大小为1500-2500nm，voc含量小于4g/l。
赛富博隔热涂料添加剂b：13.5％；包含有中空镀膜玻璃微珠、红外辐射添加剂和水性有机硅乳液，其ph值为8～9；密度为0.55～0.60g/cm3，中空微珠含量(质量比)为25～27％，中空镀膜玻璃微珠尺寸大小为1500～2500nm，voc含量小于4g/l。
成膜物：纯丙烯酸乳液，45％；
去离子水：16％；
填料：气相氧化硅，9.5％；
增稠剂：碱溶胀型增稠剂ase60，1.2％；
润湿剂：聚醚改性(聚)二甲基硅氧烷，1.0％；
消泡剂：聚醚型消泡剂，0.5％；
流平剂：聚醚改性有机硅，0.5％；
分散剂：十二烷基苯磺酸0.8％；
成膜助剂：十二碳醇酯，1.0％。
结合说明书附图1所示，所述多功能复合型纳米隔热保温涂料的制备工艺如下：
(1)超声分散
按照上述比例，根据计划生产量计算各种填料、助剂和水性乳液、水的投料量，并逐步投入超声分散釜中，边搅拌边超声分散；
(2)研磨分散
将超声分散好的乳液转移到砂磨机中，加入计量好的研磨分散剂，继续研磨分散；
(3)加入赛富博隔热涂料添加剂a、b
将研磨好的物料转入不锈钢密闭分散釜内，依次加入计量好的赛富博隔热涂料添加剂a和b，低速搅拌分散均匀；
(4)粘度调节
根据配方加入计量好的增稠剂，调节涂料至施工粘度。
(5)取样检验
取样检测涂料的粘度、固含量、ph值、施工性能和涂抹外观等；
(6)过滤包装
对经检测合格的产品进行过滤，由包装机包装、贴好标签、码垛入库。
根据以上配方得到的反射隔热涂料，ph值为7.2，密度1.08g/cm3，粘度15mpa·s，固含量58％，隔热系数0.041w/(m·k)，半球发射率0.88。
实施例2
一种多功能复合型纳米隔热保温涂料，其由如下质量百分比的材料混合而成：
赛富博隔热涂料添加剂a：13％；包含有中空镀膜陶瓷微珠、纳米级二氧化钛、纳米氧化铟锡和水性有机硅乳液，其ph值为7～8；密度为0.55～0.58g/cm3，中空微珠含量(质量比)为25～27％，中空镀膜陶瓷微珠尺寸大小为1500-2500nm，voc含量小于4g/l。
赛富博隔热涂料添加剂b：12％；包含有中空镀膜玻璃微珠、红外辐射添加剂和水性有机硅乳液，其ph值为8～9；密度为0.55～0.60g/cm3，中空微珠含量(质量比)为25～27％，中空镀膜玻璃微珠尺寸大小为1500～2500nm，voc含量小于4g/l。
成膜物：苯丙烯酸乳液，50％；
去离子水：14％；
填料：二氧化硅气凝胶，6％；
增稠剂：羟丙基甲基纤维素，1.0％；
润湿剂：有机硅表面活性剂，1.1％；
消泡剂：有机硅消泡剂，0.6％；
流平剂：氟碳改性有机硅，0.5％；
分散剂：脂肪醇醚硫酸钠0.8％；
成膜助剂：乙二醇单丁醚，1.0％。
结合说明书附图1所示，所述多功能复合型纳米隔热保温涂料的制备工艺如下：
(1)超声分散
按照上述比例，根据计划生产量计算各种填料、助剂和水性乳液、水的投料量，并逐步投入超声分散釜中，边搅拌边超声分散；
(2)研磨分散
将超声分散好的乳液转移到砂磨机中，加入计量好的研磨分散剂，继续研磨分散；
(3)加入赛富博隔热涂料添加剂a、b
将研磨好的物料转入不锈钢密闭分散釜内，依次加入计量好的赛富博隔热涂料添加剂a和b，低速搅拌分散均匀；
(4)粘度调节
根据配方加入计量好的增稠剂，调节涂料至施工粘度。
(5)取样检验
取样检测涂料的粘度、固含量、ph值、施工性能和涂抹外观等；
(6)过滤包装
对经检测合格的产品进行过滤，由包装机包装、贴好标签、码垛入库。
根据以上配方得到的反射隔热涂料，ph值为7.1，密度1.02g/cm3，粘度13mpa·s，固含量53％，隔热系数0.035w/(m·k)，半球发射率0.90。
实施例3
一种多功能复合型纳米隔热保温涂料，其由如下质量百分比的材料混合而成：
赛富博隔热涂料添加剂a：15％；包含有中空镀膜陶瓷微珠、纳米级二氧化钛、纳米氧化铟锡和水性有机硅乳液，其ph值为7～8；密度为0.55～0.58g/cm3，中空微珠含量(质量比)为25～27％，中空镀膜陶瓷微珠尺寸大小为1500-2500nm，voc含量小于4g/l。
赛富博隔热涂料添加剂b：15％；包含有中空镀膜玻璃微珠、红外辐射添加剂和水性有机硅乳液，其ph值为8～9；密度为0.55～0.60g/cm3，中空微珠含量(质量比)为25～27％，中空镀膜玻璃微珠尺寸大小为1500～2500nm，voc含量小于4g/l。
成膜物：聚氨酯改性丙烯酸乳液，48％；
去离子水：12％；
填料：二氧化硅气凝胶，6％；
增稠剂：缔合型增稠剂tegoviscoplus3000，0.9％；
润湿剂：morwetefw，0.8％；
消泡剂：gpe泡剂剂，0.4％；
流平剂：氟改性丙烯酸酯efka-3777，0.4％；
分散剂：脂肪醇醚硫酸钠0.5％；
成膜助剂：texanol酯醇十二，1.0％。
结合说明书附图1所示，所述多功能复合型纳米隔热保温涂料的制备工艺如下：
(1)超声分散
按照上述比例，根据计划生产量计算各种填料、助剂和水性乳液、水的投料量，并逐步投入超声分散釜中，边搅拌边超声分散；
(2)研磨分散
将超声分散好的乳液转移到砂磨机中，加入计量好的研磨分散剂，继续研磨分散；
(3)加入赛富博隔热涂料添加剂a、b
将研磨好的物料转入不锈钢密闭分散釜内，依次加入计量好的赛富博隔热涂料添加剂a和b，低速搅拌分散均匀；
(4)粘度调节
根据配方加入计量好的增稠剂，调节涂料至施工粘度。
(5)取样检验
取样检测涂料的粘度、固含量、ph值、施工性能和涂抹外观等；
(6)过滤包装
对经检测合格的产品进行过滤，由包装机包装、贴好标签、码垛入库。
根据以上配方得到的反射隔热涂料，ph值为7.1，密度1.05g/cm3，粘度17mpa·s，固含量61％，隔热系数0.037w/(m·k)，半球发射率0.92。
对比例1
一种多功能复合型纳米隔热保温涂料，其由如下质量百分比的材料混合而成：
普通隔热混合添加剂c：15％；包含有中空陶瓷微珠、纳米级二氧化钛、和水性有机硅乳液，其ph值为7～8；密度为0.50～0.58g/cm3，中空陶瓷微珠含量(质量比)为28～32％，中空陶瓷微珠尺寸大小为1500-2500nm，voc含量小于4g/l。
赛富博隔热涂料添加剂b：15％；包含有中空镀膜玻璃微珠、红外辐射添加剂和水性有机硅乳液，其ph值为8～9；密度为0.55～0.60g/cm3，中空微珠含量(质量比)为25～27％，中空镀膜玻璃微珠尺寸大小为1500～2500nm，voc含量小于4g/l。
成膜物：聚氨酯改性丙烯酸乳液，48％；
去离子水：12％；
填料：二氧化硅气凝胶，6％；
增稠剂：缔合型增稠剂tegoviscoplus3000，0.9％；
润湿剂：morwetefw，0.8％；
消泡剂：gpe泡剂剂，0.4％；
流平剂：氟改性丙烯酸酯efka-3777，0.4％；
分散剂：脂肪醇醚硫酸钠0.5％；
成膜助剂：texanol酯醇十二，1.0％。
制备方法同实施例1。
根据以上配方得到的反射隔热涂料，ph值为7.1，密度1.13g/cm3，粘度18mpa·s，固含量57％，隔热系数0.052w/(m·k)，半球发射率0.77。
对比例2
一种多功能复合型纳米隔热保温涂料，其由如下质量百分比的材料混合而成：
普通隔热涂料混合添加剂c：15％；包含有中空陶瓷微珠、纳米级二氧化钛、和水性有机硅乳液，其ph值为7～8；密度为0.50～0.58g/cm3，中空陶瓷微珠含量(质量比)为28～32％，中空陶瓷微珠尺寸大小为1500-2500nm，voc含量小于4g/l。
普通隔热涂料混合添加剂d：15％；包含有中空玻璃微珠和水性有机硅乳液，其ph值为8～9；密度为0.55～0.60g/cm3，中空微珠含量(质量比)为28～32％，中空玻璃微珠尺寸大小为1500～2500nm，voc含量小于4g/l。
成膜物：聚氨酯改性丙烯酸乳液，48％；
去离子水：12％；
填料：二氧化硅气凝胶，6％；
增稠剂：缔合型增稠剂tegoviscoplus3000，0.9％；
润湿剂：morwetefw，0.8％；
消泡剂：gpe泡剂剂，0.4％；
流平剂：氟改性丙烯酸酯efka-3777，0.4％；
分散剂：脂肪醇醚硫酸钠0.5％；
成膜助剂：texanol酯醇十二，1.0％。
制备方法同实施例1。
根据以上配方得到的反射隔热涂料，ph值为7.2，密度1.13g/cm3，粘度19mpa·s，固含量58％，隔热系数0.054w/(m·k)，半球发射率0.71。
对比例3
一种多功能复合型纳米隔热保温涂料，其由如下质量百分比的材料混合而成：
赛富博隔热涂料添加剂a：15％；包含有中空镀膜陶瓷微珠、纳米级二氧化钛、纳米氧化铟锡和水性有机硅乳液，其ph值为7～8；密度为0.55～0.58g/cm3，中空微珠含量(质量比)为25～27％，中空镀膜陶瓷微珠尺寸大小为1500-2500nm，voc含量小于4g/l。
普通隔热涂料混合添加剂d：15％；包含有中空玻璃微珠和水性有机硅乳液，其ph值为8～9；密度为0.55～0.60g/cm3，中空微珠含量(质量比)为28～32％，中空玻璃微珠尺寸大小为1500～2500nm，voc含量小于4g/l。
成膜物：聚氨酯改性丙烯酸乳液，48％；
去离子水：12％；
填料：碳酸钙，6％；
增稠剂：缔合型增稠剂tegoviscoplus3000，0.9％；
润湿剂：morwetefw，0.8％；
消泡剂：gpe泡剂剂，0.4％；
流平剂：氟改性丙烯酸酯efka-3777，0.4％；
分散剂：脂肪醇醚硫酸钠0.5％；
成膜助剂：texanol酯醇十二，1.0％。
制备方法同实施例1。
根据以上配方得到的反射隔热涂料，ph值为7.2，密度1.07g/cm3，粘度16mpa·s，固含量62％，隔热系数0.050w/(m·k)，半球发射率0.75。
上述各实施例与对比例测试结果见表1。
表1各反射隔热涂料相关测试值
由表1结果可知，实施例1-3相对于对比例1-3而言，隔热系数低，半球发射率高。对于隔热保温材料而言，其隔热保温效果有明显提高。
其中，本申请中所述的中空镀膜陶瓷微珠、中空镀膜玻璃微珠就是微珠的表面改性，其改性方法有两种，本别是溶胶凝胶法和非均相沉淀法，这是两种公知的方法，本申请中具体采用如下两种方法：
所述的中空镀膜陶瓷微珠制备过程如下：
(1)中空陶瓷微珠清洗：用浓度为0.1～0.2mol/l的氢氧化钠溶液搅拌清洗中空陶瓷微珠，清洗10～20分钟后，抽滤，并用去离子水清洗至滤液呈中性。
(2)非均相沉淀包覆改性：先将陶瓷微珠与去离子水配制成质量分数5％～10％的悬浮液，用搅拌器以恒定的转速搅拌均匀，水温保持在60℃～70℃。以恒定的速率滴加质量分数为10％的硫酸钛溶液，同时缓慢滴加质量分数为10％的氢氧化钠溶液，维持溶液的ph值为5～7。滴加完毕后，陈化2～4小时。硫酸钛与陶瓷微珠的质量比为0.5:1～1:1。
(3)后期处理：将悬浮液抽滤，洗涤至ph＝7，烘干后600～700℃煅烧2h，即可得到中空镀膜陶瓷微珠。
所述的中空镀膜玻璃微珠制备过程如下：
(1)中空玻璃微珠清洗：用浓度为0.1～0.2mol/l的氢氧化钠溶液搅拌清洗中空玻璃微珠，清洗10～20分钟后，抽滤，并用去离子水清洗至滤液呈中性。
(2)非均相沉淀包覆改性：先将玻璃微珠与去离子水配制成质量分数5％～10％的悬浮液，用搅拌器以恒定的转速搅拌均匀，水温保持在60℃～70℃。以恒定的速率滴加质量分数为10％的硫酸钛溶液，同时缓慢滴加质量分数为10％的氢氧化钠溶液，维持溶液的ph值为5～7。滴加完毕后，陈化2～4小时。硫酸钛与玻璃微珠的质量比为0.5:1～1:1。
(3)后期处理：将悬浮液抽滤，洗涤至ph＝7，烘干后600～700℃煅烧2h，即可得到中空镀膜玻璃微珠。
试验例1
参照《jc/t1040-2007建筑外表面用热反射隔热涂料》和《gb/t9755-2014合成树脂乳液外墙涂料》对本发明的隔热反射涂料进行耐沾污、耐洗刷性、耐人工气候老化性进行测试，结果表明本发明的耐沾污性为6，(标准规定：耐沾污优等品≤16)；耐洗刷性，本发明20000次不漏底，(标准规定：耐洗刷性优等品＞2000次)；耐人工气候老化性，本发明经1600h不起泡、不剥落，无裂纹，(标准规定：耐人工老化优等品600h)。
尽管发明人已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域一个熟练的技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。