专利名称：一种新型建筑用矿物反射隔热涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种涂料及其制备方法，更具体地说，是涉及ー种新型建筑用矿物反射隔热涂料及其制备方法。
背景技术：
随着各项国家建筑节能政策的推出，公安部门对建筑外保温材料防火要求的提高，现行的保温砂浆和EPS外保温系统等传统建筑节能材料因易燃、易开裂漏水、易脱落等弊病日益明显，且施工繁琐、造价高、不宣于异形复杂构造的施工。大量的板缝形成热桥，很难进ー步提高体系的节能效果。建筑用反射隔热涂料作为ー种新型的绿色环保型建筑节能材料与传统的建筑节能材料相比有着明显的优势。但乳胶型反射隔热涂料与基层仅是ー层皮膜靠着物理粘附、 分子间カ和部分化学氢键结合，在内水的作用下，日久受热易于鼓泡、开裂、鱗片状脱落或粉化。该种涂料仅能耐250°C低温，400°C以上有机粘结剂即挥发或炭化，涂膜即破坏，涂料的功能也随之消褪。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供了ー种环保、阻燃、耐高温的新型建筑用矿物反射隔热涂料及其制备方法。为了实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案以硅酸钾为主成膜物(水溶性，透明度高，折光系数低，不含碳，不用有机成膜助剂，保证了涂料涂膜对太阳光热有高的反射率);以少量起改性作用的低Tg值低弹性乳液为辅助成膜物(它既作为硅酸钾的保护胶体使硅酸钾稳定，也为了增强涂料的湿粘结性。弾性乳液粒子在涂料成膜时起了“架桥”作用，缓冲了硅酸粒子成膜时可能发生的脱水收缩引起的龟裂，同时也增强了涂膜的抗水滲透性。用此种乳液即不用成膜助剂，从而达到了环保、低碳要求);并辅以助剂(增稠剂、分散剂、消泡剂、稳定剂、疏水剂、流变剂等)、功能性颜填料配制而成。其组成及重量配比，以100%计为增稠剂O. I O. 6% ;消泡剂O. 2 I. 2% ;分散剂O. I O. 5% ;稳定剂O. 5 I. 0% ;功能性颜料6. O 20. 0% ;填料5. O 27. 0% ;浓度为46 50wt%的改性乳液4. 0 10. 0% ;浓度为28 32wt%的硅酸钾15. 0 23· 0% ;疏水剂I. 0 5· 0% ；陶瓷微珠6. (Γ10. 0% ;流变剂(Tl. 5% ;余量为水。其组成及重量配比，以100%计优选为增稠剂O. 2% ;消泡剂O. 3% ;分散剂O. 2% ;稳定剂O. 5% ;功能性颜料15. 0% ;填料20. 0% ;浓度为50wt%的改性乳液8. 5% ;浓度为30wt%的硅酸钾21. 0% ;疏水剂I. 0% ;陶瓷微珠10. 0% ;流变剂I. 0% ;余量为水。所述的增稠剂为粘度1000(T30000mpa · s的羟こ基纤维素、粘度为10000^30000mpa · s的汉生胶、粘度为1000CT30000mpa · s的羧甲基纤维素中的一种或两种。所述的消泡剂为矿物油类、液体石蜡类、水包油型聚硅氧烷ー聚醚中的一种或两种。矿物油类有 Inocot 610、Testbenzin K30、Agitan 232，液体石錯类有 FoamexKS10. Agitan 280，水包油型聚硅氧焼一聚醚为TEGO foamex 7447。 所述的分散剂为焦磷酸钾或有机磷酸钾。焦憐酸钾为Lopon 826、polyron TK，有机憐酸钾为 Lopon 895、Sapetin D20。所述的稳定剂为季胺碱或其改性物，为Lopon ST、Bet olin Quart 10Λ BetolinQuart 15、Betolin Quart 20、Betolin Quart 250所述的功能性顔料为钛白粉，镍钛黄，钴兰，氧化铬绿，铁红，铁黄或铁黑。钛白粉为R-902、R-706、CR501、R-575。所述的填料为纯度> 95%、白度> 95%的方解石，重钙，白堊,硅酸盐,重晶石,沉淀硫酸钡中的两种以上。硅酸盐为硅灰石、云母粉或滑石粉。所述的钛白粉其粒径为O. 001 O. 3微米的球状易分散品。所述的改性乳液为固含量在46 50%，皂化值48 52mgkoH/g，Tg值为0 8°C低弹性的苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液中的ー种或两种；所述的硅酸钾为中性的即摩数M在3 ^ M ^ 4,固含为28 32%，钠离子含量为
O O. 1%。所述的疏水剂为烧基娃醇钟、聚烧基娃氧烧乳液、石腊乳液、硬脂醇类中的一种或两种。烷基硅醇钾为Wacker BS16、Betolin AU、TEGO SKS10、TEGOsivin K/M，聚烷基硅氧烷乳液为Wacker BS1306、TEGO-phobe SK262，石蜡乳液为WukonilGL，硬脂醇类为LubranilA 1520。所述的陶瓷微珠粒径为O. 001 100微米的中空微珠。所述的流变剂为聚氨酯、聚醚多元醇中的ー种或两种，为Rheolate 350,Rheolate310。所述的水为蒸馏水或去离子水。具体的制备步骤为( I)制浆按照所述配方量，向分散缸中依次加入水总重量的79. O 86. 5%的水、增稠剂，搅拌至完全溶解；然后加入消泡剂重量的三分之ニ，分散剂、稳定剂，继续搅拌至均匀；接着加入功能性顔料、填料于混合液中；加毕，以占水总重量4. 6 6. 8%的水将沾在分散轴和缸壁的物料清洗入缸中；在搅拌转速为1400 2000转/分的条件下，高速分散16 20分钟。接着，将转速降至400 600转/分，加入改性乳液，搅拌5 10分钟后停机，提升搅拌出液面，以剩余的水清洗搅拌、缸壁于缸中。(2)制漆将缸转移至桨式搅拌机下，调整浆料的PH值至10，在转速300 400转/分下加入浓度为30wt%的硅酸钾溶液，搅拌5 10分钟；再加入疏水剂，搅拌2-3分钟；然后，加入陶瓷微珠，待陶瓷微珠全部润湿后，再加入余下的三分之一消泡剂，于200 300转/分继续搅拌5小时至均勻无泡。以流变剂调整体系的粘度为85 95KU，最后加入色浆进行调色，继续搅拌均匀，然后过80目筛,称量包装即为成品。步骤(2)中用20wt%的氢氧化钾或Lopon ST调整体系的pH值。为了使涂膜与基层在石化反应后结合得更加牢固、紧密，设计了封闭底漆(兼面料的稀释剂)，以渗透及发生石化反应加固基层并起到承上启下的交联石化作用。
新型建筑用矿物反射隔热涂料必须和配套的封闭底漆(兼面料的稀释剂)配套使用。面料施工时两遍成活，必须“湿碰湿”施工，即第一遍和第二遍相隔5小时且必须保证施工定额，完工后48小时内不得遇雨。实际使用时，配套的封底漆(兼面料稀释剂)的组成及重量配比为50wt%的Acronal ECO 502 (低弹性；Tg，5°C ;皂化值49 ;购自巴斯夫)10. 0% ；30wt%的硅酸钾(购自北京澳汉化工有限公司)25. O 35. 0% ；Lopon ST (购自贝克·吉利尼公司)O. 5 I. 0% ；Inocot 610 (购自德国凡白柔硅酸盐制品公司)O. 05 O. 10% ;余量为纯水。配套的封闭底漆(兼面料的稀释剂)的优选的组成及重量配比为50wt%的AcixmalECO 50210. 0% ；30wt% 的硅酸钾 35. 0% ；Lopon STO. 8% ；Inocot610 为 O. 05% ;余量为纯水。本发明的有益效果本发明避免了乳胶型反射隔热涂料的弊病，既符合国家标准，又保持了无机涂料节能、经济、环保、低碳、阻燃、耐高温、抗老化和抗沾污性好等特点。通过与矿物基层的石化反应与基层结为一体，各项性能优异。I、节能、环保性极好硅酸钾粘结剂是水溶性的，本发明是水性的，以水为分散介质。其组成成分无毒、无味、无环境污染。涂料的制做、贮存、施工都不会放出异味，无过敏特点，不损害人及生物的健康。低碳、节能、环保性极好。油漆却使用大量的树脂和有机溶剂；乳胶漆使用大量有机乳液和成膜助剂；能耗大，高碳排放，污染性大，而本发明没有上述问题。2、经济性好，资源几乎无限地球地壳中，氧的丰度占49. 13% (质量克拉克数％，下同)，硅的丰度占26%，碳的丰度占O. 03%，氢的丰度占O. 14%。地壳几乎都是由硅酸盐和ニ氧化硅组成，其贮量之巨，可以用克拉克数来形容。(克拉克，美国化学家。克拉克数是以原子数代表的元素丰度，这个数字远远大于天文数字)。这就是制硅酸钾原料的来源。
nSiO, +mK.C03 高温 m K,0. nSi03+mC0, t - 而作为油漆、乳胶漆原料的地层中的石油、煤炭及地表的ー些动植物(基本都是碳氢化合物)，其贮量无法与岩石相比。3、本发明为空气中二氧化碳固化型，制做简便，且渗透性极好(可达O. 5 2. Omm),与硅酸盐矿物基层(如砖、石、水泥砂浆抹面、砼等)发生硅化(即石化)反应以硅氧键结合成为一体的石头，且性能相同。有相同的膨胀/伸縮系数，能反射光和热辐射而减少建筑物承受的热压力，防止了建筑物表面因热胀冷缩而引起的龟裂。石化反应生成的硅氧原子键的键能比有机高分子聚合物原子问以碳-碳结合的键能大(见表I)，比分子问カ和氢键カ更大。因此，本发明的涂膜坚硬、耐磨且抗冲击。表I
成键原 f I Si-O j Si=O I C- O I C=O [ C-C [ C-H 键會泛
/t , 466638-5)8612347413
/kj/mol」Ll_JL1_从表I可以看出，娃氧结合的键能比碳碳结合的键能大119kJ/mol (466-347) ; t匕碳氢键能大 53 kj/mol (466-413)。
4、本发明的树脂含量在5%以下，符合低碳要求。且反应中的活性硅酸粒子和活性ニ氧化硅粒子与乳液的树脂颗粒吸附结合，将其包裹，并在其中滲透，使涂膜达到难燃或不燃，可耐800°C的高温(见表2);而乳胶型涂料，仅耐温250°C。测试方法为，取标准水泥石棉板，将普通乳胶漆、对比样(市面上常用的乳胶型建筑用反射隔热涂料)和实施例I制得的涂料同时刷涂涂料ニ適，自然干燥七天，耐温为10分钟。表2
测试\ 名称IIr
结果普通乳胶漆对比样品实施例I(外用白色)(白色)(白色)
250 V无异常无异常无异常
400Γj鼓泡.浸水轻擦掉粉]极少微泡，浸水轻檫I: 尤异常
IΓ M I
「 , 600°C 鼓泡，浸水轻擦成泥鼓泡,浸水轻檫成泥无异常
接着，将转速降至400-600转/分，加入质量浓度为50wt%的苯丙乳液AcronolECO 50265. Og (皂化值49 ;Tg，5°C;购自巴斯夫公司)，搅拌5分钟后停机，提升搅拌出液面，以剩余的水20. Og清洗搅拌、缸壁于缸中。(2)制漆将缸转移至桨式搅拌机下，用Lopon ST (购自德国贝克·吉利尼公司)调整浆料的PH值至10，在转速300-400转/分下加入硅酸钾溶液AH-K1 (购自北京澳汉化工有限公司，29% ；M=3. 94，钠离子含量O. 086%) 225. 0g，搅拌5分钟；加入BS16 (购自德国瓦克公司)
10.Og搅拌3分钟;然后，加入陶瓷微珠T40 (购自中钢矿山研究院，2-85 μ m) lOO.Og，待陶瓷微珠全部润湿后，再加入Inocot 610(购自德国凡白柔娃酸盐制品公司)I. Og,于200-300转/分继续搅拌5小时至均匀无泡。
加入Rheolate 310 (购自美国海明斯公司)5. Og调整体系的粘度为85KU ;最后加 入色浆进行调色，继续搅拌均匀，然后过80目筛，称量包装即为成品。实施例3涂料性能测试中国建筑科学研究院和中国空间技术研究院联合对实施例I进行了检测，结果见表3，实施例I各项性能均优于国家的技术指标。表权利要求
1.一种新型建筑用矿物反射隔热涂料，其特征在于，其组成及重量配比，以100%计为，增稠剂O. I O. 6% ;消泡剂O. 2 I. 2% ;分散剂O. I O. 5% ;稳定剂O. 5 I. 0% ;功能性颜料6. O 20. 0% ;填料5. O 27. 0% ;浓度为46 50wt%的改性乳液4. 0 10. 0% ;浓度为28 32wt%的硅酸钾15. 0 23· 0% ;疏水剂I. 0 5· 0% ;陶瓷微珠6. 0 10· 0% ;流变剂(Tl. 5% ;余量为水。
2.根据权利要求I所述的新型建筑用矿物反射隔热涂料，其特征在于，其组成及重量配比，以100%计为，增稠剂O. 2% ;消泡剂O. 3% ;分散剂O. 2% ;稳定剂O. 5% ;功能性颜料15.0% ;填料20. 0% ;浓度为50wt%的改性乳液8. 5% ;浓度为30wt%的硅酸钾21. 0% ;疏水剂I.0% ;陶瓷微珠10. 0% ;流变剂I. 0% ;余量为水。
3.根据权利要求I所述的新型建筑用矿物反射隔热涂料，其特征在于， 所述的增稠剂为粘度1000(T30000 mpa *s的羟乙基纤维素、粘度为1000(T30000mpa *s的汉生胶、粘度为1000(T30000mpa · s的羧甲基纤维素中的一种或两种； 所述的消泡剂为矿物油类、液体石蜡类、水包油型聚硅氧烧一聚醚中的一种或两种。
4.根据权利要求I所述的新型建筑用矿物反射隔热涂料，其特征在于， 所述的分散剂为焦磷酸钾或有机磷酸钾； 所述的稳定剂为季胺碱或其改性物。
5.根据权利要求I所述的新型建筑用矿物反射隔热涂料，其特征在于， 所述的功能性颜料为钛白粉，镍钛黄，钴兰，氧化铬绿，铁红，铁黄或铁黑； 所述的填料为纯度> 95%、白度> 95%的方解石，重钙，白垩，硅酸盐，重晶石，沉淀硫酸钡中的两种以上。
6.根据权利要求5所述的新型建筑用矿物反射隔热涂料，其特征在于，所述的钛白粉为粒径是O. 001 O. 3微米的球状易分散品。
7.根据权利要求I所述的新型建筑用矿物反射隔热涂料，其特征在于， 所述的改性乳液为固含量在46 50%，皂化值48 52mgkoH/g，Tg值为(T8°C低弹性的苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液中的一种或两种； 所述的硅酸钾的摩数M为3 < M < 4，固含为28 32%，钠离子含量为O O. 1%。
8.根据权利要求I所述的新型建筑用矿物反射隔热涂料，其特征在于， 所述的疏水剂为烧基娃醇钟、聚烧基娃氧烧乳液、石腊乳液、硬脂醇类中的一种或两种； 所述的陶瓷微珠是粒径为0.001 100微米的中空微珠； 所述的流变剂为聚氨酯、聚醚多元醇中的一种或两种； 所述的水为蒸馏水或去离子水。
9.一种权利要求I所述的新型建筑用矿物反射隔热涂料的制备方法，其特征在于，具体的制备步骤为 (I)制衆 按照权利要求I所述配方量，向分散缸中依次加入水总重量的79. O 86. 5%的水、增稠剂，搅拌至完全溶解；然后加入消泡剂重量的三分之二，分散剂、稳定剂，继续搅拌至均匀；接着加入功能性颜料、填料于混合液中；加毕，以占水总重量4. 6 6. 8%的水将沾在分散轴和缸壁的物料清洗入缸中；在搅拌转速为1400 2000转/分的条件下，高速分散16 20分钟； 接着，将转速降至400 600转/分，加入改性乳液，搅拌5 10分钟后停机，提升搅拌出液面，以剩余的水清洗搅拌、缸壁于缸中； (2)制漆 将缸转移至桨式搅拌机下，调整浆料的PH值至10，在转速300 400转/分下加入浓度为30wt%的硅酸钾溶液，搅拌5 10分钟；再加入疏水剂，搅拌2-3分钟；然后，加入陶瓷微珠，待陶瓷微珠全部润湿后，再加入余下的三分之一消泡剂，于200 300转/分继续搅拌5小时至均勻无泡； 以流变剂调整体系的粘度为85 95KU，最后加入色浆进行调色，继续搅拌均匀，然后过80目筛,称量包装即为成品。
10.根据权利要求9所述的新型建筑用矿物反射隔热涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中用20wt%的氢氧化钾或Lopon ST调整体系的pH值。
全文摘要
本发明涉及一种新型建筑用矿物反射隔热涂料及其制备方法。其组成及重量配比，以100%计为，增稠剂0.1~0.6%；消泡剂0.2~1.2%；分散剂0.1～0.5%；稳定剂0.5～1.0%；功能性颜料6.0～20.0%；填料5.0～27.0%；浓度为46～50wt%的改性乳液4.0~10.0%；浓度为28～32wt%的硅酸钾15.0~23.0%；疏水剂1.0~5.0%；陶瓷微珠6.0~10.0%；流变剂0~1.5%；余量为水。本发明避免了乳胶型反射隔热涂料的弊病，既符合国家标准，又保持了无机涂料节能、经济、环保、低碳、阻燃、耐高温、抗老化和抗沾污性好等特点。
文档编号C09D7/12GK102816465SQ20121033123
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者宋振芳, 崔洪斌, 马 丰 申请人:盘锦奥马漆业有限公司