彩色反射隔熱降溫塗料及其製備方法與流程

2023-12-03 18:36:51 1

技術領域

本發明涉及水性建築塗料技術領域，尤其是一種彩色反射隔熱降溫塗料及其製備方法。

背景技術：

近年來，隨著國家節能、環保產業政策的實施，人們的節能意識不斷提高，特別是我國建築能源消耗佔能源總消耗的1/3左右，更是日益受到重視。因此，發展和推廣低能耗、保溫隔熱性能好的反射隔熱降溫塗料已成為建築塗料行業的主流趨勢。

在我國，彩色建築塗料使用率約為80%，開發和應用彩色反射隔熱降溫塗料正形成一股熱潮。比如通過添加熱反射填料、空心玻璃微珠和複合無機色粉來製備深色反射隔熱水漆，或者通過添加紅外輻射填料和相變儲能微膠囊乳液以及使用無機混相金屬氧化物作為著色顏料來製備多色系反射隔熱塗料塗層體系，或者通過添加反射性功能性填料和高紅外反射比的顏料來製備彩色太陽熱反射隔熱塗料等。以上現有技術均屬阻隔-反射隔熱、反射-輻射隔熱型塗料，獲得較高的太陽光反射比和近紅外反射比，具有極好的隔熱降溫效果，但它們生產過程中均採用紅外反射色粉，不能使用普通色漿，色系全，價格偏高，生產也不好控制。也有通過在普通塗料中添加改性鈦白粉採用普通色漿來製備彩色反射隔熱塗料的技術，但只是單純的反射隔熱型塗料，不具備阻隔和輻射功能，降溫效果有限。

技術實現要素：

本發明針對現有技術的不足，提出一種彩色反射隔熱降溫塗料，組成合理，集阻隔、反射、輻射等隔熱功能於一體。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：一種彩色反射隔熱降溫塗料，由下述重量份的組分構成：

去離子水 15.00～30.00

纖維素 0.20～0.60

pH調節劑 0.10～0.20

分散劑 0.20～0.70

潤溼劑 0.00～0.40

防凍劑 1.00～3.00

消泡劑 0.30～0.60

鈦白粉 0.00～20.00

紅外輻射填料 10.00～15.00

重質碳酸鈣 3.00～12.00

熱反射填料 3.00～6.00

純丙乳液 25.00～30.00

有機矽乳液 5.00～10.00

高分子隔熱預混和物 5.00～10.00

成膜助劑 1.00～4.00

防腐劑 0.10～0.30

防黴劑 0.30～0.50

增稠劑 0.00～1.00

空心玻璃微珠 2.00～5.00

有機矽憎水劑 0.30～0.60

水性色漿 0.00～10.00。

進一步地，所述纖維素為羥乙基纖維素。

進一步地，所述分散劑為聚羧酸銨鹽。

進一步地，所述消泡劑為礦物油類消泡劑。

進一步地，所述防凍劑為丙二醇。

進一步地，所述紅外輻射填料為高嶺土、雲母粉、滑石粉、硅藻土、氧化鋅和遠紅外粉的混合物。

進一步地，所述高分子隔熱預混和物為遮蓋聚合物、發射性官能團改性聚合物和膨脹微球的預混合物。

進一步地，所述水性色漿為水性色漿和冷顏料黑色漿的一種或任意兩種以上的組合物。

進一步地，所述防黴劑為異噻唑啉酮衍生物或苯並咪唑酯類化合物及其衍生物。

一種如上所述彩色反射隔熱降溫塗料的製備方法，包括以下步驟：

⑴、預混合：在300～800r/min的轉速下，將重量份如下的組分混合，攪拌均勻：去離子水14.50～29.00、纖維素0.20～0.60、pH調節劑0.10～0.20、分散劑0.20～0.70、潤溼劑0.00～0.40、防凍劑1.00～3.00和消泡劑0.15～0.30；

⑵、顏填料分散：步驟⑴的預混合物料，在600～1200r/min的轉速下，加入重量份如下的組分：鈦白粉0.0～20.0、紅外輻射填料10.00～15.00、重質碳酸鈣3.00～12.00、熱反射填料3.00～6.00，在1500～2000r/min的轉速下，分散25～30分鐘；

⑶、調漆：步驟⑵分散物料，在500-800r/min的轉速下，加入重量份如下的組分：純丙乳液25.00～30.00、有機矽乳液5.00～10.00、成膜助劑1.00～4.00、增稠劑0.00～1.00和高分子隔熱預混和物5.00～10.00，再緩慢加入防黴劑0.30～0.50、去離子水0.50～1.00預混合防腐劑0.10-0.30；轉速降為300-600r/min，加入空心玻璃微珠2.00～5.00、有機矽憎水劑0.30～0.60和消泡劑0.10～0.20，攪拌均勻；

⑷、調色：向步驟⑶攪拌均勻物料中，加入水性色漿0.00～10.00，再加入消泡劑0.05～0.10，攪拌均勻，過濾，得濾液。

其中，所述纖維素為NATROSOL®250HBR，HS30000YP2；所述pH調節劑為氨水、AMP-95的一種；所述分散劑為聚羧酸銨鹽包括SN-Dispersant 5029、Dispex A40A；所述潤溼劑為不含APEO 的表面活性劑，非限制性的實例包括TRITONTM EF-106。所述消泡劑為礦物油類消泡劑。所述防凍劑為丙二醇；所述熱反射填料, 非限制性的實例包括Altiris550、Altiris800。

所述冷顏料黑色漿，非限制性的實例包括ANS Chemical 的IR-801。

所述空心玻璃微珠，非限制性的實例包括3M 的VS5500。

所述純丙乳液，非限制性的實例包括陶氏Primal AC-261Ｃ。

所述成膜助劑為酯醇-12。

所述防腐劑為CIT/MIT類型防腐劑。

所述增稠劑為疏水改性鹼溶脹丙烯酸和聚氨酯增稠劑中的一種或者一種以上的組合。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：反射隔熱功能優異，可有效減少建築能耗，能滿足人們對建築裝飾色個性化的色彩要求。

本發明具有如下優點：

（1）集反射、阻隔、輻射等隔熱功能於一體，減少吸熱和削弱傳熱性能，提高散熱能力，隔熱效果長期持久。

（2）可以採用普通色漿調色，成本低，生產方便。

（3）優異的耐老化、保色性、耐沾汙和耐水性。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明進行詳細描述，本部分的描述僅是示範性和解釋性，不應對本發明的保護範圍有任何的限制作用。

一種彩色反射隔熱降溫塗料，其由下述重量份的組分構成：

去離子水 15.00～30.00重量份

纖維素 0.20～0.60重量份

pH調節劑 0.10～0.20重量份

分散劑 0.20～0.70重量份

潤溼劑 0.00～0.40重量份

防凍劑 1.00～3.00重量份

消泡劑 0.30～0.60重量份

鈦白粉 0.00～20.00重量份

紅外輻射填料 10.00～15.00重量份

重質碳酸鈣 3.00～12.00重量份

熱反射填料 3.00～6.00重量份

純丙乳液 25.00～30.00重量份

有機矽乳液 5.00～10.00重量份

高分子隔熱預混和物 5.00～10.00重量份

成膜助劑 1.00～4.00重量份

防腐劑 0.10～0.30重量份

防黴劑 0.30～0.50重量份

增稠劑 0.00～1.00重量份

空心玻璃微珠 2.00～5.00重量份

有機矽憎水劑 0.30～0.60重量份

水性色漿 0.00～10.00重量份

上述熱反射填料，能使一些中等色度和淺色(L*>40)、深色(L*<40)和一些亮麗色彩的塗料具有很高的太陽光反射性能，非限制性的實例包括Altiris550、Altiris800。

上述紅外輻射填料為高嶺土、雲母粉、滑石粉、硅藻土、氧化鋅和遠紅外粉的混合物。紅外輻射填料在8～14微米這一「大氣窗口」紅外線波段內具有一定輻射散熱功能，可以提高塗層的發射率，從而達到降低塗層內部溫度的作用。

上述高分子隔熱預混和物為遮蓋聚合物、發射性官能團改性聚合物和膨脹微球的混合物。其中，遮蓋聚合物為中空不透明聚合物球體，具有抵抗熱反射填料和鈦白粉聚集的作用，充分填充空心微珠中的空隙，使塗層中多級組合排列的空心球體更加緊密，從而提高塗層的太陽光反射率。發射性官能團改性聚合物平均粒徑小於5微米，是一種能發射紅外線熱能的高分子聚合物。膨脹微球是一種輕質中空的可塑性高分子，具有一定的隔熱降溫效果。

上述水性色漿為普通水性色漿（炭黑色漿除外）和冷顏料黑色漿的一種或任意兩種以上的組合物。其中，上述冷顏料黑色漿，非限制性的實例包括ANS Chemical 的IR-801，可以直接反射近紅外線熱能，減少吸收熱能。

上述空心玻璃微珠，非限制性的實例包括3M 的VS5500，粒徑15～85微米，導熱係數0.062W/m.K，太陽光反射率ρ=0.90，對紅外線8～14微米波段具有極強的發射性，半球發射率達0.89。

上述有機矽乳液透汽性好、 吸水性低、不易積塵，耐候性優異。

上述有機矽憎水劑可增強塗料的耐水性，保持良好的透氣性，同時改善水性塗料的施工性能。

本發明彩色反射隔熱降溫塗料添加的熱反射填料，能夠反射大部分太陽光，削弱外牆漆膜的吸熱性能，減少太陽輻射熱能進入建築物內部，添加的空心玻璃微珠和膨脹微球以及遮蓋聚合物在外牆漆膜內部形成中空殼體可降低外牆漆膜的傳熱性，有效阻隔太陽熱量的傳遞，添加的紅外輻射填料和發射性官能團改性聚合物具有輻射熱能的性能，可有效提高外牆漆膜的散熱能力，降低外牆漆膜表面的太陽熱能累積，從而達到隔熱降溫的目的。

本發明彩色反射隔熱降溫塗料，還添加了有機矽樹脂乳液和有機矽疏水劑，其所包含的Si-O鍵提供了外牆漆膜優異的耐老化性、保色性、耐沾汙性和耐水性。本發明彩色反射隔熱降溫塗料可用普通水性色漿調色，配方成本低，生產操作簡單，並用冷顏料黑色漿代替普通的炭黑色漿，增強了外牆漆膜隔熱降溫性能。

一種彩色反射隔熱降溫塗料的製備方法，其工藝步驟為：

1）預混合：在300～800r/min的轉速下，向14.50～29.00重量份的去離子水中依次加入纖維素0.20～0.60重量份、pH調節劑0.10～0.20重量份、分散劑0.20～0.70重量份、潤溼劑0.00～0.40重量份、防凍劑1.00～3.00重量份和消泡劑0.15～0.30重量份，攪拌均勻；

2）顏填料分散：在600～1200r/min的轉速下，投入鈦白粉0.0～20.0重量份、紅外輻射填料10.00～15.00重量份、重質碳酸鈣3.00～12.00重量份、熱反射填料3.00～6.00重量份，在1500～2000r/min的轉速下，分散25～30分鐘；

3）調漆：在500-800r/min的轉速下，加入純丙乳液25.00～30.00重量份、有機矽乳液5.00～10.00重量份、成膜助劑1.00～4.00重量份、增稠劑0.00～1.00重量份和高分子隔熱預混和物5.00～10.00重量份，防黴劑0.30～0.50重量份、用去離子水0.50～1.00重量份預混合防腐劑0.10-0.30重量份後緩慢加入。轉速降為300-600r/min，加入空心玻璃微珠2.00～5.00重量份、有機矽憎水劑0.30～0.60重量份和消泡劑0.10～0.20重量份，攪拌均勻，檢測。

4）調色：加入水性色漿0.00～10.00重量份，再加入消泡劑0.05～0.10重量份，攪拌均勻，過濾。

實施例1

一種彩色反射隔熱降溫塗料，其由下述重量份的組分構成（適應於高明度淺色（L*≥80）：

去離子水 16.48 重量份

纖維素 0.22 重量份

pH調節劑 0.10 重量份

分散劑 0.40 重量份

潤溼劑 0.10 重量份

防凍劑 1.50 重量份

消泡劑 0.50 重量份

鈦白粉 19.00 重量份

紅外輻射填料 10.00 重量份

重質碳酸鈣 3.00 重量份

熱反射填料 4.00 重量份

純丙乳液 27.00 重量份

有機矽乳液 5.00 重量份

高分子隔熱預混和物 5.00 重量份

成膜助劑 2.5 重量份

防腐劑 0.20 重量份

防黴劑 0.50 重量份

增稠劑 0.80 重量份

空心玻璃微珠 2.50 重量份

有機矽疏水劑 0.40 重量份

水性色漿 0.80 重量份

上述彩色反射隔熱降溫塗料的製備方法，按照以下方法製備：

1）預混合：在300～800r/min的轉速下，向15.98重量份的去離子水中依次加入纖維素0.22重量份、pH調節劑0.10重量份、分散劑0.40重量份、潤溼劑0.10重量份、防凍劑1.50重量份和消泡劑0.25重量份，攪拌均勻；

2）顏填料分散：在600～1200r/min的轉速下，投入鈦白粉19.0重量份、紅外輻射填料10.00重量份、重質碳酸鈣3.00重量份、熱反射填料4.00重量份，在1500～2000r/min的轉速下，分散25～30分鐘；

3）調漆：在500-800r/min的轉速下，加入純丙乳液27.00重量份、有機矽乳液5.00重量份、成膜助劑2.50重量份、增稠劑0.80重量份和高分子隔熱預混和物5.00重量份，防黴劑0.50重量份、用去離子水0.50重量份預混合防腐劑0.20重量份後緩慢加入。轉速降為300-600r/min，加入空心玻璃微珠2.50重量份、有機矽憎水劑0.40重量份和消泡劑0.15重量份，攪拌均勻，檢測。

4）調色：加入水性色漿0.8重量份，再加入消泡劑0.10重量份，攪拌均勻，過濾包裝。

實施例2

一種彩色反射隔熱降溫塗料，其由下述重量份的組分構成（適應於中明度淺色和中色（80< L*<40）：

去離子水 20.65 重量份

纖維素 0.25 重量份

pH調節劑 0.10 重量份

分散劑 0.40 重量份

潤溼劑 0.10 重量份

防凍劑 1.50 重量份

消泡劑 0.50 重量份

鈦白粉 9.00 重量份

紅外輻射填料 10.00 重量份

重質碳酸鈣 4.00 重量份

熱反射填料 4.00 重量份

純丙乳液 29.00 重量份

有機矽乳液 5.00 重量份

高分子隔熱預混和物 6.00 重量份

成膜助劑 2.50 重量份

防腐劑 0.20 重量份

防黴劑 0.50 重量份

增稠劑 0.40 重量份

空心玻璃微珠 2.50 重量份

有機矽憎水劑 0.40 重量份

水性色漿 3.00 重量份

上述彩色反射隔熱降溫塗料的製備方法，按照以下方法製備：

1）預混合：在300～800r/min的轉速下，向20.15重量份的去離子水中依次加入纖維素0.25重量份、pH調節劑0.10重量份、分散劑0.40重量份、潤溼劑0.10重量份、防凍劑1.50重量份和消泡劑0.25重量份，攪拌均勻；

2）顏填料分散：在600～1200r/min的轉速下，投入鈦白粉9.00重量份、紅外輻射填料10.00重量份、重質碳酸鈣4.00重量份、熱反射填料4.00重量份，在1500～2000r/min的轉速下，分散25～30分鐘；

3）調漆：在500-800r/min的轉速下，加入純丙乳液29.00重量份、有機矽乳液5.00重量份、成膜助劑2.50重量份、增稠劑0.40重量份和高分子隔熱預混和物6.00重量份，防黴劑0.50重量份、用去離子水0.50重量份預混合防腐劑0.20重量份後緩慢加入。轉速降為300-600r/min，加入空心玻璃微珠2.50重量份、有機矽憎水劑0.40重量份和消泡劑0.15重量份，攪拌均勻，檢測。

4）調色：加入水性色漿3.0重量份，再加入消泡劑0.10重量份，攪拌均勻，過濾包裝。

實施例3

一種彩色反射隔熱降溫塗料，其由下述重量份的組分構成（適應於低明度中色和深色（L*≤40）：

去離子水 21.60 重量份

纖維素 0.50 重量份

pH調節劑 0.10 重量份

分散劑 0.20 重量份

防凍劑 1.00 重量份

消泡劑 0.50 重量份

紅外輻射填料 13.00 重量份

重質碳酸鈣 5.00 重量份

熱反射填料 4.00 重量份

純丙乳液 29.00 重量份

有機矽乳液 5.00 重量份

高分子隔熱預混和物 6.00 重量份

成膜助劑 2.50 重量份

防腐劑 0.20 重量份

防黴劑 0.50 重量份

空心玻璃微珠 2.50 重量份

有機矽憎水劑 0.40 重量份

水性色漿 8.00 重量份

上述彩色反射隔熱降溫塗料的製備方法，按照以下方法製備：

1）預混合：在300～800r/min的轉速下，向21.10重量份的去離子水中依次加入纖維素0.50重量份、pH調節劑0.10重量份、分散劑0.20重量份、防凍劑1.00重量份和消泡劑0.25重量份，攪拌均勻；

2）顏填料分散：在600～1200r/min的轉速下，投入紅外輻射填料13.00重量份、重質碳酸鈣5.00重量份、熱反射填料4.00重量份，在1500～2000r/min的轉速下，分散25～30分鐘；

3）調漆：在500-800r/min的轉速下，加入純丙乳液29.00重量份、有機矽乳液5.00重量份、成膜助劑2.50重量份、高分子隔熱預混和物6.00重量份，防黴劑0.50重量份、用去離子水0.50重量份預混合防腐劑0.20重量份後緩慢加入。轉速降為300-600r/min，加入空心玻璃微珠2.50重量份、有機矽憎水劑0.40重量份和消泡劑0.15重量份，攪拌均勻，檢測。

4）調色：加入水性色漿8.00重量份，再加入消泡劑0.10重量份，攪拌均勻，過濾包裝。

上述具體實施例1至3經採用普通水性色漿（碳黑色漿除外）以及冷顏料黑色漿進行調色後的性能如表1所示。

表1 彩色反射隔熱降溫塗料性能測試數據

從表1可知，按本發明製得實施例1、實施例2和實施例3的太陽反射比和近紅外反射比均符合JG/T235-2014《建築反射隔熱降溫塗料》標準的要求。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。