专利名称：一种隔热涂料用添加剂及其制备方法、含有该添加剂的水性涂料的制作方法
技术领域：
本发明属于隔热材料领域，涉及一种隔热涂料用添加剂及其制备方法和含有该添加剂的水性涂料。
背景技术：
在目前已有的隔热涂料中，由于其制作工艺繁琐和所用材料的缺陷，都存在着导热系数较高、热反射率低，环保性能、耐擦洗性能、耐玷污性能、耐老化性能和耐候性能尚不理想等缺陷。部分隔热涂料在耐火性能方面存在着缺点，使其涂覆的基材受到很大的限制。水性隔热涂料的出现解决了环保性能差、耐擦洗性能、耐玷污性能、耐老化性能和耐候性能不理想等问题，同时解决了保温隔热效果。与现有的外墙保温系统结合，充分达到环保节能，保温隔热的效果。但是由于这种水性隔热涂料加工技术要求高，工艺复杂，对原材料性能要求较高，成本高，所以水性隔热至今只是处于研发阶段，但随着社会发展，国家对节能环保的强制措施，水性纳米隔热涂料已 成为一种必然发展趋势。目前，市场上的水性纳米隔热涂料大多应用于玻璃上，运用在建筑墙体上的水性纳米隔热涂料的价格较高，隔热效果不好。
发明内容
本发明为解决现有的建筑用水性涂料隔热效果差的技术问题，提供一种隔热效果好的水性涂料用添加剂及其制备方法、含有该添加剂的水性涂料。本发明公开了一种隔热涂料用添加剂，该添加剂包括微胶囊玻化微珠、纳米氧化物、分散剂、改性剂、增稠剂、消泡剂和水；所述微胶囊波化微珠为在玻化微珠的中空部分填充有相变储能材料，表面包覆丙烯酸与第一纳米二氧化娃组成的密封膜。本发明还提供了一种隔热涂料用添加剂的制备方法，该方法包括以下步骤
51、微胶囊玻化微珠制备采用真空浸透法将相变储能材料渗透到玻化微珠内部形成微胶囊玻化微珠前躯体；然后将前躯体放置于丙烯酸与第一纳米二氧化硅形成的乳化液中浸溃即可得到微胶囊玻化微珠；
52、添加剂制备将分散剂、改性剂、增稠剂、消泡剂加入水中充分分散，然后加入微胶囊玻化微珠充分搅拌混合，最后加入纳米氧化物混合即得到隔热涂料用添加剂。本发明还提供了一种水性涂料，所述水性涂料含有本发明所述的添加剂；以水性涂料的总重量为基准，所述添加剂的含量为35_40wt%。本发明采用多种纳米成分和经特殊处理的微胶囊玻化微珠制成涂料添加剂，可有效提高保温隔热性隔热性、抗菌性、抗污性等特点。并且可与市场上的水性涂料按一定比例混合后使用，可运用到建筑墙体，具有工艺简单，操作简便，性能良好，使用方便等特点，降低了墙体保温的成本。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明提供了一种隔热涂料用添加剂，该添加剂包括微胶囊玻化微珠、纳米氧化物、分散剂、改性剂、增稠剂、消泡剂和水；所述微胶囊波化微珠为在玻化微珠的中空部分填充有相变储能材料，表面包覆丙烯酸与第一纳米二氧化娃组成的密封膜。优选地，以添加剂的总重量为基准，所述微胶囊玻化微珠的含量为40_60wt%，所述纳米氧化物的含量为2-5wt%，所述分散剂的含量为0. 1-0. 5wt%，所述改性剂的含量为
0.1-0. 5wt%，所述增稠剂的含量为0. 1-0. 5wt%，所述消泡剂的含量为0. 15-0. 5wt%，余量为水。优选地，所述波化微珠的平均粒径为5um-20um。该粒径范围的玻化微珠具有反射率高、隔热效果好、导热系数低、溜平性好等功能。优选地，所述第一纳米二氧化硅的平均粒径为10_40nm。该粒径范围的纳米二氧化硅具有增稠、提高悬浮性、抗腐蚀性等功能。优选地,所述纳米氧化物为第二纳米Si02、纳米Ti02、纳米ZnO2中的至少一种。所述第二纳米SiO2的平均粒径为10-40nm，该粒径范围的二氧化硅具有增稠、提高悬浮性、抗腐蚀性等功能；纳米TiO2的平均粒径为20-40nm，在该粒径范围内的二氧化钛具有增强抗紫外线、光催化触媒、抗菌、空气清洁等功能；纳米ZnO2的平均粒径为20-40nm,在该粒径范围内的二氧化锌具有增强涂料强度和改蜜性、粘合性、光洁度等功能。相变储能材料是利 用物质在相变过程中的吸热与放热效应，进行热能储存和温度调控的材料。该材料因在相变过程中近似恒温、体系温度可以控制等优点在缓解能源危机、提高能源利用方面得到广泛应用。本发明所用的相变储能材料为石蜡、脂肪酸和结晶水合盐中的至少一种。根据本发明所提供的添加剂，所述分散剂、改性剂、增稠剂、消泡剂为本领域常用的各种物质，例如分散剂为BYK 5040和BYK 5027中的一种或两种；改性剂为KH-550 ;增稠剂为TOR-50 ;消泡剂为YH-203。本发明还提供了一种隔热涂料用添加剂的制备方法，该方法包括以下步骤
51、微胶囊玻化微珠制备采用真空浸透法将相变储能材料渗透到玻化微珠内部形成微胶囊玻化微珠前躯体；然后将前躯体放置于丙烯酸与第一纳米二氧化硅形成的乳化液中浸溃即可得到微胶囊玻化微珠；
52、添加剂制备将分散剂、改性剂、增稠剂、消泡剂加入水中充分分散，然后加入微胶囊玻化微珠充分搅拌混合，最后加入纳米氧化物混合即得到隔热涂料用添加剂。优选地，所述波化微珠、相变材料与乳化剂的重量比为3-6 5-10 :5_10。该比重范围内的相变材料与乳化剂能够充分浸泡玻化微珠，使玻化微珠能够完全与相变材料和乳化剂充分接触，并使相变材料能够完全渗透到玻化微珠内部。乳化剂更好的包覆在波化微珠的表面。优选地，所述乳化剂中丙烯酸与第一纳米二氧化硅的重量比为1-4 :1。本发明所用的乳化剂为10-20份的丙烯酸与5-10份第一纳米二氧化硅混合形成。在该重量比范围内丙烯酸与纳米二氧化硅能够提高混合物的成膜性，包覆在玻化微珠表面。优选地，所述真空浸透法为将相变材料置于搅拌机中内加热乳化，然后加入玻化微珠，在真空度为100KPa_120KPa条件下充分搅拌后，过滤，干燥。加热乳化的温度45-60。。。优选地，对包覆有乳化剂的波化微珠在1200转/分的转速下搅拌1-2小时，过滤，然后在100-120°C下干燥2小时。步骤S2的具体步骤为将分散剂、改性剂、增稠剂、消泡剂加入水中以500r/min搅拌IOmin,再加入微胶囊玻化微珠以2000r/min搅拌Ih,最后加入纳米氧化物以2500r/min搅拌2小时，即制得本发明所述涂料添加剂。本发明还提供了一种水性涂料，所述水性涂料含有本发明所述的添加剂；以水性涂料的总重量为基准，所述添加剂的含量为35-40wt%。在该添加量范围内能够提高涂料的光泽度、不影响涂料的流平性、同时使涂料具备保温、隔热、防水、防霉的功效。下面结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。实施例11、微胶囊波化微珠的制备将粒径为15um的玻化微珠，采用真空浸透法将相变材料渗透到玻化微珠内部，真空浸透法具体为将相变材料石蜡置于搅拌机中内加热乳化，加热温度60°C，然后按相变储能材料与波化微珠的重量比为5 3的配比，加入粒径15um的玻化微珠，在真空度为120KPa条件下充分搅拌后，过滤，在常温下干燥。然后将上述处理的玻化微珠，按照乳化剂与波化微珠的重量比为5 4的配比加入到乳化剂中，所述乳化剂为20份的丙烯酸与10份纳米二氧化硅的乳化液，纳米二氧化硅的粒径为20nm。最后在1200转/分的转速下搅拌2小时，过滤，在12 0°C下干燥2小时，即制得上述微胶囊玻化微珠Al。2、添加剂的制备 纳米SiO2 2%
纳米TiO 2 1%
微胶囊玻化微珠50%
BYK 5040 0. 65%
KH-550 0.65%
增稠剂0.5%
消泡剂 0. 2%
水余量
按以上配比称取物料，在500r/min转速下将分散剂BYK 5040、改性剂KH-550分散IOMin,随后加入微胶囊玻化微珠在2000r/min转速下分散lh，再加入纳米TiO2以2500r/min转速分散lh，最后加入剩下的纳米SiO2并以2500r/min转速分散lh，即制备得到添加剂样品BI。3、制备水性涂料
按照添加剂BI与水性涂料(美涂士，W1000)的重量3 5混合即得到本发明的水性涂料Cl。实施例21、按照实施例1的方法制备微胶囊玻化微珠A2，区别在于波化微珠的粒径为20um ；所述波化微珠、相变储能材料与乳化剂的重量比为6 : 10 10 ;乳化剂为10份的丙烯酸与5份纳米二氧化硅的乳化液，纳米二氧化硅的粒径为10nm。2、按照实施例1的方法制备添加剂样品B2，区别在于各物质及含量如下 纳米SiO2 3%
纳米 TiO 21. 5%
纳米ZnO2 1%
微胶囊玻化微珠40%
BYK 5040 0. 25%
BYK 5027 0. 3%
KH-550 0.45%
增稠剂0. 15%
消泡剂0. 20%
水余量
3、按照实施例1的 方法制备水性涂料C2，区别在于添加剂与水性涂料的重量比为7 13。实施例3
按照实施例1的方法制备微胶囊玻化微珠A3，区别在于波化微珠的粒径为20um ;所述波化微珠、相变储能材料与乳化剂的重量比为3 5 5 ;乳化剂为15份的丙烯酸与8份纳米二氧化硅的乳化液，纳米二氧化硅的粒径为40nm。按照实施例1的方法制备添加剂样品B3，区别在于各物质及含量如下 纳米TiO 2 1%
纳米ZnO2 1%
微胶囊玻化微珠60%
BYK 5027 0. 1%
KH-550 0. 5%
增稠剂0. 1%
消泡剂0. 5%
水余量
3、按照实施例1的方法制备水性涂料C3，区别在于添加剂与水性涂料的重量比为2 :3。实施例4
按照实施例1的方法制备微胶囊玻化微珠A4，区别在于波化微珠的粒径为20um ;所述波化微珠、相变储能材料与乳化剂的重量比为4 8 8 ;乳化剂为15份的丙烯酸与8份纳米二氧化硅的乳化液，纳米二氧化硅的粒径为30nm。按照实施例1的方法制备添加剂样品B4，区别在于各物质及含量如下 纳米SiO2 3%
纳米TiO 2 1%
纳米ZnO2 1%
微胶囊玻化微珠55%
BYK 5040 0. 2%BYK 5027 0. 3%
KH-550 0. 1%
增稠剂0.2%
消泡剂0. 15%
水余量
3、按照实施例1的方法制备水性涂料C4，区别在于添加剂与水性涂料的重量比为3 5。对比例I
市场购买的水性涂料(美涂士，WlOOO) DCl。测试方法
隔热性能测试
测试装置设计本测试装置是模拟建筑屋体，用光源直射样板，测试屋内空间温度，有效反映样板的隔热效果，装置由挤塑聚苯乙烯板制作而成，其长、宽、高尺寸为15cmX15cmX 10cm、厚度为3cm，内腔体尺寸为12cmX 12cmX 10cm，上方为涂有纳米隔热涂料的Imm钢板。测试样品制备将制作好水性涂料分两次涂于12cmX 12cm,厚度为1_的钢板上，两次涂抹时间间隔为4h，涂 层总厚度为200um干燥5天后测试。测试将制备好的样板置于模拟屋顶，用220W100V白炽灯垂直照射，同时用热电偶温度计分别测试涂层表面和模拟屋内部空间温度的变化情况，0. 5h、lh和2h后记录其温度情况，并计算出温差。结果见表I。表I
权利要求
1.一种隔热涂料用添加剂，其特征在于，该添加剂包括微胶囊玻化微珠、纳米氧化物、分散剂、改性剂、增稠剂、消泡剂和水；所述微胶囊波化微珠为在玻化微珠的中空部分填充有相变储能材料，表面包覆丙烯酸与第一纳米二氧化娃组成的密封膜。
2.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，以添加剂的总重量为基准，所述微胶囊玻化微珠的含量为40-60wt%，所述纳米氧化物的含量为2-5wt%，所述分散剂的含量为0.1-0. 5wt%，所述改性剂的含量为0. 1-0. 5wt%，所述增稠剂的含量为0. 1-0. 5wt%，所述消泡剂的含量为0. 15-0. 5wt%，余量为水。
3.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述波化微珠的平均粒径为5um-20um。
4.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述第一纳米二氧化硅的平均粒径为10_40nm。
5.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述纳米氧化物为第二纳米SiO2、纳米TiO2和纳米ZnO2中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的添加剂，其特征在于，所述第二纳米Si02的平均粒径为10-40nm,纳米TiO2的平均粒径为20_40nm，纳米ZnO2的平均粒径为20_40nm。
7.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述相变储能材料为石蜡、脂肪酸和结晶水合盐中的至少一种。
8.一种隔热涂料用添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 51、微胶囊玻化微珠制备采用真空浸透法将相变储能材料渗透到玻化微珠内部形成微胶囊玻化微珠前躯体；然后将前躯体放置于丙烯酸与第一纳米二氧化硅形成的乳化液中浸溃即可得到微胶囊玻化微珠； 52、添加剂制备将分散剂、改性剂、增稠剂、消泡剂加入水中充分分散，然后加入微胶囊玻化微珠充分搅拌混合，最后加入纳米氧化物混合即得到隔热涂料用添加剂。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述波化微珠、相变储能材料与乳化剂的重量比为3-6 5-10 :5-10。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述乳化剂中丙烯酸与第一纳米二氧化硅的重量比为1-4:1。
11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述真空浸透法为将相变材料置于搅拌机中内加热乳化，然后加入玻化微珠，在真空度为100KPa_120KPa条件下充分搅拌后，过滤，干燥。
12.—种水性涂料，其特征在于，所述水性涂料含有权利要求1-7任意一项所述的添加剂；以水性涂料的总重量为基准，所述添加剂的含量为35-40wt%。
全文摘要
本发明提供了一种隔热涂料用添加剂，该添加剂包括微胶囊玻化微珠、纳米氧化物、分散剂、改性剂、增稠剂、消泡剂和水；所述微胶囊波化微珠为在玻化微珠的中空部分填充有相变储能材料，表面包覆丙烯酸与第一纳米二氧化硅组成的密封膜。本发明还提供了该添加剂的制备方法及含有该添加剂的水性涂料。含有本发明的添加剂的水性涂料的隔热效果明显，其涂层表面温度与空间温度差距较大，隔热效果好。
文档编号C09D7/12GK103059632SQ201110322438
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者何顺鸿, 谢璐, 聂雷, 朱俊虹 申请人:比亚迪股份有限公司