复合型建筑保温隔热涂料及其制备方法
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本发明针对传统建筑涂料隔热效果差、稳定性不足的问题,提出采用相变微胶囊、空心玻璃微珠与聚合物微球复合组分,结合优化配方及制备工艺,显著提升涂料的隔热性能(导热系数≤0.065W/(m·k))、耐洗刷性及储存稳定性,实现低密度(≤1.06g/cm³)与高隔热温差(>10℃)的协同优化。
[0001]本发明涉及新材料领域,具体来说是一种复合型建筑保温隔热涂料,以及该种建筑隔热涂料的制备方法。
[0002]随着经济的发展,全球对能源的需求日益增大。建筑物在使用期间,采暖、空调、通风、热水供应等方面消耗了大量的能源,这些能源约占人类总能源消耗的30%?40%,面对能源日益紧张,建筑节能问题引起了越来越多的国家的重视。实践证明,建筑节能最直接有效的方法是使用保温隔热材料。据日本的节能实践证明,每使用It保温隔热材料,可节约标准煤3t/年,其节能效益是材料生产成本的10倍;根据欧美发达国家的经验,在住宅保温上每用It岩棉制品,每年可以节约的能源相当于It石油或2.5?3.7t标煤。
[0003]保温隔热材料的发展是以建筑节能的发展为背景,发达国家从1973年能源危机起开始关注建筑节能,制定相关的建筑节能标准并不断修订完善,而且国外保温材料工业已经有很长的历史,建筑节能用保温隔热材料占绝大多数,如美国从1987年以来建筑保温隔热材料占所有保温材料的81 %左右,瑞典及分兰等西欧国豕80%以上的岩棉制品用于建筑节能。我国建筑节能工作从20世纪90年代初才刚刚启动,用于建筑节能的保温隔热材料相对较少,经过十几年的发展,已形成品种比较齐全、初具规模的保温材料的生产和技术体系,但我国的建筑围护结构保温隔热性能普遍较低,仍与工业发达国家有很大的差距,以多层建筑为例,外墙和屋面的传热系数为气候条件接近的发达国家的3?4倍,夕卜墙的单位建筑面积耗能是4?5倍,屋顶2.5?5.5倍,外窗1.5?2.2倍,门窗空气渗透率要高出3?6倍,我国建筑单位面积的总传热量为气候条件接近的发达国家的2?5倍。目前我国使用的保温材料主要有:胶粉聚苯颗粒保温浆料、EPS板、XPS板、PU板、聚酰亚胺材料、单组分聚氨酯泡沫填缝剂等。
[0004]继^ 五规划之后,建设部的十二五规划里对于建筑节能这一块,再次作为建筑业发展的三大重点之一。现在国家要求建筑节能提高到65%的高度。从而对隔热材料的要求越来越高。
[0005]近年来,人们为了得到性能优异的隔热保温涂料,做了大量的研究工作:在公开号为CN1986661A的发明专利公开了一种以空心玻璃微珠为功能填料的保温涂料;公开号为CN102329545A的发明专利公开了以中空玻璃微珠和闭孔膨胀珍珠岩为功能填料的水性外保温涂料;公开号为CN101671523A的发明专利公开了以空心玻璃微珠为功能性填料的水性阻燃隔热保温涂料;公开号为CN103642364A的发明专利公开了一种以相变微胶囊为功能填料的隔热保温涂料;公开号为CN101481583的发明专利公开了一种以相变微珠、空心玻璃微珠为功能助剂制备水性耐沾污热反射相变隔热涂料,其外表面温度降低15-20°C,背面温度降低8-15°C。
[0006]从隔热机理分析,单一的功能性助剂只能阻隔单一热源,如单一的热辐射、单一的热传导、单一的热吸收等,而多助剂的加入,虽然能明显提高隔热保温效果,但容易导致涂料本身性能缺陷,如粘度增加、储存稳定性下降、涂膜性能变差等,影响产品的最终使用性會K。
[0007]本发明的目的在于解决现有保温隔热涂料应用的单独使用某一功能性助剂隔热效果不理想,以及中空玻璃微珠出现的产品不合格、高速分散过程中破碎率比较高以及该类保温隔热涂料隔热效果差、AkzoNobel的EXPANCEL Microsperes系列的空心聚合物自身在涂料应用过程中出现的分散不均匀、分层及该类隔热涂料隔热效果不理想、相变微胶囊保温隔热效果较差以及多助剂复合型隔热涂料性能缺陷等问题,从而提供一种外观良好、储存稳定,采用多种功能性助剂,通过复合采用热吸收、热辐射及热传递原理,全方位阻隔热量的传播,制备出复合型建筑保温隔热涂料,以及提供一种可使该涂料各组分分散均匀,相溶性好,不分层、成膜好的制备方法。
[0008]本发明的技术方案:相变微胶囊型改性建筑涂料,按质量分数计,由以下组分组成:25?40份水、0.3?0.9份增稠剂、0.1?0.3份多功能助剂、0.3?1.2份抗老化助剂,0.2?0.5份润湿剂、0.5?2.0份分散剂、0.4?1.3份防霉剂、0.2?0.5份消泡剂、2?5份成膜助剂、8?20份颜料、6?13份由相变微胶囊、空心玻璃微珠、聚合物微球中的两种或三种混合组成的用以隔热的功能性助剂,38?52份乳液;
[0009]所述增稠剂为美国陶氏化学公司的CELLOSIZE QP — 10000和CELLOSIZE QP-20000以及羟乙基纤维素250HBR中的一种或两种;所述多功能助剂美国陶氏化学公司的为C0DIS—99或美国陶氏化学公司的AMP — 95 (化学名称2-氨基-2-甲基-1-丙醇)中的一种或两种;所述抗老化助剂为烟台新秀化学用品有限公司所产批号为5529E30、5513E30,塑诺稳202中的一种或多种;所述润湿剂为聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、DC-Ol和聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物中的一种或两种;所述分散剂为德国BASF公司的DISPEXWB G40和DISPEX WB N30以及日本诺普科助剂有限公司的SN-5027中的一种或两种;所述防霉剂为MEIT1N AF 2130或ΜΕΙΤΙ0Ν AF 2180 ;所述成膜助剂为乙二醇和十二碳醇酯中的一种或两种;所述相变微胶囊为烟台瑞龙化学技术有限公司提供的生产批号为RL30A,RL25A和RL20A中的一种或多种;所述空心玻璃微珠为中科华星有限公司提供的生产批号为C28,C35和C42中的一种或两种;所述聚合物微球为烟台瑞龙化学技术有限公司提供的生产批号为RL15B,RL28B和RL35B中的一种或多种;所述乳液为纯丙乳液、苯丙乳液和硅丙乳液中的一种或两种;所述消泡剂为BYK-14UBYK-8822及东博化工的1350中的一种或两种。
[0013]3)控制搅拌速度到1000?1500r/min,混合加入6?13份隔热用功能性填料,混合均匀;
[0018]I)本发明相变微胶囊和空心聚合物微球为烟台瑞龙化学技术有限公司所提供,其特点是:A)其胶囊内包覆有相变温度在25_35°C左右相变材料,当其应用于涂料中,能够明显提高涂料的隔热性能,这是由于相变微胶囊在涂膜干燥时可以形成连续的膜相当于形成了一层相变材料的膜,当阳光照射及温度升高到材料的相变点时,材料熔融吸热,从而使温度不再升高而达到保温隔热效果;而当温度降低时,相变材料固化放热而阻止温度的降低,进而达到保温隔热效果。采用相变微胶囊所制备的隔热涂料较玻璃微珠和空心聚合物微球具有更好的保温隔热效果;并且,相变微胶囊具有高效的填充性,能够赋予涂料良好的流动性,这是因为相变微胶囊为微球状,添加到涂料中时,球形结构有利于彼此之间的滚动;B)空心聚合物微球中填充有空气,球壁采用韧性的具有底热导系数的聚合物组成,球内空腔被空气填满,当期应用到涂料中时,空心聚合物微球在涂膜后能在涂料里面形成一层致密的膜,利用膜的底热导及空气的低热导,阻止腔内外的热量传递,进而达到隔热效果。
[0019]2)本发明所用空心玻璃微珠为中科华星有限公司所提供,其特点在于:由于玻璃对太阳光的散射和反射,使大量近红外光及可见光被反射回去,从而减少了福射热量的传播,同时,中空玻璃微珠中间充斥的空气能隔绝热量的传递。
[0020]3)本发明以复合功能性助剂为填料、以金红石型二氧化钛为颜料,制得的涂膜利用相变吸热和放热
技术所有人:东莞暨南大学研究院;烟台瑞龙化学技术有限公司;暨南大学韶关研究院;
针对传统相变材料易泄漏、隔热性差的问题,提出一种脲醛树脂相变微胶囊制备方法。通过表面修饰空心玻璃微珠并复合石蜡芯材,利用脲醛树脂壁材的韧性与密闭性,实现相变材料的稳定封装;二氧化钛与氧化镧涂层...
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针对传统建筑涂料保温性差、环保性不足的问题,提出一种含石蜡微胶囊与空心玻璃微珠的复合配方。通过石蜡微胶囊相变储热和空心玻璃微珠隔热协同作用,显著提升保温性能(温差达18℃),同时添加壳聚糖增强...
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