一种建筑防晒隔热涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑涂料领域，具体涉及一种建筑防晒隔热涂料及其制备方法。


背景技术：

2.目前建筑隔热采取的措施多种多样，其主要还是通过屋面、墙面、玻璃等实现的，在众多措施中屋面与墙面又占据了绝大部分，现在大多在其表面涂刷反射型隔热涂料，以减少太阳光对建筑物温度的影响，同时达到降低建筑物表面温度的目的，从而降低室内的温度，使室内达到相对舒适的温度，这也是目前高效环保的有效措施之一；
3.建筑领域夏季防晒隔热普遍应用的是反射隔热涂料，虽然该涂料具有良好的效果，但其隔热性能仍不能满足当前高等级绿色建筑对建筑节能的需求，建筑能耗约占全国总能耗的四分之一，在所有产业中排在了首位，目前在建的建筑物中仅仅有3％可以达到节能的标准，且在使用过程中二氧化硅气凝胶的疏水基易发生团聚现象，导致沉降，使产品性能下降；
4.因此，如何改善现有的建筑涂料不能满足当前高等级绿色建筑对建筑节能需求和使用过程中二氧化硅气凝胶的疏水基易发生团聚现象，导致沉降是本发明需要解决的问题。


技术实现要素：

5.为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供了一种建筑防晒隔热涂料：
6.(1)通过将al(no3)3溶于乙醇溶液，加入y(no3)3和硼酸三丁酯，经烘干、老化、干燥和热处理，得到干凝胶粗粉a，再经气流粉碎制得硼酸微颗粒，将水玻璃加入到去离子水中，通过充满酸性苯乙烯阳离子交换树脂的交换柱，加入硼酸微颗粒和无机填料搅拌，得到干凝胶粗粉b，再经气流粉碎制得该改性二氧化硅气凝胶，通过将该改性二氧化硅气凝胶加入到涂料中，解决了涂料隔热性能不能满足当前高等级绿色建筑对建筑节能的需求的问题；
7.(2)通过将丙烯酸、肉桂酸和去离子水加入到三口圆底烧瓶中，得到中间体a，将甲基丙烯酸缩水甘油酯加入到三口圆底烧瓶中，加入去离子水，得到单体2，3
‑
二羟基甲基丙烯酸酯，将单体2，3
‑
二羟基甲基丙烯酸酯加入到中间体a中，得到该分散剂，通过添加该分散剂解决了在使用过程中二氧化硅气凝胶的疏水基易发生团聚现象，导致沉降，使产品性能下降的问题。
8.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
9.一种建筑防晒隔热涂料，包括以下重量份组分：
10.水性丙烯酸树脂30
‑
40份，云母粉2
‑
3份，三聚磷酸铝1
‑
2份，改性二氧化硅气凝胶4
‑
5份，磷酸锌2
‑
3份，分散剂1
‑
3份，有机硅树脂30
‑
40份；
11.该建筑防晒隔热涂料由以下步骤制备得到：
12.s1：将水性丙烯酸树脂、改性二氧化硅溶胶、磷酸锌、有机氟环氧树脂与有机硅树脂进行混合，得到共混料；
13.s2：将共混料加入搅拌罐中，搅拌均匀后进行过滤，再加入到球磨机中研磨，得到研磨粗品；
14.s3：向研磨粗品中加入云母粉、三聚磷酸铝和分散剂再进行精细化加工，高速球磨直至体系均匀，得到该建筑防晒隔热涂料。
15.作为本发明进一步的方案：所述改性二氧化硅气凝胶的制备过程如下：
16.s21：将al(no3)3溶于乙醇溶液，加入y(no3)3和硼酸三丁酯，并在90
‑
100℃水浴加热回流4
‑
5h，形成澄清溶胶，将溶胶继续置于80
‑
90℃的恒温水浴中加热5
‑
6h，经烘干、老化、干燥和热处理，得到干凝胶粗粉a，再经气流粉碎制得硼酸微颗粒；
17.s22：将水玻璃加入到去离子水中，得到稀释液，将稀释液通过充满酸性苯乙烯阳离子交换树脂的交换柱，加入氢氧化钠溶液调节ph值至5
‑
6，加入硼酸微颗粒和无机填料，搅拌1
‑
2h，将得到的溶胶倒入聚乙烯模具中静置1
‑
2h后，在初始湿凝胶表面覆盖一层离子水，室温下老化5
‑
6h，得到湿凝胶；
18.s23：将得到的湿凝胶置于充满乙醇的容器中浸泡2
‑
3天，经干燥和热处理，得到干凝胶粗粉b，再经气流粉碎制得该改性二氧化硅气凝胶。
19.作为本发明进一步的方案：步骤s21中所述al(no3)3与乙醇溶液的用量比为1g：9
‑
10ml，所述y(no3)3、硼酸三丁酯与al(no3)3的摩尔比为1：5
‑
6：1.1。
20.作为本发明进一步的方案：步骤s22中所述步骤s22中所述水玻璃与去离子水的用量比为1g：13ml，所述氢氧化钠的质量分数为40％，所述硼酸微颗粒与无机填料的用量比为2g：1.5g。
21.作为本发明进一步的方案：步骤s22中所述无机填料为氯化钙、氯化铝、氧氯化锆中的一种或两种以上按任意比例混合。
22.作为本发明进一步的方案：所述分散剂的制备过程如下：
23.s61：在磁力搅拌下，将丙烯酸、肉桂酸和去离子水加入到带回流冷凝器的三口圆底烧瓶中，并恒温水浴加热至60
‑
70℃，通入氮气保护，将引发剂过硫酸铵水溶液加入反应烧瓶中，反应2
‑
3h，得到中间体a；
24.反应原理如下所示：
[0025][0026]
s62：将甲基丙烯酸缩水甘油酯加入到带回流冷凝器的三口圆底烧瓶中，加入去离子水，在温度为80
‑
90℃的条件下回流9
‑
10h后，得到澄清的水溶液，经冷冻干燥后得白色固体，即为单体2，3
‑
二羟基甲基丙烯酸酯；
[0027]
反应原理如下所示：
[0028][0029]
s63：将单体2，3
‑
二羟基甲基丙烯酸酯加入到中间体a中，恒温水浴加热至60
‑
70℃，通入氮气保护，将引发剂过硫酸铵水溶液加入反应烧瓶中，反应3
‑
4h，得到该分散剂。
[0030]
反应原理如下所示：
[0031][0032]
作为本发明进一步的方案：步骤s61中所述丙烯酸与去离子水的用量比为7.26g：41ml，所述引发剂过硫酸铵水溶液与丙烯酸的用量比为5ml：7.26g，所述丙烯酸与肉桂酸的摩尔比为1：1。
[0033]
作为本发明进一步的方案：步骤s62中所述甲基丙烯酸缩水甘油酯与去离子水的用量比为0.99g：10ml。
[0034]
作为本发明进一步的方案：步骤s63中所述引发剂过硫酸铵水溶液与单体2，3
‑
二羟基甲基丙烯酸酯的用量比为1.6g：0.886g，所述单体2，3
‑
二羟基甲基丙烯酸酯与中间体a的摩尔比为1：10。
[0035]
作为本发明进一步的方案：一种建筑防晒隔热涂料的制备方法包括以下步骤：
[0036]
s1：将水性丙烯酸树脂、改性二氧化硅溶胶、磷酸锌、有机氟环氧树脂与有机硅树脂进行混合，得到共混料；
[0037]
s2：将共混料加入搅拌罐中，搅拌均匀后进行过滤，再加入到球磨机中研磨，得到研磨粗品；
[0038]
s3：向研磨粗品中加入云母粉、三聚磷酸铝和分散剂再进行精细化加工，高速球磨直至体系均匀，得到该建筑防晒隔热涂料。
[0039]
本发明的有益效果：
[0040]
本发明是通过将水性丙烯酸树脂、改性二氧化硅溶胶、磷酸锌、有机氟环氧树脂与有机硅树脂进行混合，得到共混料，将共混料加入搅拌罐中，再加入到球磨机中研磨，得到研磨粗品，向研磨粗品中加入云母粉、三聚磷酸铝和分散剂再进行精细化加工，高速球磨直至体系均匀，得到该建筑防晒隔热涂料，将硼酸微颗粒和无机填料掺入到sio2溶胶前驱体中，填补非线性光学晶体中的缺陷，进而调控红外辐射性能，承担增强大气窗口波段红外辐射性能的功能，添加分散剂使分散剂的分子链在水溶液中可以完全伸展开，在sio2气凝胶颗粒表面形成一定厚度的表面吸附层，产生空间位阻效应，从而达到了促进高等级绿色建筑发展和提升sio2气凝胶体系分散稳定性的目的；
[0041]
通过将al(no3)3溶于乙醇溶液，加入y(no3)3和硼酸三丁酯，得到干凝胶粗粉a，再经气流粉碎制得硼酸微颗粒，将水玻璃加入到去离子水中，加入硼酸微颗粒和无机填料搅拌，得到湿凝胶，将得到的湿凝胶经干燥和热处理，得到干凝胶粗粉b，再经气流粉碎制得该改性二氧化硅气凝胶，通过将该改性二氧化硅气凝胶加入到涂料中，二氧化硅气凝胶具有极高的孔隙率，当太阳光照射到涂层表面上，太阳辐射能只能通过微孔中的空气进行传递，同时能量会在孔壁间碰撞而慢慢消耗，降低其导热系数，使绝大部分的能量阻隔在建筑物外部，由于硼氧阴离子基团相互连接方式的多样性，使其晶体结构具有多样性，而且硼酸微颗粒晶体中硼氧键有利于太阳光的透过、耐高温、热导率好和化学稳定性高，硼酸微颗粒能够产生激光跃迁的激活离子，将其和无机填料掺入到sio2溶胶前驱体中，填补非线性光学晶体中的缺陷，进而调控红外辐射性能，承担增强大气窗口波段红外辐射性能的功能，从而达到了促进高等级绿色建筑发展和节能的目的；
[0042]
通过将丙烯酸、肉桂酸和去离子水加入到三口圆底烧瓶中，得到中间体a，将甲基丙烯酸缩水甘油酯加入到三口圆底烧瓶中，加入去离子水，得到单体2，3
‑
二羟基甲基丙烯酸酯，将单体2，3
‑
二羟基甲基丙烯酸酯加入到中间体a中，得到该分散剂，通过添加该分散剂到涂料中，使分散剂的分子链在水溶液中可以完全伸展开，在sio2气凝胶颗粒表面形成一定厚度的表面吸附层，产生空间位阻效应，使sio2气凝胶颗粒分散均匀，达到稳定状态，该分散剂在水溶液中可以电离产生负电荷，吸附于sio2气凝胶颗粒的表面，在sio2气凝胶颗粒表面会形成双电层，当带有相同电荷的sio2气凝胶粒子相互靠近时，双电层间的排斥力会大于粒子间的吸引力，降低粒子间发生团聚的概率，使sio2气凝胶浆料达到分散稳定状态，从而达到了提升sio2气凝胶体系分散稳定性的目的。
具体实施方式
[0043]
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044]
实施例1：
[0045]
本实施例为一种建筑防晒隔热涂料，包括如下步骤：
[0046]
s1：将水性丙烯酸树脂、改性二氧化硅溶胶、磷酸锌、有机氟环氧树脂与有机硅树脂进行混合，得到共混料；
[0047]
s2：将共混料加入搅拌罐中，搅拌均匀后进行过滤，再加入到球磨机中研磨，得到研磨粗品；
[0048]
s3：向研磨粗品中加入云母粉、三聚磷酸铝和分散剂再进行精细化加工，高速球磨直至体系均匀，得到该建筑防晒隔热涂料。
[0049]
其中改性二氧化硅气凝胶的制备过程如下：
[0050]
s21：将al(no3)3溶于乙醇溶液，加入y(no3)3和硼酸三丁酯，并在100℃水浴加热回流5h，形成澄清溶胶，将溶胶继续置于90℃的恒温水浴中加热6h，经烘干、老化、干燥和热处理，得到干凝胶粗粉a，再经气流粉碎制得硼酸微颗粒；
[0051]
s22：将水玻璃加入到去离子水中，得到稀释液，将稀释液通过充满酸性苯乙烯阳
离子交换树脂的交换柱，加入氢氧化钠溶液调节ph值至6，加入硼酸微颗粒和无机填料，搅拌2h，将得到的溶胶倒入聚乙烯模具中静置2h后，在初始湿凝胶表面覆盖一层离子水，室温下老化6h，得到湿凝胶；
[0052]
s23：将得到的湿凝胶置于充满乙醇的容器中浸泡3天，经干燥和热处理，得到干凝胶粗粉b，再经气流粉碎制得该改性二氧化硅气凝胶。
[0053]
其中分散剂的制备过程如下：
[0054]
s61：在磁力搅拌下，将丙烯酸、肉桂酸和去离子水加入到带回流冷凝器的三口圆底烧瓶中，并恒温水浴加热至70℃，通入氮气保护，将引发剂过硫酸铵水溶液加入反应烧瓶中，反应3h，得到中间体a；
[0055]
s62：将甲基丙烯酸缩水甘油酯加入到带回流冷凝器的三口圆底烧瓶中，加入去离子水，在温度为90℃的条件下回流10h后，得到澄清的水溶液，经冷冻干燥后得白色固体，即为单体2，3
‑
二羟基甲基丙烯酸酯；
[0056]
s63：将单体2，3
‑
二羟基甲基丙烯酸酯加入到中间体a中，恒温水浴加热至70℃，通入氮气保护，将引发剂过硫酸铵水溶液加入反应烧瓶中，反应4h，得到该分散剂。
[0057]
实施例2：
[0058]
本实施例为一种建筑防晒隔热涂料，包括如下步骤：
[0059]
s1：将水性丙烯酸树脂、改性二氧化硅溶胶、磷酸锌、有机氟环氧树脂与有机硅树脂进行混合，得到共混料；
[0060]
s2：将共混料加入搅拌罐中，搅拌均匀后进行过滤，再加入到球磨机中研磨，得到研磨粗品；
[0061]
s3：向研磨粗品中加入云母粉、三聚磷酸铝和分散剂再进行精细化加工，高速球磨直至体系均匀，得到该建筑防晒隔热涂料。
[0062]
其中改性二氧化硅气凝胶的制备过程如下：
[0063]
s21：将al(no3)3溶于乙醇溶液，加入y(no3)3和硼酸三丁酯，并在90℃水浴加热回流4h，形成澄清溶胶，将溶胶继续置于80℃的恒温水浴中加热5h，经烘干、老化、干燥和热处理，得到干凝胶粗粉a，再经气流粉碎制得硼酸微颗粒；
[0064]
s22：将水玻璃加入到去离子水中，得到稀释液，将稀释液通过充满酸性苯乙烯阳离子交换树脂的交换柱，加入氢氧化钠溶液调节ph值至5，加入硼酸微颗粒和无机填料，搅拌1h，将得到的溶胶倒入聚乙烯模具中静置1h后，在初始湿凝胶表面覆盖一层离子水，室温下老化5h，得到湿凝胶；
[0065]
s23：将得到的湿凝胶置于充满乙醇的容器中浸泡2天，经干燥和热处理，得到干凝胶粗粉b，再经气流粉碎制得该改性二氧化硅气凝胶。
[0066]
其中分散剂的制备过程如下：
[0067]
s61：在磁力搅拌下，将丙烯酸、肉桂酸和去离子水加入到带回流冷凝器的三口圆底烧瓶中，并恒温水浴加热至60℃，通入氮气保护，将引发剂过硫酸铵水溶液加入反应烧瓶中，反应2h，得到中间体a；
[0068]
s62：将甲基丙烯酸缩水甘油酯加入到带回流冷凝器的三口圆底烧瓶中，加入去离子水，在温度为80℃的条件下回流9h后，得到澄清的水溶液，经冷冻干燥后得白色固体，即为单体2，3
‑
二羟基甲基丙烯酸酯；
[0069]
s63：将单体2，3
‑
二羟基甲基丙烯酸酯加入到中间体a中，恒温水浴加热至60℃，通入氮气保护，将引发剂过硫酸铵水溶液加入反应烧瓶中，反应3h，得到该分散剂。
[0070]
实施例3：
[0071]
本实施例为一种建筑防晒隔热涂料，包括如下步骤：
[0072]
s1：将水性丙烯酸树脂、改性二氧化硅溶胶、磷酸锌、有机氟环氧树脂与有机硅树脂进行混合，得到共混料；
[0073]
s2：将共混料加入搅拌罐中，搅拌均匀后进行过滤，再加入到球磨机中研磨，得到研磨粗品；
[0074]
s3：向研磨粗品中加入云母粉、三聚磷酸铝和分散剂再进行精细化加工，高速球磨直至体系均匀，得到该建筑防晒隔热涂料。
[0075]
其中改性二氧化硅气凝胶的制备过程如下：
[0076]
s21：将al(no3)3溶于乙醇溶液，加入y(no3)3和硼酸三丁酯，并在100℃水浴加热回流4h，形成澄清溶胶，将溶胶继续置于90℃的恒温水浴中加热6h，经烘干、老化、干燥和热处理，得到干凝胶粗粉a，再经气流粉碎制得硼酸微颗粒；
[0077]
s22：将水玻璃加入到去离子水中，得到稀释液，将稀释液通过充满酸性苯乙烯阳离子交换树脂的交换柱，加入氢氧化钠溶液调节ph值至6，加入硼酸微颗粒和无机填料，搅拌2h，将得到的溶胶倒入聚乙烯模具中静置1h后，在初始湿凝胶表面覆盖一层离子水，室温下老化5h，得到湿凝胶；
[0078]
s23：将得到的湿凝胶置于充满乙醇的容器中浸泡2天，经干燥和热处理，得到干凝胶粗粉b，再经气流粉碎制得该改性二氧化硅气凝胶。
[0079]
其中分散剂的制备过程如下：
[0080]
s61：在磁力搅拌下，将丙烯酸、肉桂酸和去离子水加入到带回流冷凝器的三口圆底烧瓶中，并恒温水浴加热至60℃，通入氮气保护，将引发剂过硫酸铵水溶液加入反应烧瓶中，反应2h，得到中间体a；
[0081]
s62：将甲基丙烯酸缩水甘油酯加入到带回流冷凝器的三口圆底烧瓶中，加入去离子水，在温度为80℃的条件下回流9h后，得到澄清的水溶液，经冷冻干燥后得白色固体，即为单体2，3
‑
二羟基甲基丙烯酸酯；
[0082]
s63：将单体2，3
‑
二羟基甲基丙烯酸酯加入到中间体a中，恒温水浴加热至70℃，通入氮气保护，将引发剂过硫酸铵水溶液加入反应烧瓶中，反应4h，得到该分散剂。
[0083]
对比例1：
[0084]
本对比例与实施例3相比未添加改性二氧化硅气凝胶，其余步骤相同；
[0085]
对比例2：
[0086]
本对比例与实施例3相比未添加分散剂，其余步骤相同；
[0087]
对比例3：
[0088]
本对比例与实施例3相比未添加改性二氧化硅气凝胶和分散剂，其余步骤相同；
[0089]
对比例4：
[0090]
本对比例使用中国专利cn201410839002.x公开的纳米二氧化硅涂料；
[0091]
将实施例1
‑
3以及对比例1
‑
4的一种建筑防晒隔热涂料按照jgj/t287
‑
2014《建筑反射隔热涂料节能检测标准》的测试标准进行检测，检测结果如下表所示：
[0092][0093]
由上表可知，实施例的反射率达到了89.6
‑
90.2％，而未添加改性二氧化硅气凝胶的对比例1、3的反射率为59.5
‑
60.1％，使用中国专利cn201410839002.x公开的纳米二氧化硅涂料的对比例4的反射率为80.2％，实施例的半球发射率达到了89
‑
90.1％，而未添加改性二氧化硅气凝胶的对比例1、3的半球发射率为59.9
‑
60.8％，使用中国专利cn201410839002.x公开的纳米二氧化硅涂料的对比例4的半球发射率为79.9％，实施例的导热系数达到了0.16
‑
0.17w/cm2·
k，而未添加改性二氧化硅气凝胶的对比例1、3的导热系数为0.34
‑
0.35w/cm2·
k，使用中国专利cn201410839002.x公开的纳米二氧化硅涂料的对比例4的导热系数为0.24w/cm2·
k，对比例4的各项数据明显优于对比例1、3，而实验例的各项数据又明显优于对比例4，说明了添加改性二氧化硅气凝胶和分散剂能够有效提升建筑防晒隔热涂料的防晒隔热性能。
[0094]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0095]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。