本发明涉及涂料，具体涉及一种含有改性二氧化硅的隔热反射涂料及其制备方法。
背景技术：
1、自20世纪70年代以来，世界气候变暖，气温逐年上升，能源消耗成为当今世界面临的重大难题，因此，开发出能令基材在太阳光的照射下产生降温效果的隔热节能涂料已成为主流趋势。我国传统隔热涂料存在很多弊端，尤其是以石棉、珍珠岩等无机材料和发泡聚苯乙烯等有机材料作为主要隔热材料制得的隔热涂料，存在降温效果差、隔热性能不佳、耐磨性能差等缺陷。
2、为了克服上述缺点，有必要寻求一种隔热反射涂料，使其制得的涂层具有优秀的隔热性能，且具有良好的耐磨性能。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种含有改性二氧化硅的隔热反射涂料及其制备方法，该含有改性二氧化硅的隔热反射涂料制得的涂层具有优秀的反射隔热作用，且具有良好的耐磨性能。
2、根据本发明的一个方面，提供一种含有改性二氧化硅的隔热反射涂料，包括以下质量份数的原料：纯丙乳液45～50份、水性溶剂8～10份、改性二氧化硅10～15份、轻质填料20～25份、分散剂0.5～1份、消泡剂0.05～0.1份；改性二氧化硅为经过聚苯硫醚和n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷改性的二氧化硅气凝胶。
3、发明人通过向隔热反射涂料中引入改性二氧化硅，使该隔热反射涂料制得的涂层具有优秀的隔热性能和隔热持久度，并且该涂层的平整度高，施工难度低。具体地，二氧化硅气凝胶是一种具有高孔隙率、低密度等特性的无定形结构超细粉末，其三维网状结构可以延长固体导热的传递路径，并且极大地抑制了气体分子之间的传热，从而降低固体导热系数，具有优良的保温性能。但是，二氧化硅气凝胶表面存在大量的羟基，当处于潮湿的环境中时，二氧化硅气凝胶极易吸附水分而导致热导率升高，隔热性能下降。因此发明人对二氧化硅气凝胶进行疏水改性，有效降低二氧化硅气凝胶的水分吸附率，从而提升隔热反射涂料的涂层的隔热性能。
4、进一步地，在单独应用聚苯硫醚对二氧化硅气凝胶进行改性的情况下，虽然二氧化硅对聚苯硫醚的接枝率高，但是没有明显的疏水改善效果；在单独应用n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷对二氧化硅气凝胶进行改性的情况下，制得的改性二氧化硅的疏水基团接枝率较低，无法达到疏水改性预期，且表面改性结构稳定性差，导致涂层的耐磨性降低。而发明人经过大量实验和探究，发现聚苯硫醚和n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷之间存在协同作用，两者共同对二氧化硅气凝胶进行改性的情况下，制得的改性二氧化硅的表面具有大量憎水基团，进一步提高了改性二氧化硅的疏水性能。而且该改性二氧化硅的表面粗糙度大、结构稳定性高，微观结构立体感强，进一步提高了改性二氧化硅的热反射性能和耐磨性，从而提升了隔热反射涂料制得的涂层的隔热性能和耐磨性能。
5、优选地，改性二氧化硅由以下步骤制得：s1.将二氧化硅气凝胶与无水乙醇混合均匀，制成二氧化硅分散液；将聚苯硫醚与无水乙醇混合均匀，制成第一改性液；将n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷与正己烷混合均匀，制成第二改性液；s2.将二氧化硅分散液在40～50℃下滴加到第一改性液，制得混合液，滴加时间为0.5～1小时，滴加完毕后，将混合液于50～60℃下搅拌1～1.5小时，制得改性中间体；s3.在50～60℃下，将改性中间体与第二改性液混合均匀，使改性中间体浸泡在第二改性液中12～24小时，制得改性二氧化硅。通过上述制备方法制得的改性二氧化硅的粒径分布集中，且改性接枝率高，从而使改性二氧化硅在隔热反射涂料中的分散性更佳。特别地，当s2中滴加条件在上述范围内时，制得的改性中间体的聚苯硫醚的改性接枝率高，由此在s3中，n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷才能顺利与改性中间体接枝改性，从而使改性二氧化硅的憎水基团接枝率高。若s2中滴加温度过高或滴加时间过长，更容易发生副反应；若s2中滴加温度过低或滴加时间过短，则较难彻底对二氧化硅气凝胶进行改性。
6、优选地，按照投料质量比计算，在制备改性二氧化硅过程中，二氧化硅气凝胶：聚苯硫醚：n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷＝1：4～5：0.4～0.5。当上述物料的投料质量比满足上述范围时，二氧化硅气凝胶的改性效果更佳，制得的隔热反射涂料的涂层的隔热效果更好、隔热持久性更高。
7、优选地，在二氧化硅分散液中二氧化硅气凝胶占30～40wt％，在第一改性液中聚苯硫醚占60～70wt％，在第二改性液中n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷占7～12wt％。当二氧化硅分散液、第一改性液、第二改性液的浓度同时满足上述范围时，制得的改性二氧化硅具有更佳的结构稳定性，并且与硅丙乳液的相容性好，改性二氧化硅在隔热反射涂料中的分散性好。
8、优选地，轻质填料包括空心微球，且改性二氧化硅与空心微球的质量比为1：1.5～2。空心微球对可见光和近红外光具有较高反射，使太阳光的大部分热量无法到达墙体内部，从而起到隔热的效果。当改性二氧化硅与空心微球的质量比在上述范围内时，制得的隔热反射涂料对应的涂层，对波长范围在400～2000nm内的光表现出较高的反射率，可以有效反射大部分太阳光的热量。
9、优选地，空心微球为经过环氧类硅烷偶联剂处理的改性空心微球。通过在空心微球表面接枝环氧基，增加改性空心微球的表面粗糙度，从而提高涂层的热反射率。并且，表面含有环氧基的改性空心微球与硅丙乳液、改性二氧化硅的相容性好，硅丙乳液较容易进入到改性空心微球的表面缺陷中，从而提高涂层的基材附着力和结构稳定性，令涂层的耐磨性更佳，且耐候性好、不易粉化。
10、优选地，改性空心微球由以下步骤制得：先将环氧类硅烷偶联剂、空心微球与溶剂混合均匀，在70～80℃下搅拌2～3小时，制得改性空心微球。上述制备改性空心微球的方法操作简便、工艺步骤简单、条件温和，有利于大规模生产制备。
11、优选地，环氧类硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与空心微球的反应活性高，而且γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的成本低廉，具有良好的经济效益。
12、优选地，在制备改性空心微球的过程中，空心微球与环氧类硅烷偶联剂的质量比为10～15：1。当空心微球与环氧类硅烷偶联剂的投料质量比落入上述范围时，环氧类硅烷偶联剂对空心微球的改性接枝效果更好，改性空心微球同时具有较高的环氧基接枝率、较高的表面粗糙度，从而使涂层具有更高的隔热反射性能。
13、优选地，该含有改性二氧化硅的隔热反射涂料还包括以下质量份数的原料：金红石型钛白粉5～10份、增稠剂0.1～0.5份、润湿剂0.1～0.2份、成膜助剂3～5份、防腐防霉剂0.1～0.5份。
14、根据本发明的另一个方面，提供一种制备上述含有改性二氧化硅的隔热反射涂料的方法，其特征在于，包括以下步骤：先将分散剂、消泡剂、纯丙乳液与水性溶剂混合均匀，得到涂料中间体，然后将涂料中间体与剩余的原料混合均匀，制得含有改性二氧化硅的隔热反射涂料。
1.一种含有改性二氧化硅的隔热反射涂料，其特征在于，包括以下质量份数的原料：纯丙乳液45～50份、水性溶剂8～10份、改性二氧化硅10～15份、轻质填料20～25份、分散剂0.5～1份、消泡剂0.05～0.1份；所述改性二氧化硅为经过聚苯硫醚和n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷改性的二氧化硅气凝胶。
2.如权利要求1所述含有改性二氧化硅的隔热反射涂料，其特征在于，所述改性二氧化硅由以下步骤制得：
3.如权利要求2所述含有改性二氧化硅的隔热反射涂料，其特征在于，按照投料质量比计算，在制备所述改性二氧化硅过程中，所述二氧化硅气凝胶：所述聚苯硫醚：所述n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷＝1：4～5：0.4～0.5。
4.如权利要求2所述含有改性二氧化硅的隔热反射涂料，其特征在于，在所述二氧化硅分散液中所述二氧化硅气凝胶占30～40wt％，在所述第一改性液中所述聚苯硫醚占60～70wt％，在所述第二改性液中所述n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷占7～12wt％。
5.如权利要求1～4任一项所述含有改性二氧化硅的隔热反射涂料，其特征在于，所述轻质填料包括空心微球，且所述改性二氧化硅与所述空心微球的质量比为1：1.5～2。
6.如权利要求5所述含有改性二氧化硅的隔热反射涂料，其特征在于，所述空心微球为经过环氧类硅烷偶联剂处理的改性空心微球。
7.如权利要求6所述含有改性二氧化硅的隔热反射涂料，其特征在于，所述改性空心微球由以下步骤制得：将所述环氧类硅烷偶联剂、所述空心微球与溶剂混合均匀，在70～80℃下搅拌2～3小时，制得所述改性空心微球。
8.如权利要求7所述含有改性二氧化硅的隔热反射涂料，其特征在于，所述环氧类硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
9.如权利要求8所述含有改性二氧化硅的隔热反射涂料，其特征在于，在制备改性空心微球的过程中，所述空心微球与所述环氧类硅烷偶联剂的质量比为10～15：1。
10.一种制备如权利要求1～9任一项所述含有改性二氧化硅的隔热反射涂料的方法，其特征在于，包括以下步骤：先将所述分散剂、所述消泡剂、所述纯丙乳液与所述水性溶剂混合均匀，得到涂料中间体，然后将所述涂料中间体与剩余的原料混合均匀，制得所述含有改性二氧化硅的隔热反射涂料。