一种反射隔热改性丙烯酸类防水涂料及其制备方法与流程

2021-02-02 19:02:25|

441|

起点商标网

本发明属于建筑防水领域，更具体地，涉及一种反射隔热改性丙烯酸类防水涂料及其制备方法。
背景技术：
：隔热涂料是建筑涂料中具有节能功效的建筑涂料，按照其隔热机理主要有三种。(1)阻隔性隔热涂料对热传递进行阻抗而实现隔热。在制备涂料时主要选择低热导率物质及在涂料成膜后引入热导率低的空气。常用的阻热填料有空心玻璃珠、空心陶瓷粉、空心纤维、海泡石、蛭石、珍珠岩等。(2)热反射隔热涂料主要反射太阳光在400～1800nm的光谱能量。其反射性材料为纳米材料。(3)辐射隔热涂料主要是把吸收的日照光线和热量以一定波长发射到空气中。其使用的材料为多种金属氧化物，如三氧化二铁、二氧化锰、三氧化二钴、氧化铜等反射型尖晶石掺杂物。也可把上述几种功能进行复合，如既有阻隔又有反射功能的隔热涂料等，也是隔热涂料的发展趋势。未来的建筑屋面防水材料应该向着轻质化、功能化、高性能化等几个方向不断发展。“节能屋面”防水涂料通过将阳光中的(400～1250nm)红外线85％、紫外线99％等热源反射回大气中，减缓屋面材料分子热运动，降低屋顶温度，降低室内温度及减少空调的使用量、进而减少热胀冷缩的幅度、提高屋面材料的寿命。然而并不是所有白色屋面都可以节能降耗，需要具有高反射隔热功能才能起到更好的节能效果，同时还要考虑涂料的耐沾污性以及长期的耐久性。目前市面上屋面白色丙烯酸防水涂料3-5年就会出现粉化和开裂现象，尤其耐沾污性远远达不到要求，致使反射隔热效率大大降低。技术实现要素：本发明的目的是提供一种反射隔热改性丙烯酸类防水涂料及其制备方法，使得制备的反射隔热改性丙烯酸类防水涂料具有良好的耐沾污性以及耐久性。为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种反射隔热改性丙烯酸类防水涂料，以重量份数计，该防水涂料包括：改性纯丙乳液10-50份、纳米金属掺杂二氧化钛10-40份、水5-20份、其他填料5-30份和其他助剂0.5-3份。本发明的另一方面提供上述防水涂料的制备方法，该制备方法包括：将所述改性纯丙乳液、纳米金属掺杂二氧化钛、水、其他填料和其他助剂混合均匀，得到所述反射隔热改性丙烯酸类防水涂料。本发明的技术方案具有如下有益效果：(1)本发明的反射隔热改性丙烯酸类防水涂料具有优异的抗开裂性能、耐沾污性、拉伸强度和光反射率。(2)本发明的防水涂料生产工艺简单易控，绿色环保，贮存稳定性好。本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。本发明的一方面提供一种反射隔热改性丙烯酸类防水涂料，以重量份数计，该防水涂料包括：改性纯丙乳液10-50份、纳米金属掺杂二氧化钛10-40份、水5-20份、其他填料5-30份和其他助剂0.5-3份。本发明中，所述改性纯丙乳液优选为30-50份、纳米金属掺杂二氧化钛优选为10-30份。本发明中，采用特殊工艺制备具有自分层功能的高分子乳液作为主要成膜树脂，通过加入预制好的金属掺杂二氧化钛以及其他填料和助剂制备而成。本发明的防水涂料具有高的光反射率、强度高、耐沾污性能好，抗裂性好，生产工艺简单易控。本发明的改性纯丙乳液为具有自分层功能的空心微球乳液；本发明的改性纯丙乳液的固含量为50％-55％，玻璃化转变温度为10～-20℃。根据本发明，优选地，所述改性纯丙乳液由如下方法制得：(1)将丙烯酸丁酯、丙烯腈、甲基丙烯酸、第一乳化剂和水混合、乳化，得到单体预分散体a；(2)将第二乳化剂和水混合升温后，然后向其加入引发剂水溶液和所述单体预分散体a，当所述单体预分散体a加毕后进行保温，再次加入甲基丙烯酸，进行溶胀，最后加入聚四氟乙烯乳液，得到所述改性纯丙乳液。本发明中，优选地，所述改性纯丙乳液的制备方法还包括：聚四氟乙烯乳液加毕后，将温度降至35℃以下，加入氢氧化钠水溶液调节ph至8～9.5，得到所述改性纯丙乳液。根据本发明，优选地，步骤(1)中，以重量份数计，所述丙烯酸丁酯的用量为10-40份、丙烯腈的用量为1-5份、甲基丙烯酸的用量为0.1-0.5份、第一乳化剂的用量为0.1-0.5份和水的用量为5-10份；步骤(2)中，以重量份数计，所述第二乳化剂的用量为0.1-0.5份、水的用量为10-20份、引发剂水溶液的用量为0.3-0.5份、单体预分散体a的用量为30-50份、甲基丙烯酸的用量为0.5-2份和聚四氟乙烯乳液的用量为1-10份；所述引发剂水溶液的质量浓度为10-20％。根据本发明，优选地，所述第一乳化剂和第二乳化剂各自独立的包括壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠、单辛酸甘油酯和椰油酰基乙基葡糖苷中的至少一种；配置所述引发剂水溶液所用的引发剂为过氧化物，优选包括过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾和过氧化苯甲酰中的至少一种；步骤(2)中，所述升温为升温至75-80℃；所述单体预分散体a的加入方式为滴加，且控制在1-3h滴毕；所述保温的时间为1-2h；所述溶胀的时间为1-2h；所述聚四氟乙烯乳液的加入方式为滴加，且控制在1-2h滴毕；所述聚四氟乙烯乳液的固含量为50-70％。本发明中，所述第一乳化剂和第二乳化剂可以相同或不同。根据本发明，优选地，所述纳米金属掺杂二氧化钛由如下方法制得：将钛酸丁酯溶解于溶剂中，得到钛酸丁酯溶液；然后将所述钛酸丁酯溶液与金属离子水溶液混合，进行水解、聚合反应，得到溶胶溶液；再次将所述溶胶溶液进行真空抽提、干燥陈化，得到凝胶；最后将所述凝胶进行煅烧，得到所述纳米金属掺杂二氧化钛。本发明中，所述溶剂优选为有机溶剂；所述真空抽提的温度为0-30℃。本发明中，所述金属离子水溶液优选为硝酸银水溶液、硝酸钴水溶液、硫酸铈水溶液和硫酸镍水溶液中的至少一种。根据本发明，优选地，以重量份数计，所述钛酸丁酯溶液的用量为50-100份、溶剂的用量为10-20份、金属离子水溶液的用量为1-30份。本发明中，金属离子水溶液中金属离子的质量浓度优选为5-10％。根据本发明，优选地，所述纳米金属掺杂二氧化钛中的掺杂金属为ag、co、ni和ce中的至少一种。根据本发明，优选地，所述其他填料包括氧化锌、纳米碳酸钙、超细二氧化硅和硫酸钡中的至少一种。根据本发明，优选地，所述其他助剂包括消泡剂、分散剂、防腐剂和增稠剂中的至少一种；所述其他助剂优选包括：消泡剂0.1-0.6份、防腐剂0.1-0.6份、分散剂0.1-0.8份和增稠剂0.2-1份；所述消泡剂优选包括矿物油消泡剂、有机硅消泡剂和聚醚类消泡剂中的至少一种；所述分散剂优选包括聚羧酸钠盐、三聚磷酸钠和脂肪酸聚乙二醇酯中的至少一种；所述防腐剂优选包括苯并咪唑酯类防腐剂、异噻唑啉酮和苯并异噻唑啉酮中的至少一种；所述增稠剂优选包括聚氨酯增稠剂、碱溶涨增稠剂和纤维素醚中的至少一种。本发明采用特殊乳液合成工艺进行聚合制备出自分层改性空心聚合物乳胶粒子(改性纯丙乳液)，并通过金属离子掺杂技术，制备出高反射隔热防水涂料。本发明首次制备出自分层空心聚合物乳液，成膜过程中乳胶粒子进行分层，聚偏氟乙烯胶粒迁移至膜表面提升耐沾污性，而空心微球聚合物提升了隔热性能，金属离子掺杂二氧化钛粉料提高了光反射率，同时提高了涂膜的内聚力。本发明的另一方面提供上述防水涂料的制备方法，该制备方法包括：将所述改性纯丙乳液、纳米金属掺杂二氧化钛、水、其他填料和其他助剂混合均匀，得到所述反射隔热改性丙烯酸类防水涂料。以下通过实施例进一步说明本发明：以下各制备例、实施例和对比例所用的各原料的用量均为重量份数。以下各实施例所用的改性纯丙乳液均为制备例1制备的改性纯丙乳液。以下各制备例、各实施例和对比例所用的聚四氟乙烯乳液购自无锡市晟京环保新材料科技有限公司，牌号为1680；矿物油消泡剂购自巴斯夫公司，牌号为a10；有机硅消泡剂购自巴斯夫公司，牌号为8034；聚醚类消泡剂购自海明斯德谦化学公司，牌号为1760；苯并咪唑酯类防腐剂购自江苏振轩精细化工有限公司，牌号为多菌灵；聚羧酸钠盐购自陶氏公司，牌号为731a；脂肪酸聚乙二醇酯购自江苏省海安石油化工公司，牌号为peg600mo；聚氨酯增稠剂购自陶氏公司，牌号为8w；碱溶涨增稠剂购自陶氏公司，牌号为ase60；纤维素醚购自山东赫达股份有限公司，牌号为hec。制备例1取40份丙烯酸丁酯，2份丙烯腈，0.2份甲基丙烯酸并加入0.2份十二烷基磺酸钠和10份水，乳化得到单体预分散体a；将15份水及0.2份十二烷基磺酸钠加入反应器温度升至78℃，直接加入0.3份质量浓度15％的引发剂水溶液，将45份单体预分散体a在2h内滴毕，滴加完毕保温1小时，然后将1份甲基丙烯酸直接加入，溶胀1h后，开始滴加固含量为60％的聚四氟乙烯乳液3份，并于1小时内滴加完全；将温度降至35℃，加入质量浓度为2％的氢氧化钠水溶液调节ph至9，得到55％固含量改性纯丙乳液；其中，配置引发剂水溶液所用的引发剂为过硫酸钠。制备例2取35份丙烯酸丁酯，5份丙烯腈，0.3份甲基丙烯酸并加入0.2份单辛酸甘油酯和8份水，乳化得到单体预分散体a；将17份水及0.1份单辛酸甘油酯加入反应器温度升至78℃，直接加入0.4份质量浓度15％的引发剂水溶液，将40份单体预分散体a在2h内滴毕，滴加完毕保温1小时，然后将1.5份甲基丙烯酸直接加入，溶胀1h后，开始滴加固含量为60％的聚四氟乙烯乳液6份，并于1小时内滴加完全；将温度降至35℃，加入质量浓度为2％的氢氧化钠水溶液调节ph至9，得到54％固含量改性纯丙乳液；其中，配置引发剂水溶液所用的引发剂为过氧化苯甲酰。实施例1本实施例提供一种反射隔热改性丙烯酸类防水涂料，具体制备方法如下：将12份的水加入反应釜，在搅拌的状态下分别加入40份改性纯丙乳液、0.2份消泡剂、0.2份防腐剂、0.4份分散剂，搅拌均匀后，加入20份纳米银掺杂二氧化钛、20份超细纳米碳酸钙，加快搅拌速度直至粉料均匀成浆状，降低搅拌速度，加入0.5份增稠剂搅拌均匀即可。其中，所述消泡剂为矿物油消泡剂，所述防腐剂为苯并咪唑酯类防腐剂，所述分散剂为聚羧酸钠盐，所述增稠剂为聚氨酯增稠剂，所述超细纳米碳酸钙的平均粒径为10um。其中，本实施例所用的纳米银掺杂二氧化钛的制备方法如下：将100份钛酸丁酯溶解于15份乙醇中形成均匀溶液，逐滴加入20份硝酸银水溶液，经过水解、聚合后形成溶胶溶液，然后于20℃在真空下抽提溶剂和水分，干燥陈化转变为凝胶；凝胶经500℃煅烧即得纳米银掺杂二氧化钛。其中，所述硝酸银水溶液中银离子的质量浓度为6％。实施例2本实施例提供一种反射隔热改性丙烯酸类防水涂料，具体制备方法如下：将10份的水加入反应釜，在搅拌的状态下分别加入38份改性纯丙乳液、0.3份消泡剂、0.1份防腐剂、0.5份分散剂，搅拌均匀后，加入8份氧化锌、25份纳米钴掺杂二氧化钛，加快搅拌速度直至粉料均匀成浆状，降低搅拌速度，加入0.6份增稠剂搅拌均匀即可。其中，所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述防腐剂为异噻唑啉酮，所述分散剂为三聚磷酸钠，所述增稠剂为碱溶涨增稠剂。其中，本实施例所用的纳米钴掺杂二氧化钛的制备方法同实施例1，区别仅为将20份的硝酸银水溶液替换为10份硝酸钴水溶液。其中，所述硝酸钴水溶液中钴离子的质量浓度为6％。实施例3本实施例提供一种一种反射隔热改性丙烯酸类防水涂料，具体制备方法如下：将11份的水加入反应釜，在搅拌的状态下分别加入36份改性纯丙乳液、0.1份消泡剂、0.1份防腐剂、0.3份分散剂，搅拌均匀后，加入5份氧化锌、20份纳米铈掺杂二氧化钛、15份硫酸钡，加快搅拌速度直至粉料均匀成浆状，降低搅拌速度，加入1份增稠剂搅拌均匀即可。其中，所述消泡剂为聚醚类消泡剂，所述防腐剂为苯并异噻唑啉酮，所述分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯，所述增稠剂为纤维素醚。其中，本实施例所用的纳米铈掺杂二氧化钛的制备方法同实施例1，区别仅为将20份的硝酸银水溶液替换为10份硫酸铈水溶液。其中，所述硫酸铈水溶液中铈离子的质量浓度为5％。实施例4本实施例提供一种反射隔热改性丙烯酸类防水涂料，具体制备方法如下：将9份的水加入反应釜，在搅拌的状态下分别加入40份改性纯丙乳液、0.2份消泡剂、0.2份防腐剂、0.2份分散剂，搅拌均匀后，加入20份超细二氧化硅、13份纳米镍掺杂二氧化钛，加快搅拌速度直至粉料均匀成浆状，降低搅拌速度，再分别依次加入5份氧化锌、0.8份增稠剂搅拌均匀即可。其中，所述消泡剂为聚醚类消泡剂，所述防腐剂为苯并异噻唑啉酮，所述分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯，所述增稠剂为纤维素醚，所述超细二氧化硅的平均粒径为2um。其中，本实施例所用的纳米镍掺杂二氧化钛的制备方法同实施例1，区别仅为将20份的硝酸银水溶液替换为20份硫酸镍水溶液。其中，所述硫酸镍水溶液中镍离子的质量浓度为8％。实施例5本实施例提供一种反射隔热改性丙烯酸类防水涂料，具体制备方法如下：将7份的水加入反应釜，在搅拌的状态下分别加入38份改性纯丙乳液、0.2份消泡剂、0.1份防腐剂、0.2份分散剂，搅拌均匀后，加入15份纳米银掺杂二氧化钛、28份纳米碳酸钙，加快搅拌速度直至粉料均匀成浆状，降低搅拌速度，再加入0.6份增稠剂搅拌均匀即可。其中，所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述防腐剂为异噻唑啉酮，所述分散剂为三聚磷酸钠，所述增稠剂为碱溶涨增稠剂。其中，本实施例所用的纳米银掺杂二氧化钛的制备方法同实施例1。实施例6本实施例提供一种反射隔热改性丙烯酸类防水涂料，具体制备方法如下：将6份的水加入反应釜，在搅拌的状态下分别加入35份改性纯丙乳液、0.2份消泡剂、0.2份防腐剂、0.2份分散剂，搅拌均匀后，加入8份氧化锌、25份纳米铈掺杂二氧化钛，加快搅拌速度直至粉料均匀成浆状，降低搅拌速度，再分别依次加入8份超细二氧化硅、0.3份增稠剂搅拌均匀即可。其中，所述消泡剂为矿物油消泡剂，所述防腐剂为苯并咪唑酯类防腐剂，所述分散剂为聚羧酸钠盐，所述增稠剂为聚氨酯增稠剂。其中，本实施例所用的纳米铈掺杂二氧化钛的制备方法同实施例3。对比例1本对比例与实施例1的区别仅为：将40份改性纯丙乳液替换为40份纯丙乳液，其他均与实施例1相同。测试例1本测试例进行涂料光反射性能评价，参考gb/t25261-2018《建筑用反射隔热涂料》中反射隔热平涂面漆所述的测试方法测试，如表1所示对实施例1-6和对比例1中制备的样品的光反射性能进行评价。表1光反射试验数据样品编号太阳光反射比近红外反射比半球发射率实施例10.900.940.90实施例20.910.930.89实施例30.910.910.90实施例40.920.920.91实施例50.890.920.91实施例60.910.930.91对比例10.780.820.83测试例2本测试例进行涂料的防水性及开裂性能评价，参考gb/t16777-2008《建筑防水涂料试验方法》中拉伸强度、断裂延伸率、不透水性的测试方法和jc/t2415-2017《用于陶瓷砖粘结层下的防水涂膜》中的桥接裂缝能力测试方法，对本发明的涂料实施例1-6和对比例1进行了防水性和开裂性能检测，测试涂料厚度均为1.0mm，如表2所示。表2防水性及抗开裂性能试验数据测试例3本测试例进行涂料耐沾污性能评价，依据jg/t375-2012《金属屋面丙烯酸高弹防水涂料》中热反射型产品所述的耐沾污性测试方法，对本发明的涂料实施例1-6和对比例1进行了耐沾污性检测，如表3所示。表3耐沾污性检测数据样品编号耐沾污性实施例17％实施例26％实施例39％实施例47％实施例56％实施例68％对比例117％以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。当前第1页1 2 3

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击【在线咨询】或添加微信【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。