專利名稱：一種高性能隔熱涂料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及建筑節能技術，具體涉及一種高性能隔熱涂料及其制備方法。
背景技術：
能源是現代經濟社會發展的基礎，是現代社會和現代文明的支撐。隨著科學技術和社會生產力的不斷發展，能源問題越來越受到社會各界的廣泛關注。若不能很好地解決能源問題，我們的經濟社會發展必將受到很大的制約，甚至國家安全都會受到很大的影響。 在我國，目前建筑相關能耗占全社會能耗45%左右，而調查顯示，建筑能耗中的第一殺手就是空調，占到50%以上，而西曬和玻璃幕墻被譽為建筑內空調能耗劇增的主要原因。因此提高門窗等的保溫隔熱性能是降低能耗的有效途徑。現有的隔熱涂料要么隔熱性能不高，往往在幾度到十幾度之間，要么就是其成本太高，不夠經濟。劉成樓采用相關的制備工藝，制備了幾種納米氧化錫銻(以下簡稱納米 ΑΤΟ)透明隔熱涂料，其隔熱性能在8°C 16°C (劉成樓.納米ATO透明隔熱涂料的研制 [J].現代涂料與裝飾.2010，13(2): 6-9)。曾慶琳發明了一種用于內外墻的納米ATO建筑節能涂料，隔熱性能良好，隔熱效果最高可達到18°C，然而，其納米ATO的最高用量達到了 9%，高成本納米ATO用量太多，顯然是不夠經濟的(曾慶琳.用于內外墻面的建筑節能隔熱納米 ATO 涂料中國，200710036031. 2[P]. 2009-05-06)。
發明內容
為解決現有相關技術存在的缺陷和不足，本發明提供一種高性能隔熱涂料及其制備方法，所制備的隔熱涂料具有較好的隔熱效果，較高透明度，耐候性好，且具有一定的抗靜電效果。本發明提供的高性能隔熱涂料，按原料總質量計，各原料組分的質量百分含量為
成膜劑硅丙乳液60% 70% 改性納米ATO 2. 5% 4% 改性空心玻璃微珠10% 12. 5% 有機硅分散劑 3% 締合型增稠劑1% 1. 5% 有機硅消泡劑0. 4 0. 5% 成膜助劑0. 6^1% 有機硅流平劑0. 2% 0. 3% 其余為去離子水。所述成膜助劑為乙二醇丁醚；所述有機硅分散劑為系列分散劑；所述締合型增稠劑為DSX系列增稠劑；所述有機硅消泡劑為Β (系列消泡劑；所述有機硅流平劑為系列流平劑。
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所述BI系列分散劑為BI-163、BYK-P104S或BI-161 ；所述BI系列消泡劑 BYK-141、BK52 或 BK66N ；所述 DSX 系列增稠劑為 DSX_3551、DSX_3116 或 DSX -3256 ； 所述BYK系列流平劑為BYK-333、BYK-323或BYK-306。所述BI系列分散劑為BI-163 ；所述BI系列消泡劑為劑BYk_347 ；所述DSX系列增稠劑為DSX-3551 ；所述BI系列流平劑為BI-333。所述硅丙乳液的固含量為45% 50%。本發明提供的上述高性能隔熱涂料的制備方法，技術方案如下
(1)硅烷偶聯劑對納米ATO粉體和空心玻璃微珠的改性，得到改性氧化錫銻和改性空心玻璃微珠；
(2)按原料配方將去離子水、部分締合型增稠劑、有機硅分散劑、有機硅消泡劑混合后進行分散，再加入改性氧化錫銻和改性空心玻璃微珠，繼續進行分散，分散時間為4 h 6h,調節pH值為8 9，得到混合漿料；
(3)向混合漿料中按原料配方依次加入剩余的締合型增稠劑、成膜劑、成膜助劑、有機硅流平劑，高速攪拌4 6h，得到隔熱涂料；所述部分締合型增稠劑質量占原料總質量的
0. 8% 1. 2%ο所述硅烷偶聯劑為KH-570、KH-560或KH-550。步驟(1)提及的硅烷偶聯劑對納米ATO粉體的改性參考相關文獻(劉成樓.納米 ATO透明隔熱涂料的研制[J].現代涂料與裝飾.2010，13(2): 6_9):空心玻璃微珠的改性方法與之類似，其具體步驟為將納米ATO粉體或空心玻璃微珠加入95%的乙醇中，攪拌均勻，加入占納米ATO粉體或空心玻璃微珠質量1% 3%的硅烷偶聯劑，經超聲分散0. 5h Ih后，再在80°C 85°C攪拌4 h 6 h，于70°C 80°C下真空干燥，即得到改性氧化錫銻或改性空心玻璃微珠；所述納米ATO粉體或空心玻璃微珠與乙醇的用量關系為每克納米氧化錫銻粉體或空心玻璃微珠加入細1 6 ml95%乙醇中。。納米ATO粉體顆粒小、比表面積很大、表面能很高，使其極易發生團聚現象，這在一定程度限制了它的使用。通過對納米ATO粉體進行表面改性，可有效阻止納米ATO粉體顆粒的團聚，使其更容易分散開來，始終保持著納米材料的特性。同時也能增強體系的穩定性，從而提高產品的性能。空心玻璃微珠是一種優良隔熱材料，也常用于隔熱涂料中，它是由含硅、鋁等元素的氧化物材料經特殊工藝制成的薄壁、封閉的微小球體，球體內部包裹一定量的氣體，具有低密度、低導熱、熱穩定性好、耐沖擊等優點，且有較好的紅外光反射性及紅外發射率。成膜干燥后玻璃微珠會緊密排列形成一層對熱具有阻隔效果的封閉型中空氣體層，阻斷“熱橋”，從而使涂層具有良好的隔熱效果。本發明采用經硅烷偶聯劑改性的改性ATO粉體和改性空心玻璃微珠，可以將偶聯劑分子連接到固體的表面，增大固體粒子之間的位阻，阻礙顆粒的碰撞團聚，可有效防止固體顆粒的重力沉降。同時，固體顆粒表面的有機硅分子可以使得固體顆粒與成膜劑硅丙乳液更加有效的結合，進一步增強了體系的穩定性，從而提高產品的性能。納米ATO具有良好的可見光透過和近紅外光屏蔽效果，將其用于涂料制備中，可以制備得到隔熱效果良好，同時又具有很好光透過性的透明隔熱涂料。將其用在門窗上，可起到很好的保溫隔熱作用，從而降低能耗。另外，由于納米ATO本身的高導電性、抗輻射性等，使它也能被用在其它領域，如抗靜電涂料，顯示器抗輻射涂層等。與現有技術相比，本發明具有以下優點
(1)本發明制得的隔熱漿料穩定性好；
(2)隔熱性能好，成本低。與單一的ATO透明隔熱涂料相比，本發明通過引入改性空心玻璃微珠使其隔熱性能更好，同時對產品的透光性影響較小；
(3)應用范圍廣，納米ATO粉體由于其獨特的性能，使得本發明所制備的涂料不僅僅具有單一的功能，它也能被用在其它領域。如抗靜電涂料，顯示器抗輻射涂層等。
圖1為本發明的隔熱涂料制備流程圖2實施例1至實施例4所制備的4種隔熱涂料的隔熱效果圖。
具體實施例方式以下通過具體實施例對本發明作進一步詳細的說明，但不限于此。ATO粉體和空心玻璃微珠的改性
取50g ATO粉體加入到200ml 95%乙醇中，攪拌均勻，再加入Ig硅烷偶聯劑KH-570，經超聲分散Ih后，移入80°C帶回流的三口燒瓶中攪拌4h，于80°C下真空干燥，即得到改性納米ATO粉體。取50g空心玻璃微珠加入到300ml 95%乙醇中，攪拌均勻，再加入Ig硅烷偶聯劑 KH-560，經超聲分散Ih后，移入80°C帶回流的三口燒瓶中攪拌4h，于80°C下真空干燥，即得到改性空心玻璃微珠。隔熱涂料的制備 實施例1
在攪拌器中加入20g的去離子水、2. 2g的肌κ-163、0. 8g的DSX_3551、0. 55g的 BYK-141攪拌均勻，加入15g的KH-570改性空心玻璃微珠，高速攪拌分散他，調節PH為8， 制得混合漿料；向混合漿料中繼續加入0. 3g的DSX-3551、70g硅丙乳液、1. Ig的乙二醇丁醚、0. 3g的BI-333，高速度攪拌Mi，制得含ATO 0%的隔熱涂料。實施例2
在攪拌器中加入20g的去離子水、2. 2g的BI-P104S、0. 8g的DSX_3551、0. 40g的 BYK-141攪拌均勻，加入2. 5g的KH-570改性ATO粉體和12. 5g的KH-570改性空心玻璃微珠，高速攪拌分散他，調節PH為8. 5，制得混合漿料；向混合漿料中繼續加入0. 3g的 DSX-3551、70g硅丙乳液、0. 6g乙二醇丁醚、0. 3g的BH23等，高速度攪拌6h，制得含 2. 27%AT0 2. 27%的隔熱涂料。實施例3
在攪拌器中加入24g去離子水、2. 5g的BI-P104S、Ig的DSX_3116、0. 55g的BK66N 攪拌均勻，加入3g KH-570改性ATO粉體和12g KH-570改性空心玻璃微珠，高速攪拌分散 6h，調節PH為9，制得混合漿料；向混合漿料中繼續加入0. 2g的DSX-3116、65g硅丙乳液、 1. Ig乙二醇丁醚、0. 25gBYK-323,高速度攪拌6h，制得含ATO 2. 74%的隔熱涂料。實施例4在攪拌器中加入18g去離子水、3g的BYK-16U0. 8g的DSX_3116、0. 55g的BYK-052攪拌均勻，加入4g KH-570改性ATO粉體和Ilg KH-570改性空心玻璃微珠，高速攪拌分散他， 調節PH為8，制得混合漿料；向混合漿料中繼續加入0. 4g的DSX-3116、70g硅丙乳液、1. Ig 乙二醇丁醚、0. 2g的BI-306等，高速度攪拌6h，制得含ATO 3. 7%的隔熱涂料。 將各實施例所制得的隔熱涂料、硅丙乳液涂覆于空白玻璃樣上，制成試樣板，其涂層厚度均為4mm，與空白玻璃樣進行對比。將試樣板和空白玻璃固定在一個密閉的木箱中下部，樣板下方的空間用木板隔離，并分別放一個感溫探頭。在試樣板和空白玻璃板上方中部 40cm處固定一只300W碘鎢燈。測試時，將碘鎢燈通電，記錄試樣板和空白玻璃板下方兩密閉室內的溫度隨時間的變化。圖2給出了空白玻璃、硅丙乳液及實施例中制備的幾種隔熱涂料的隔熱效果圖。從圖中可以看出隨著照射時間的延長，各試樣的溫度變化趨勢總體呈上升趨勢，但是相對于空白玻璃而言，實施例1至實施例4所制備的隔熱涂料呈現相似的升溫曲線升溫最慢，而且在相同照射時間內，隔熱涂料組分中ATO含量越大，試樣板的溫度越低，表示隔熱效果是不斷增強的。
權利要求
1.高性能隔熱涂料，其特征在于，按原料總質量計算，各原料組分的質量百分含量為 成膜劑硅丙乳液60% 70%改性納米氧化錫銻粉體2. 5% 4% 改性空心玻璃微珠10% 12. 5% 有機硅分散劑 3% 締合型增稠劑1% 1. 5% 有機硅消泡劑0. 4 0. 5% 成膜助劑0. 6^1% 有機硅流平劑0. 2% 0. 3% 其余為去離子水。
2.根據權利要求1所述的高性能隔熱涂料，其特征在于，所述成膜助劑為乙二醇丁醚； 所述有機硅分散劑為BYK系列分散劑；所述締合型增稠劑為DSX系列增稠劑；所述有機硅消泡劑為系列消泡劑；所述有機硅流平劑為系列流平劑。
3.根據權利要求2所述的高性能隔熱涂料，其特征在于，所述系列分散劑為 BYK-163、BYK-P104S 或 ΒΥΚ-161 ；所述 BYK 系列消泡劑 ΒΥΚ-141、ΒΥΚ-052 或 ΒΥΚ-066Ν ；所述DSX系列增稠劑為DSX-3551、DSX-3116或DSX-3256 ；所述BI系列流平劑為BH33、 ΒΥΚ-323 或 Β (-306。
4.根據權利根據權利要求3所述的高性能隔熱涂料，其特征在于，所述BYK系列分散劑為ΒΙ-163 ；所述BI系列消泡劑為劑ΒΙ-347 ；所述DSX系列增稠劑為DSX-3551 ；所述 BYK系列流平劑為ΒΙ-333。
5.根據權利要求4所述的高性能隔熱涂料，其特征在于，所述硅丙乳液的固含量為 45% 50%ο
6.權利要求1所述的高性能隔熱涂料的制備方法，其特征在于，步驟如下(1)硅烷偶聯劑對納米氧化錫銻粉體和空心玻璃微珠的改性，得到改性氧化錫銻粉體和改性空心玻璃微珠；(2)按原料配方將去離子水、部分締合型增稠劑、有機硅分散劑、有機硅消泡劑混合后進行分散，再加入改性氧化錫銻和改性空心玻璃微珠，繼續進行分散，分散時間為4 h 6h,調節pH值為8 9，得到混合漿料；(3)向混合漿料中按原料配方依次加入剩余的締合型增稠劑、成膜劑、成膜助劑、有機硅流平劑，攪拌4 他，得到隔熱涂料；所述部分締合型增稠劑質量占原料總質量的 0. 7% 1%。
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述硅烷偶聯劑為KH-570、KH-560或 KH-550。
8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)具體步驟為將納米氧化錫銻粉體或空心玻璃微珠加入95%乙醇中，攪拌均勻，加入占納米氧化錫銻粉體或空心玻璃微珠質量1% 3%的硅烷偶聯劑，經超聲分散0. 5h Ih后，再在80°C 85°C攪拌4 h 6 h，于70°C 80°C下真空干燥，即得到改性氧化錫銻或改性空心玻璃微珠；每克納米氧化錫銻粉體或空心玻璃微珠加入細1 6ml 95%乙醇中。
全文摘要
本發明提供一種高性能隔熱涂料及其制備方法，該高性能隔熱涂料的制備方法具體為先用硅烷偶聯劑對納米氧化錫銻粉體(納米ATO粉體)和空心玻璃微珠進行改性，再將其與水、有機硅分散劑、有機硅消泡劑、締合型增稠劑等在高速攪拌作用下進行分散，得到混合漿料；然后向混合漿料中依次加入締合型增稠劑、成膜劑、有機硅流平劑、成膜助劑等，在高速攪拌下制得隔熱涂料。該方法制備的涂料具有穩定性好、隔熱能力強等優勢，同時由于納米ATO粉體本身的特性，使其還具備了抗靜電、防輻射等其它效果。
文檔編號C09D133/04GK102241938SQ20111015731
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月13日 優先權日2011年6月13日
發明者曾和平, 朱雪鋒 申請人:華南理工大學