一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆的制作方法

2021-02-02 15:02:47|

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本发明涉及工业漆技术领域，尤其涉及一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆。

背景技术：

反射隔热涂料最早出现于20世纪40年代美国，利用多层铝膜之间引入导热系数低的空气，制成复合材料，开发出了的反射隔热组合系统，揭开了反射隔热涂料的新纪元。20世纪70年代末期，随着科学技术的快速发展，辐射隔热和反射隔热技术也取得了巨大的进步。从热传递机理着手，提出了采用多种途径对基材进行复合隔热的方案，从而打破了只利用导热系数低的材料隔热的传统隔热方法。

最开始反射隔热涂料研究主要以真空陶瓷微珠为主。依靠粒径极微小的真空陶瓷微珠与其相适应的树脂组成。这种陶瓷绝热涂料应用在建筑物内外墙，可起到隔热效果，夏天可使室内温度降低，冬天则可使室内温度有所提高。但陶瓷中空微珠的加入量和粒径分布对涂层性能产生的影响，研究结果表明，陶瓷中空微珠的加入量增大会提高涂层的反射率，但同时涂料的粘度增大，不利于涂层的施工性，增加涂膜表面的粗糙度和孔隙率，容易吸附杂质和水分，使得涂膜的粘附力和耐沾污性降低。这种材料的涂刷厚度需要较厚，另外表面也比较粗糙，没有大面积推广应用开来。

此后反射隔热涂料的反射填料有多种尝试：二氧化钛粉体、金红石型钛白粉、氧化锌和云母粉、高反射率的高岭土、氧化铝粉末、硅藻土、空心玻璃微珠、空心无机纤维、工程纤维素、重质碳酸钙及空心硼硅酸盐玻璃微珠等，用以上填料得出对太阳光的反射率72-83%的范围内。

目前，国内反射隔热涂料的研究已经称为一个热点，各型新产品和技术不断涌现，但大部分产品技术还有待完善和成熟，存在的问题如下：

1、反射隔热性能不突出。目前使用功能性粉体和普通空心陶瓷微珠和空心玻璃微珠的反射涂料的性能虽然能够满足标准要求，但是还有很大的性能提升空间。更高反射隔热性能意味着更好的经济效益和社会效益。

2、溶剂型反射隔热涂料仍占一部分的市场份额。虽然溶剂型反射隔热涂料在涂膜强度和伸长率等物理性能方面比较突出，但是其毕竟是溶剂型的，含有大量的voc，不符合国家可持续发展的发展战略。特别是应用在建筑领域，不利于用户的健康。

3、涂料的功能耐久性差。目前大多数的反射隔热涂料的耐沾污效果比较差，经过一段时间后，表面便失去了原有的白色表面，功能反射面基本消失，其产品的反射隔热效果将大打折扣。

4、涂膜的物理力学性能比较差。一些水性反射隔热涂料在实用过程中往往出现细微裂纹，不能适应基材的应力变化和形变。而一旦水从这些裂纹进入后，体系的隔热效果大大降低。

5、装饰性差，成本高。目前大部分反射隔热涂料均需要较厚的涂膜才能实现较好的反射隔热效果，由于填料颗粒大，漆膜表面比较粗糙，这也直接造成了涂料的综合使用成本上升，不利于产品推广。

6、反射隔热性能的表征困难，综合评价难度大。目前反射隔热涂料的隔热性能主要由太阳反射比和半球发射率两个指标来表征。然而这两个项目的检验方法比较繁琐，检验仪器也比较昂贵复杂，因此现场快速评价反射隔热涂料性能难度很大。这种情况往往为伪劣产品提供了便利。

因此，为避免上述技术问题，本发明提供了一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆。

本发明的技术方案如下：

一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆，包括以下成分：分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂、云母粉、空心玻璃微珠、经过表面修饰的富勒烯悬浮液、水性聚氨酯树脂乳液、成膜助剂、氧化镁、氧化铝、增稠剂、硫酸钡和水。

优选的，所述的具有强隔热效果的纳米反射工业漆，由以下重量百分比的成分组成：分散剂2-8%、润湿剂0.1-0.8%、消泡剂0.1-0.5%、流平剂0.2-0.8%、云母粉5-20%、空心玻璃微珠1-6%、经过表面修饰的富勒烯悬浮液1-5%、水性聚氨酯树脂乳液20-40%、成膜助剂5-15%、氧化镁2-8%、氧化铝2-8%、增稠剂1-3%、硫酸钡1-6%和水余量。

优选的，所述的具有强隔热效果的纳米反射工业漆，由以下重量百分比的成分组成：分散剂3-5%、润湿剂0.2-0.5%、消泡剂0.2-0.3%、流平剂0.3-0.5%、云母粉8-12%、空心玻璃微珠2-5%、经过表面修饰的富勒烯悬浮液2-3%、水性聚氨酯树脂乳液22-32%、成膜助剂8-12%、氧化镁3-6%、氧化铝3-5%、增稠剂1.5-2.2%、硫酸钡2-5%和水余量。

优选的，所述的云母粉的粒径为80-200μm。

优选的，所述的氧化镁、氧化铝和硫酸钡的粒径均为50-120nm。

优选的，所述的经过表面修饰的富勒烯悬浮液的制备方法，包括以下步骤：将表面活性剂溶于乙醇，加入亲水性富勒烯衍生物，依次进行机械搅拌、球磨、超声反应处理后，得到经过表面修饰的富勒烯悬浮液。

优选的，所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是[5，6]和[6，6]中的一种；结构式是：

；

其中r1，r2是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；

其中n取1到3之间的任意数。

一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆的制备方法，包括以下步骤：

a、将分散剂、润湿剂和水在250-350rpm搅速下搅拌10-15min，加入消泡剂，继续搅拌8-15min后，调节搅拌速度为400-450rpm，再加入云母粉、空心玻璃微珠、氧化镁和氧化铝，继续搅拌20-30min，得到浆料；

b、在200-250rpm的搅速下，将水性聚氨酯树脂乳液、经过表面修饰的富勒烯悬浮液、成膜助剂、流平剂和硫酸钡混合后，搅拌15-20min，加入浆料，继续搅拌10-15min；

c、调节搅速为600-800rpm，加入硫酸钡和增稠剂，继续搅拌45-60min，然后过滤，即可。

本发明的有益之处在于：本发明的具有强隔热效果的纳米反射工业漆，一是通过在涂料中加入硫酸钡、氧化镁、氧化铝和云母粉，这些无机盐具有非常好的发射效果，尤其是不同的无机盐对不同波长的光线有反射效果，相互结合对光线的反射效果更好；二是在涂料中加入空心玻璃微珠和经过表面修饰的富勒烯悬浮液，可以显著提升涂料的反射效果，尤其是经过表面修饰的富勒烯悬浮液中含有长链富勒烯，不但更容易分散，而且反射效果有有所增强；三是通过加入云母粉、空心玻璃微珠、氧化镁和氧化铝，可以显著提升涂料的隔热性能。本发明的纳米反射工业漆，具有强隔热和强发射效果，且不含voc，是一种安全、环保的低成本工业漆。

具体实施方式

实施例1

一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆，由以下重量百分比的成分组成：分散剂4.5%、润湿剂0.3%、消泡剂0.25%、流平剂0.35%、云母粉10%、空心玻璃微珠4.5%、经过表面修饰的富勒烯悬浮液2.5%、水性聚氨酯树脂乳液28%、成膜助剂10.5%、氧化镁5.5%、氧化铝4.5%、增稠剂1.8%、硫酸钡3.2%和水余量。

所述的云母粉的粒径为80-200μm。

所述的氧化镁、氧化铝和硫酸钡的粒径均为50-120nm。

所述的经过表面修饰的富勒烯悬浮液的制备方法，包括以下步骤：将表面活性剂溶于乙醇，加入亲水性富勒烯衍生物，依次进行机械搅拌、球磨、超声反应处理后，得到经过表面修饰的富勒烯悬浮液。

所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是[5，6]和[6，6]中的一种；结构式是：

；

其中r1，r2是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；

其中n取1到3之间的任意数。

一种具有强隔热效果的纳米反射工业漆的制备方法，包括以下步骤：

a、将分散剂、润湿剂和水在320rpm搅速下搅拌12min，加入消泡剂，继续搅拌10min后，调节搅拌速度为420rpm，再加入云母粉、空心玻璃微珠、氧化镁和氧化铝，继续搅拌25min，得到浆料；

b、在225rpm的搅速下，将水性聚氨酯树脂乳液、经过表面修饰的富勒烯悬浮液、成膜助剂、流平剂和硫酸钡混合后，搅拌18min，加入浆料，继续搅拌12min；

c、调节搅速为750rpm，加入硫酸钡和增稠剂，继续搅拌50min，然后过滤，即可。

实施例2