建筑外墙用抗紫外线丙烯酸树脂隔热涂料及其制备方法与流程

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种建筑外墙用抗紫外线丙烯酸树脂隔热涂料及其制备方法。

背景技术：

1、随着气候变化和环境意识的增强，建筑行业对外墙涂料的要求也越来越高，特别是在炎热夏季和寒冷冬季，建筑外墙需要具备良好的隔热性能，以降低室内温度的波动，提高能源效率。此外，紫外线辐射对建筑外墙材料的损坏也是一个重要的考虑因素，长期接触紫外线会导致涂层颜色的褪色和表面的老化，降低建筑外墙的美观度和耐久性。因此，寻找一种能够同时满足隔热和防紫外线需求的建筑外墙涂料成为当前研究的热点。

2、丙烯酸树脂是一种聚合物材料，具有优异的物理和化学性质，因此在许多领域都有广泛的应用。首先，丙烯酸树脂具有良好的耐候性和耐久性，能够承受各种气候条件下的外界环境影响。其次，丙烯酸树脂具有良好的附着力和耐磨性，能够有效地保护基材免受外界的损害。此外，丙烯酸树脂还具有良好的柔韧性，使其成为一种理想的涂料材料。基于这些特点，丙烯酸树脂广泛应用于建筑涂料领域。

3、目前，丙烯酸树脂在建筑外墙涂料中的应用已经取得了一定的进展，通过在丙烯酸树脂中添加隔热填料和紫外线吸收剂等功能性添加剂，可以显著提高涂料的隔热性能和抗紫外线能力。然而，目前的丙烯酸树脂涂料在隔热和防紫外线方面仍存在一些不足之处。1.隔热性能有待提高，如公开号为cn111499816a的中国专利公开了一种纳米sio2改性丙烯酸树脂，研究结果显示改性丙烯酸树脂具有良好的紫外线屏蔽效果，但纳米sio2是实心填料，仍然具有一定的热导率，因此改性后的丙烯酸酯隔热性能有待提高。2.紫外线吸收助剂热稳定性有待提高，传统涂层制备过程中通常直接加入紫外线吸收助剂，如公开号为cn108047853a的中国专利公开了一种含紫外线吸收助剂的涂料，但在实际应用中，高温环境下的紫外线辐射会引起助剂的降解、挥发或失效，从而减弱材料对紫外线的防护效果。这不仅影响了材料的性能稳定性，还可能导致材料的褪色、老化、开裂以及其他损坏。因此，目前丙烯酸树脂涂料在隔热和抗紫外线方面仍然面临许多挑战。为了填补这一技术空白，有必要开发一种新型的丙烯酸树脂涂料，同时具有隔热和优异的抗紫外线性能，以满足建筑外墙对于高性能丙烯酸树脂涂料的需求。

4、本发明提供了一种用于建筑外墙的抗紫外线丙烯酸树脂隔热涂料及其制备方法，以解决当前丙烯酸树脂隔热性能和抗紫外线性能不足的问题。

技术实现思路

1、(1)解决的技术问题

2、本发明的目的是提供一种用于建筑外墙的抗紫外线丙烯酸树脂隔热涂料及其制备方法，解决目前丙烯酸树脂隔热性能和抗紫外线性能不足的问题。

3、(2)技术方案

4、为了实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

5、一种建筑外墙的抗紫外线丙烯酸树脂隔热涂料，以重量份数计，包括以下组成成分：二氧化钛微球包覆紫外线吸收助剂复合填料30～60份，丙烯酸乳液80～110份，无水乙醇40～90份，滑石粉5～12份，增色剂1～6份，成膜剂2～5份，分散剂1～3份，消泡剂1～3份，流平剂0.5～2份，防腐剂0.5～2份，羟丙基甲基纤维素1～3份。所述二氧化钛微球包覆紫外线吸收助剂复合填料平均尺寸为50～200nm。

6、进一步，所述二氧化钛微球的制备方法如下：将10～20份果糖和2～6份十二烷基硫酸钠置于20～40份体积比为1:1的水和无水乙醇混合溶液中，搅拌均匀后置于高压反应釜中，在160～250℃下水热反应12～24h，冷却后洗涤、过滤、真空干燥得到碳空心微球；再将20～40份碳空心微球、5～10钛盐和2～6份十六烷基聚氧乙烯醚溶于100份无水乙醇中，搅拌均匀后置于高压反应釜中，在120～160℃下水热反应6-12h，然后自然冷却、抽滤、洗涤干燥后得到含钛化合物包覆碳空心微球；最后在空气氛围下，在500～600℃下煅烧2～4h，最终得到空心结构的二氧化钛微球。

7、进一步，所述钛盐为钛酸钠、钛酸钾中的一种或多种混合物。

8、进一步，所述紫外线吸收助剂为2-氯-4-硝基苯基氧乙基甲基环己烷。

9、进一步，所述二氧化钛微球包覆紫外线吸收助剂填料的制备方法如下：以重量份数计，首先，将10～20份硝基苯酚与30～60份2-溴乙醇在50～100份二氯甲烷溶剂混合均匀，在50～80℃下反应2～4h生成芳香醚化合物；接着加入10～40份2-氯乙醇充分搅拌均匀后再加入30～60份二氧化钛微球，在80～120℃下反应4～12h，在空芯二氧化钛微球中生成2-氯-4-硝基苯基氧乙基甲基环己烷；最后洗涤、真空干燥后得到二氧化钛微球包覆紫外线吸收助剂复合填料。

10、进一步，所述硝基苯酚、2-溴乙醇和2-氯乙醇的质量比为1:3:(1～2)。

11、进一步，所述丙烯酸乳液的制备方法如下：以重量份数计，将4～10份丙烯酸、5～10份丙烯酸乙酯、30～50份无水乙醇和3～6份十二烷基苯磺酸钠搅拌均匀形成混合液，然后加入2～4份过硫酸铵形成丙烯酸乳液。

12、进一步，所述成膜剂为十二碳醇酯、聚丙烯酸乙酯中的一种或多种混合物。

13、进一步，所述分散剂为十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇中的一种或多种混合物。

14、进一步，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、油酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种混合物。

15、进一步，所述流平剂为聚二甲基硅氧烷、三羟甲基氨基甲烷中的一种或多种混合物。

16、进一步，所述防腐剂为苯甲酸、乙二胺四乙酸铜钠中的任意一种。

17、本发明还提供一种建筑外墙的抗紫外线丙烯酸树脂隔热涂料的制备方法，包括：

18、s1.制备丙烯酸乳液：将丙烯酸、丙烯酸乙酯、无水乙醇和十二烷基苯磺酸钠搅拌均匀形成混合液，然后加入过硫酸铵形成丙烯酸乳液备用。

19、s2.制备二氧化钛微球包覆紫外线吸收助剂填料：将果糖和十二烷基硫酸钠溶解于水和无水乙醇的混合溶液中，然后在高温下水热反应制备碳空心微球。接着，将碳空心微球与钛盐和十六烷基聚氧乙烯醚在无水乙醇中混合，再经水热反应和煅烧得到二氧化钛微球。最后，将硝基苯酚与2-溴乙醇反应生成芳香醚化合物，再与2-氯乙醇和二氧化钛微球反应生二氧化钛微球包覆紫外线吸收助剂填料。

20、s3.分散固体填料：按照比例，将二氧化钛微球包覆紫外线吸收助剂填料、无水乙醇和羟丙基甲基纤维素、滑石粉和分散剂通过搅拌机搅拌均匀，得到分散均匀的固态填料备用。

21、s4.制备涂料：将丙烯酸乳液、分散均匀的固态填料、二氧化钛微球包覆紫外线吸收助剂填料、增色剂、成膜剂、消泡剂、流平剂、防腐剂加入高速搅拌机中，充分搅拌均匀后，即可。

22、本发明在制备二氧化钛微球过程中通过引入果糖、十二烷基硫酸钠和钛盐等多组分材料，实现了含有碳空心微球和钛化合物的复合结构的构建。其次，利用水热反应的方式，在较高温度和压力下进行反应，促进了材料的均匀混合和反应的充分进行，有利于提高材料的结晶度和晶粒尺寸，进而提高反应效率。此外，通过在碳空心微球表面包覆含钛化合物，形成了一层均匀的结构层。最后的煅烧步骤进一步改善了材料的晶体结构和稳定性，实现了空芯结构的二氧化钛微球的制备。该制备方法通过多组分材料的构建、水热反应的利用、包覆层的引入和煅烧的处理，实现了空芯结构的二氧化钛微球的制备，并具有良好的结构稳定性。

23、(3)有益的技术效果

24、本发明的建筑外墙的抗紫外线丙烯酸树脂隔热涂料实现了多重有益效果：

25、1.二氧化钛微球具有优异的隔热性能，微球结构具有较大的表面积，能够形成热量传导的阻隔层，有效降低热量的传输，相比于实心二氧化钛微球具有更好的隔热效果。

26、2.当紫外线照射到材料表面时，二氧化钛微球能够吸收紫外线能量，并将其转化为热量。这种热量的吸收和传导过程可以进一步增加材料的隔热效果，减少热量的传输到内部，有助于提高内部紫外线吸收助剂在高温下的热稳定性，提高紫外线吸收助剂的稳定性和长效性。

27、3.包覆在二氧化钛微球内部的紫外线吸收助剂具有优异的紫外线吸收能力,这些吸收助剂能够进一步吸收紫外线，减少紫外线对材料的损害，并将其能量转化为热量或其他形式的能量。

28、4.二氧化钛微球内部包覆紫外线吸收助剂，相比于传统实心二氧化钛微球具有更好的隔热效果。

29、5.二氧化钛微球还可以作为紫外线吸收助剂保护壳体，用于保护和稳定紫外线吸收助剂，防止吸收剂的溶解或分解，进一步增强材料的稳定性。二者相互协作，既增强了材料的隔热效果，又提高了材料对紫外线的防护能力。这种协同效果可以大大提高材料的性能和稳定性，广泛应用于需要同时具备隔热和抗紫外线功能的建筑材料领域。

30、综上所述，二氧化钛微球包覆紫外线吸收助剂填料克服了传统涂料中单独添加隔热填料和紫外线吸收助剂无法进一步提高隔热效果和抗紫外线的难题，能够实现丙烯酸树脂隔热和抗紫外线的协同提高的效果，提高建筑外墙用涂层的性能和稳定性，在建筑材料等需要同时具备隔热和抗紫外线功能的领域具有广泛的应用前景。