本发明涉及节能环保技术领域，且特别涉及一种节能保温外墙乳胶漆、其制备方法及建筑外墙。
背景技术：
在建筑涂料领域，乳胶漆是以合成树脂丙烯酸乳液为基料加入颜料、矿物填料及各种助剂配制而成的一类水性涂料，制备工艺简单，施工方便，对环境污染小，其应用已越来越受到市场的青睐。外墙乳胶漆的主要功能是装饰和保护建筑物面，使建筑物外貌整洁美观，从而达到美化城市环境的目的，同时能起到保护建筑物外墙的作用，延长其使用寿命。
随着我国经济的持续稳定增长和人们生活水平的不断提高，建筑及装潢业正迅猛发展，人们逐渐意识到建筑能耗占人类能源消耗的比重之大，达到30～40％，在发达城市夏季制冷、冬季取暖所消耗的能源已占建筑物总能耗的40～50％。新型节能乳胶漆对于节约资源、保护环境具有重要影响。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种节能保温外墙乳胶漆，该节能保温外墙乳胶漆具有良好的保温性能，安全节能，保护环境，具有较好的应用前景。
本发明的另一目的在于提供一种节能保温外墙乳胶漆的制备方法，该方法制备工艺简单，可控性强，制备成本低，适合大规模生产。
本发明的又一目的在于提供一种建筑外墙，该建筑外墙具有良好的保温性能，安全节能。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种节能保温外墙乳胶漆，按重量份数计，制备节能保温外墙乳胶漆的原料包括：碳纤维粉1～5份、聚苯粉5～15份、矿物填料30～50份、丙烯酸乳液20～40份、添加剂2～16份以及水30～50份，添加剂包括分散剂1～5份，优选地，分散剂包括硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸三乙醇胺、十六烷基磷酸铵中的至少两种。
本发明提出一种节能保温外墙乳胶漆的制备方法，包括：将原料混合。
本发明提出一种建筑外墙，其外层涂覆有上述节能保温外墙乳胶漆。
本发明实施例的有益效果是：
本发明提供的一种节能保温外墙乳胶漆，采用碳纤维粉和聚酯粉作为原料，碳纤维粉具有孔隙结构，使得乳胶漆具有良好的保温性能，同时碳纤维粉强度高，可增强乳胶漆的耐磨性；碳纤维粉质量轻，减少建筑的载重；碳纤维粉耐腐蚀，可增强乳胶漆的耐腐蚀性。聚苯粉具有重量轻、强度高、隔热防水、抗雨水冲刷的特点，聚苯粉的抗裂性能优异，无毒、无污染，安全环保。聚苯粉导热系数低，保温隔热性能良好，与碳纤维粉共同使用增加乳胶漆的保温隔热性能。聚苯粉不导电，与碳纤维粉共同使用提高乳胶漆的安全性。原料还包括碳气凝胶。碳气凝胶是密度极小的多孔结构，该结构可以增强乳胶漆的保温性能。碳纤维粉、聚苯粉及碳气凝胶共同使用具有协同增效作用，可使得乳胶漆具有较佳的保温性能，减少热量的传递，降低能量损耗，使得乳胶漆具有节能环保的特点，同时碳气凝胶增强乳胶漆的强度。
由于碳纤维粉不溶于水，为了防止碳纤维粉在储存及运输过程中沉聚而影响乳胶漆的保温效果，分散剂包括硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸三乙醇胺、十六烷基磷酸铵中的至少两种，将其进行复配使用时，可以显著增加碳纤维粉的分散性，增强乳胶漆的稳定性，延长保存时间。
一种节能保温外墙乳胶漆的制备方法，该方法制备过程简单，使原料充分分散、混合，有助于加强节能保温外墙乳胶漆的性能，制备成本低，适合规模化生产。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种节能保温外墙乳胶漆、其制备方法及建筑外墙进行具体说明。
本发明实施例提供的一种节能保温外墙乳胶漆，按重量份数计，制备节能保温外墙乳胶漆的原料包括：碳纤维粉1～5份、聚苯粉5～15份、矿物填料30～50份、丙烯酸乳液20～40份、添加剂2～16份以及水30～50份，添加剂包括分散剂1～5份，优选地，分散剂包括硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸三乙醇胺、十六烷基磷酸铵中的至少两种。
进一步地，在本发明的较优实施例中，按重量份数计，原料包括：碳纤维粉1～5份、聚苯粉5～15份、矿物填料35～45份、丙烯酸乳液25～35份、添加剂10～16份以及水35～45份。
进一步地，在本发明的较优实施例中，碳纤维粉和聚苯粉的粒径为10～30μm。碳纤维粉及聚苯粉粒径小有助于分散，在分散剂的作用下可以分散均匀，使乳胶漆的性能稳定。
碳纤维粉也叫磨碎碳纤维，是将高强高模碳纤维长丝经特殊技术表面处理、研磨、显微甄别、筛选、高温烘干后而获得的等长圆柱形微粒，它保留了碳纤维的众多优良性能，并且形状细小、表面纯净，是性能优良的复合材料填料。碳纤维具有孔隙结构，该结构使得乳胶漆具有良好的保温性能；碳纤维粉强度高，可增强乳胶漆的耐磨性；碳纤维粉质量轻，减少建筑的载重；碳纤维粉耐腐蚀，可增强乳胶漆的耐腐蚀性。
聚苯粉为聚苯颗粒保温砂浆粉碎后的细粉，聚苯粉具有重量轻、强度高、隔热防水、抗雨水冲刷的特点，聚苯粉的抗裂性能优异，无毒、无污染，安全环保。聚苯粉导热系数低，保温隔热性能良好，与碳纤维粉共同使用增加乳胶漆的保温隔热性能。聚苯粉不导电，与碳纤维粉混合提高乳胶漆的安全性。
常用的节能保温外墙乳胶漆主要原料为矿物填料，如重质碳酸钙、硅灰石粉、绢云母粉、石英粉等。当少量添加其他矿物填料时，可以增强节能保温外墙乳胶漆的性能，在本发明中，其他矿物填料包括滑石粉、煅烧高岭土、云母粉、轻质碳酸钙。矿物填料的粒径越小，分散越均匀，乳胶漆的性能越好。较优的，矿物填料的粒径为10～20μm。
乳液对乳胶漆品质的好坏有直接的影响。乳液在节能保温外墙乳胶漆中起到增加涂料强度、提高涂抹耐擦洗次数的作用。在本发明中，丙烯酸乳液与其他原料及各添加剂的种类、配比使原料相容性好，制得的节能保温外墙乳胶漆性能好。在本发明实施例中，主要选用丙烯酸酯丙烯酸乳液、纯丙丙烯酸乳液及硅丙丙烯酸乳液等。
进一步地，在本发明的较优实施例中，按重量份数计，原料还包括碳气凝胶0.1～1份。碳气凝胶是密度极小的多孔结构，该结构可以增强乳胶漆的保温性能。碳纤维粉、聚苯粉及碳气凝胶共同使用可使得乳胶漆具有较佳的保温性能，降低能量损耗，使得乳胶漆具有节能环保的特点。
在乳胶漆的制备过程中，根据实际需要添加不同的添加剂，以达到所需的性能。在本发明的较优实施例中，添加剂还包括增稠剂、消泡剂、防腐防霉剂、成膜助剂、ph调节剂中的至少一种。
增稠剂作为节能保温外墙乳胶漆中重要的添加剂，主要用于改善和增加节能保温外墙乳胶漆的粘稠度，保持一定的流变性，防止施工中出现流挂现象，同时赋予节能保温外墙乳胶漆优异的机械性能和储存稳定性。由于碳纤维粉不溶于水，为了防止碳纤维粉在储存及运输过程中沉聚而影响乳胶漆的保温效果，在本发明实施例中，增稠剂选用缔合型碱溶胀型增稠剂、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素中的至少两种。在复配使用上述增稠剂时，可以增强碳纤维粉的分散稳定性，使乳胶漆不出现分层、沉聚现象。优选地，增稠剂为非离子疏水改性环氧乙烷聚氨酯共聚物与羟乙基纤维素的混合物。
分散剂减少原料的分散时间，稳定分散体，具有减少絮凝现象，增强稳定性，提升光泽，增加展色性的作用。分散剂包括阴离子型分散剂、非离子型分散剂、疏水型分散剂。由于碳纤维粉不溶于水，为了防止碳纤维粉在储存及运输过程中沉聚而影响乳胶漆的保温效果，分散剂包括硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸三乙醇胺、十六烷基磷酸铵中的至少两种。将上述表面活性剂进行两种特别是多种复配使用时，可以显著增加碳纤维粉的分散性，增强乳胶漆的稳定性，延长保存时间。优选地，十二烷基酚聚氧乙烯醚及十二烷基苯磺酸钠同时使用，对碳纤维粉的分散效果较佳。
在原料的混合搅拌过程中会产生大量气泡，这些气泡会影响施工过程中节能保温外墙乳胶漆的平整性及机械性能。消泡剂可以抑制泡沫产生、消除泡沫，在制备过程中加入适量的消泡剂，可提高节能保温外墙乳胶漆的稳定性及性能。在本发明的实施例中，消泡剂可以采用有机硅消泡剂和有机硅改性消泡剂等。
当节能保温外墙乳胶漆使用在建筑等方面时，需要具有防腐防霉的性能，避免涂覆本体受化学物质等腐蚀性物质的腐蚀及霉菌的侵蚀。添加剂中还包括防腐防霉剂以提高节能保温外墙乳胶漆的性能。
成膜助剂作为节能保温外墙乳胶漆中重要的添加剂之一，使节能保温外墙乳胶漆达到施工性能和成膜质量。节能保温外墙乳胶漆的成膜过程较为复杂，从分散的聚合物颗粒到相互聚结成为整体的过程。成膜助剂促进乳胶粒子的塑性流动和弹性变形，使粒子表面软化，促使聚合物粒子易受压变形，融合成膜；成膜助剂可以降低丙烯酸乳液及节能保温外墙乳胶漆的最低成膜温度。
ph调节剂用于调节节能保温外墙乳胶漆的ph值，增加节能保温外墙乳胶漆的稳定性，同时还具有润湿、分散的作用。在本发明的实施例中，ph调节剂包括有机铵调节剂等。
为了使得制备的节能保温外墙乳胶漆具有较优的机械性能及化学性能，添加剂包括增稠剂1～3份、消泡剂1～2份、防腐防霉剂1～3份、成膜助剂1～3份、ph调节剂0.1～1份中的至少一种。
本发明实施例还提供了一种节能保温外墙乳胶漆的制备方法，包括：
按比例称取原料，将碳纳米粉、聚苯粉、水、增稠剂、分散剂、部分消泡剂以及防腐防霉剂在500～600rpm的搅拌速率下充分混合搅拌10～20min。
搅拌均匀后，加入矿物填料，在本发明的实施例中，还可以加入其他矿物填料，在1000～1500rpm的搅拌速率下粗分散5～40min。
将粗分散液打浆分散。测试细度，较优的，细度为35μm以下，即得分散均匀的颜料浆液。
在浆液中缓慢加入计量的丙烯酸乳液、成膜助剂、剩余的消泡剂以及流平剂。在300～500rpm的条件下，低速搅拌均匀后，加入ph调节剂调节体系的ph值，搅拌均匀后即得节能保温外墙乳胶漆样。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种节能保温外墙乳胶漆，按重量份数计，包括：
碳纤维粉1份、矿物填料30份、丙烯酸乳液20份、增稠剂1份、分散剂1份、消泡剂1份、防腐防霉剂1份、成膜助剂1份、ph调节剂0.1份以及水30份。碳纤维粉的粒径为30μm。分散剂为硬脂酸钠。
主要通过以下方法制作而成：
将碳纤维粉、水、增稠剂、分散剂、部分消泡剂以及防腐防霉剂在500rpm的搅拌速率下充分混合搅拌10min。
搅拌均匀后，加入矿物填料，在1000rpm的搅拌速率下粗分散5min。将粗分散液打浆分散，测试细度，细度为35μm，即得分散均匀的浆液。
在浆液中缓慢加入计量的丙烯酸乳液、成膜助剂、剩余的消泡剂以及流平剂。在300rpm的条件下，低速搅拌均匀后，加入ph调节剂调节体系的ph值，搅拌均匀后即得节能保温外墙乳胶漆样。
实施例2
本实施例提供了一种节能保温外墙乳胶漆，按重量份数计，包括：
聚苯粉5份、矿物填料33份、丙烯酸乳液25份、增稠剂2份、分散剂2份、消泡剂1份、防腐防霉剂1份、成膜助剂1份、ph调节剂0.4份以及水35份。碳纤维粉和聚苯粉的粒径为25μm。分散剂为十二烷基苯磺酸钠。
主要通过以下方法制作而成：
将聚苯粉、水、增稠剂、分散剂、部分消泡剂以及防腐防霉剂在600rpm的搅拌速率下充分混合搅拌20min。
搅拌均匀后，加入矿物填料，在1500rpm的搅拌速率下粗分散40min。将粗分散液打浆分散，测试细度，细度为35μm，即得分散均匀的浆液。
在浆液中缓慢加入计量的丙烯酸乳液、成膜助剂、剩余的消泡剂以及流平剂。在300rpm的条件下，低速搅拌均匀后，加入ph调节剂调节体系的ph值，搅拌均匀后即得节能保温外墙乳胶漆样。
实施例3
本实施例提供了一种节能保温外墙乳胶漆，按重量份数计，包括：
碳纤维粉2份、聚苯粉8份、矿物填料38份、丙烯酸乳液32份、增稠剂2份、分散剂4份、消泡剂1份、防腐防霉剂2份、成膜助剂2份、ph调节剂0.8份以及水45份。碳纤维粉和聚苯粉的粒径为10μm。分散剂硬脂酸三乙醇胺。
主要通过以下方法制作而成：
将碳纤维粉、聚苯粉、水、增稠剂、分散剂、部分消泡剂以及防腐防霉剂混合搅拌10min。
搅拌均匀后，加入矿物填料，粗分散40min。
在浆液中缓慢加入计量的丙烯酸乳液、成膜助剂、剩余的消泡剂以及流平剂。在300rpm的条件下，搅拌均匀后，加入ph调节剂调节体系的ph值，搅拌均匀后即得节能保温外墙乳胶漆样。
实施例4
本实施例提供了一种节能保温外墙乳胶漆，按重量份数计，包括：
碳纤维粉2份、聚苯粉8份、矿物填料39份、丙烯酸乳液35份、增稠剂3份、分散剂5份、消泡剂2份、防腐防霉剂3份、成膜助剂3份、ph调节剂1份以及水50份。碳纤维粉和聚苯粉的粒径为40μm。分散剂为硬脂酸三乙醇胺和十六烷基磷酸铵的混合物。
主要通过以下方法制作而成：
将碳纤维粉、聚苯粉、水、增稠剂、分散剂、部分消泡剂以及防腐防霉剂在500rpm的搅拌速率下充分混合搅拌20min。
搅拌均匀后，加入矿物填料，在1200rpm的搅拌速率下粗分散20min。将粗分散液打浆分散，测试细度，细度为35μm，即得分散均匀的浆液。
在浆液中缓慢加入计量的丙烯酸乳液、成膜助剂、剩余的消泡剂以及流平剂。在400rpm的条件下，低速搅拌均匀后，加入ph调节剂调节体系的ph值，搅拌均匀后即得节能保温外墙乳胶漆样。
实施例5
本实施例提供了一种节能保温外墙乳胶漆，按重量份数计，包括：
碳纤维粉4份、聚苯粉12份、矿物填料50份、丙烯酸乳液30份、增稠剂2份、分散剂4份、消泡剂2份、防腐防霉剂3份、成膜助剂3份、ph调节剂0.7份以及水37份。碳纤维粉和聚苯粉的粒径为22μm。分散剂为硬脂酸钠和十六烷基磷酸铵的混合物。
主要通过以下方法制作而成：
将碳纤维粉、聚苯粉、水、增稠剂、分散剂、部分消泡剂以及防腐防霉剂在530rpm的搅拌速率下充分混合搅拌13min。
搅拌均匀后，加入矿物填料，在800rpm的搅拌速率下粗分散10min。将粗分散液打浆分散，得分散均匀的浆液。
在浆液中缓慢加入计量的丙烯酸乳液、成膜助剂、剩余的消泡剂以及流平剂。在400rpm的条件下，低速搅拌均匀后，加入ph调节剂调节体系的ph值，搅拌均匀后即得节能保温外墙乳胶漆样。
实施例6
本实施例提供了一种节能保温外墙乳胶漆，按重量份数计，包括：
碳纤维粉1份、聚苯粉5份、碳气凝胶0.1份、矿物填料30份、丙烯酸乳液40份、增稠剂1份、分散剂1份、消泡剂2份、防腐防霉剂3份、成膜助剂3份、ph调节剂0.1份以及水50份。碳纤维粉和聚苯粉的粒径为20μm。分散剂为硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠的混合物。
主要通过以下方法制作而成：
将碳纤维粉、聚苯粉、碳气凝胶、水、增稠剂、分散剂、部分消泡剂以及防腐防霉剂在550rpm的搅拌速率下充分混合搅拌15min。
搅拌均匀后，加入矿物填料，在1100rpm的搅拌速率下粗分散25min。将粗分散液打浆分散，测试细度，细度为35μm，即得分散均匀的浆液。
在浆液中缓慢加入计量的丙烯酸乳液、成膜助剂、剩余的消泡剂以及流平剂。在500rpm的条件下，低速搅拌均匀后，加入ph调节剂调节体系的ph值，搅拌均匀后即得节能保温外墙乳胶漆样。
实施例7
本实施例提供了一种节能保温外墙乳胶漆，按重量份数计，包括：
碳纤维粉3份、聚苯粉10份、碳气凝胶0.5份、矿物填料40份、丙烯酸乳液30份、增稠剂2份、分散剂3份、消泡剂2份、防腐防霉剂3份、成膜助剂3份、ph调节剂0.5份以及水40份。碳纤维粉和聚苯粉的平均粒径为20μm。分散剂为十二烷基酚聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸钠的混合物。
主要通过以下方法制作而成：
将碳纤维粉、聚苯粉、碳气凝胶、水、增稠剂、分散剂、部分消泡剂以及防腐防霉剂在550rpm的搅拌速率下充分混合搅拌15min。
搅拌均匀后，加入矿物填料，在1250rpm的搅拌速率下粗分散30min。将粗分散液打浆分散，测试细度，细度为35μm，即得分散均匀的浆液。
在浆液中缓慢加入计量的丙烯酸乳液、成膜助剂、剩余的消泡剂以及流平剂。在100rpm的条件下，低速搅拌均匀后，加入ph调节剂调节体系的ph值，搅拌均匀后即得节能保温外墙乳胶漆样。
对比例1
本对比例提供了一种乳胶漆，按重量份数计，包括：
矿物填料30份、丙烯酸乳液20份、增稠剂1份、分散剂1份、消泡剂1份、防腐防霉剂1份、成膜助剂1份、ph调节剂0.1份以及水30份。
主要通过以下方法制作而成：
将水、增稠剂、硬脂酸钠、部分消泡剂以及防腐防霉剂在500rpm的搅拌速率下充分混合搅拌10min。
搅拌均匀后，加入矿物填料，在1000rpm的搅拌速率下粗分散5min。将粗分散液打浆分散，测试细度，细度为35μm，即得分散均匀的浆液。
在浆液中缓慢加入计量的丙烯酸乳液、成膜助剂、剩余的消泡剂以及流平剂。在300rpm的条件下，低速搅拌均匀后，加入ph调节剂调节体系的ph值，搅拌均匀后即得节能保温外墙乳胶漆样。
对比例2
本对比例提供了一种市面上购买的外墙乳胶漆。
试验例
选取实施例1～7、对比例1制备的节能保温外墙乳胶漆及对比例2提供的乳胶漆进行性能检测，结果如下：
表1性能测试结果
由表1可知，相比于对比例1和对比例2，实施例1～7提供的节能保温外墙乳胶漆均具有较好的稳定性、保温性，施工性能好，干燥时间短，外观较佳。其中，实施例6和实施例7原料中包含碳纤维粉、聚苯粉及碳气凝胶，分散剂包含两种表面活性剂，使得原料的分散性较佳，提供的节能保温外墙乳胶漆的保温性能较佳。实施例7提供的节能保温外墙乳胶漆最佳，说明实施例7提供的原料及其配比、制备方法较为科学合理。
综上所述，本发明提供的一种节能保温外墙乳胶漆，采用碳纤维粉和聚酯粉作为原料，碳纤维粉具有孔隙结构，使得乳胶漆具有良好的保温性能，同时碳纤维粉强度高，可增强乳胶漆的耐磨性；碳纤维粉质量轻，减少建筑的载重；碳纤维粉耐腐蚀，可增强乳胶漆的耐腐蚀性。聚苯粉具有重量轻、强度高、隔热防水、抗雨水冲刷的特点，聚苯粉的抗裂性能优异，无毒、无污染，安全环保。聚苯粉导热系数低，保温隔热性能良好，与碳纤维粉共同使用增加乳胶漆的保温隔热性能。聚苯粉不导电，与碳纤维粉共同使用提高乳胶漆的安全性。原料还包括碳气凝胶。碳气凝胶是密度极小的多孔结构，该结构可以增强乳胶漆的保温性能。碳纤维粉、聚苯粉及碳气凝胶共同使用具有协同增效作用，可使得乳胶漆具有较佳的保温性能，减少热量的传递，降低能量损耗，使得乳胶漆具有节能环保的特点。
由于碳纤维粉不溶于水，为了防止碳纤维粉在储存及运输过程中沉聚而影响乳胶漆的保温效果，分散剂包括硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸三乙醇胺、十六烷基磷酸铵中的至少两种，将其进行复配使用时，可以显著增加碳纤维粉的分散性，增强乳胶漆的稳定性，延长保存时间。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。