專利名稱：一種陶瓷隔熱彈性涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷隔熱彈性涂料，更具體是涉及一種用于建筑物外墻和金屬表面的含有彈性乳液、氟素壓克力、空芯陶瓷微粒等配料，具有隔熱保溫和耐沾污、高彈性、防開裂、防滲水效果的水溶性涂料。
背景技術(shù)：
陶瓷隔熱彈性涂料是以彈性乳液、空芯陶瓷微粒、填料、顏料、助劑、水等配置而成的一種具備隔熱保溫功能的乳膠漆。
陶瓷涂料的配料中采用陶瓷微粒，具有良好的隔熱和反輻射性能，并具有很好的沉降性能和抗劃傷性和沖擊性。由于陶瓷涂料對從紅外到紫外光譜都有很好的反射功能，著色性較差，配制的色漆，很快會褪色。
彈性乳液是一種柔軟的純丙乳液，具有水溶性、環(huán)保、耐鈣鹽、抗凍融和機械穩(wěn)定性等特點。涂膜具有極好的回彈性、延伸率，以及永久的柔韌性，能抗開裂和起皺。一般彈性乳液的延伸率大小決定了其解決墻體裂紋和防滲水的效果，延伸率越大，其效果越佳，但存在著成膜后發(fā)粘，從而黏附臟物，影響表觀等問題。
由于不耐沾污成為彈性乳液的一個局限，乳膠漆的耐沾污性能問題也就成為涂料業(yè)研究的熱點(游勁秋，化學(xué)建材，2003，(4)，12)。
國內(nèi)目前尚未見陶瓷隔熱彈性涂料的報道，而國外的瓷隔熱彈性涂料，不管延伸率大小，都存在著涂刷成膜后表面發(fā)黏，抗污性能差的缺陷。有的溫度在低于15℃時，就不能正常施工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過采用彈性乳液與氟素壓克力的冷拼技術(shù)，提供一種耐沾污、著色性好的陶瓷隔熱彈性涂料，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
本發(fā)明涂料的特點在于采用表面能低、耐水性、耐侯性、抗紫外性能優(yōu)異的氟素壓克力材料與彈性乳液冷拼，從而提高漆膜的耐沾污、耐水、保色、耐酸雨等性能；為使漆膜保持合適的柔韌性與剛性，降低表面能，同時添加常規(guī)純丙乳液與之冷拼，可以降低制造成本，實驗證明比單一的采用氟素壓克力冷拼效果更好。
通常狀態(tài)下，彈性乳液的延伸率越大越好，這樣可以很好地解決墻體裂紋，提高防水效果，可是延伸率大的乳液在成膜后會出現(xiàn)發(fā)粘現(xiàn)象，上面會黏附灰塵、夏季還會黏附小飛蟲等，影響表觀。這是彈性乳液的缺陷。選擇延伸率過小的乳液，又不能很好解決墻體裂紋，防水效果也差。本發(fā)明在配方中采用彈性丙烯酸乳液與丙烯酸乳液及氟素壓克力以3∶1∶0.2的比例進行冷拼，使涂膜表面能夠形成一道水性氟碳樹脂層，既保持了涂料的高彈性又可有效解決涂膜表面發(fā)粘問題，使涂層十分耐久、抗污。在本發(fā)明涂料中使用氟素壓克力，不僅可以克服彈性乳液成膜后抗污性不好的弊端，而且提高了陶瓷隔熱彈性涂料的保光率，抗紫外光能力得以顯著提高，從而很好解決了涂料著色性差，易褪色的問題。
本發(fā)明在涂料中采用空芯陶瓷微粒，空芯陶瓷微粒特有的閉孔結(jié)構(gòu)，除了具備反射功能，在彈性涂料體系內(nèi)形成一層熱緩沖層也提高了隔熱效果。同時，由于空芯陶瓷微粒在成膜過程中的疊加排列形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使彈性涂料的透氣性能大大改善，既使墻體內(nèi)部的水氣及時透出，又不使外界的雨水進入，延長了漆膜的壽命。本發(fā)明涂料具有很好的防滲水功能，經(jīng)ASTM E96-B方法檢測，能讓水氣以20perms的比率通過。而一般涂料的為2-3，即使丙烯酸涂料也只有7-9perm。
本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，采用2mm以下的短纖維能使漆膜增加對被涂面的附著力和抗龜裂能力，也可幫助延遲墻體內(nèi)外熱傳遞。
本發(fā)明提出的陶瓷隔熱彈性涂料的組成(以重量百分比計)如下彈性丙烯酸乳液 22.5-37.5丙烯酸乳液 7.5-12.5氟素壓克力 1.5-2.5陶瓷微粒 5-17
體質(zhì)顏料 適量顏料 適量助劑 適量短纖維0.01-0.3水8-9上述涂料的配方中，彈性丙烯酸乳液以采用600％的彈性乳液為佳，彈性丙烯酸乳液與丙烯酸乳液及氟素壓克力助劑按3∶1∶0.2的比例冷拼，這樣十分有效地保持了高彈延伸率，解決了耐污性和色彩保持性這一難題。陶瓷微粒為閉孔中空，規(guī)格應(yīng)小于50微米，考慮到顏料、填料體積比(PVC)濃度以及成本因素，其使用量應(yīng)在5％-17％(以重量計)，這時樣板檢測隔熱效果在5-19℃(與裸板比較)，如果超過17％隔熱保溫效果則明顯下降。短纖維采用泰尼纖維，規(guī)格小于2毫米。泰尼纖維可由長絲聚丙烯纖維經(jīng)化學(xué)處理而成，處理方法參照文獻方法(丁黔森，化學(xué)建材，2003，(4)，45-46)，或者采用市售商品。
顏料可以采用鈦白粉或鈦白粉與鐵紅、鐵黃等其它顏料混用，其中鈦白粉的用量為15-25％(以重量計)，其它顏料按常規(guī)調(diào)色使用量。體質(zhì)顏料可采用云母粉、方解石粉、輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉、硅灰石等中的一種或一種以上，考慮到施工方便和涂膜的耐候性能，優(yōu)選云母粉、方解石粉，其中云母粉的用量為4-6％(以重量計)，其用量不宜超過6％，這樣可提高漆膜強度和耐水性能；方解石粉的用量為3-7％(以重量計)，其用量不宜超過7％，如果方解石粉的用量增大，可能造成鈦白粉的用量下降過多，則影響隔熱效果。
助劑包括PH調(diào)節(jié)劑、成膜助劑、分散劑和增稠劑，其用量為常規(guī)用量。其中使用成膜助劑時，可優(yōu)選配套使用乙二醇，以幫助調(diào)節(jié)合適的成膜時間，乙二醇的優(yōu)選用量為2.5％(以重量計)。根據(jù)需要，還可以使用消泡劑、表面活性劑、防腐劑、防霉劑、流平劑等助劑，其用量為常規(guī)用量。
本發(fā)明涂料的制備方法為按配方稱取各配料備用，準(zhǔn)備拉缸并將拉缸放置于高速分散機下，分散盤居中，在拉缸內(nèi)加入水、增稠劑、PH調(diào)節(jié)劑、體質(zhì)顏料、鈦白粉和分散劑在1500轉(zhuǎn)/分的速度下高速分散45分鐘，檢驗漿體細度(以小于50微米為合格)后，加入表面活性劑(如果使用的話)、彈性丙烯酸乳液、丙烯酸乳液和氟素壓克力在不超過400轉(zhuǎn)/分的速度下低速分散30分鐘，然后加入其它助劑、短纖維、陶瓷微粒、成膜助劑在不超過400轉(zhuǎn)/分的速度下低速分散15分鐘后，調(diào)整粘度，配色，包裝。
下面通過試驗來說明本發(fā)明涂料的隔熱保溫和防滲水效果一、本發(fā)明涂料板與隔熱纖維板的隔熱保溫效果比較試驗材料(1)本發(fā)明涂料涂層板(TK板)面積為375mm×375mm，厚度為12.5mm，漆膜厚度為1.5mm。
(2)隔熱纖維板由建筑用纖維保溫材料雙層制成，厚度為150mm。
(3)試驗用“溫度室”為一長1050mm、寬425mm、高375mm的膠合板箱。
(4)100W的燈泡(作為熱源)、裝有冷至-10℃的的冰2.2L塑料桶(作為冷源)、溫度調(diào)節(jié)器、Fluke Hydra數(shù)據(jù)測量儀。
試驗方法根據(jù)試驗設(shè)置，用本發(fā)明涂料涂層板或隔熱纖維板作為隔板垂直安放在“溫度室”，將其分割成兩個小室。在一個小室內(nèi)，設(shè)有100W的燈泡(作為熱源)和溫度調(diào)節(jié)器，當(dāng)燈泡取出時，則在其中放入一個2.2L的桶，桶內(nèi)裝有冷至-10℃的冰(作為冷源)。隔板的兩側(cè)，距離25mm處設(shè)有熱電偶的接線。用Fluke Hydra數(shù)據(jù)測量儀每隔30秒自動記錄隔板兩側(cè)的溫度。
試驗設(shè)置1、使用熱源，設(shè)有本發(fā)明涂料涂層板作為隔板2、使用熱源，撤除本發(fā)明涂料涂層板3、使用冷源，設(shè)有本發(fā)明涂料涂層板作為隔板4、使用冷源，撤除本發(fā)明涂料涂層板5、使用熱源，設(shè)有雙層隔熱纖維板作為隔板6、使用冷源，設(shè)有雙層隔熱纖維板作為隔板試驗結(jié)果1、使用熱源時，設(shè)有本發(fā)明涂料涂層板隔板情況下，加熱小室的溫度最高達到36.2℃，未加熱側(cè)保持20.4℃。試驗期間，兩個小室的最大溫差為15.8℃。撤除涂層板隔板后，兩個小室中間沒有任何隔板，兩側(cè)的溫度差是恒定的0.5℃，兩個小室的溫度分別為39.6℃和39.1℃。
2、使用冷源時，設(shè)有本發(fā)明涂料涂層板隔板情況下，冷卻小室的最低溫度達到13.2℃，未冷卻側(cè)保持在19.1℃。試驗期間，兩個小室的最大溫度差為5.9℃。撤除涂層板隔板后，兩個小室中間沒有任何隔板，兩側(cè)的溫度差是恒定的0.8℃，兩個小室的溫度分別為13.9℃和14.7℃。
3、設(shè)有雙層隔熱纖維板隔板情況下，使用熱源時，加熱小室的溫度最高達到39.6℃，而未加熱側(cè)保持在20.2℃。試驗期間，兩側(cè)的最大溫度差為19.4℃；使用冷源時，冷卻小室的最低溫度達到12.9℃。而未冷卻測保持在19.0℃。試驗期間，兩側(cè)的最大溫度差為6.1℃。
具體試驗數(shù)據(jù)見下表

結(jié)論試驗數(shù)據(jù)表明本發(fā)明涂料涂層對溫度的傳遞具有良好的屏障作用，從而具有良好的隔熱保溫效果。
二、本發(fā)明涂料與普通涂料的隔熱性能比較試驗方法選兩塊面積為375mm×375mm，厚度為10mm的膠合板，分別涂上本發(fā)明涂料和普通涂料，制成涂料板。將涂料板垂直置于木箱中，一只溫度計放在涂層面的右下角，另一支溫度計放在涂料板的另一面。用一個加熱燈泡(100瓦)對涂有涂料的一面加熱。兩塊涂料板都進行了相同的試驗。
試驗結(jié)果試驗前，涂料板兩面的溫度都是36.4℃，打開加熱燈泡，十分鐘后，本發(fā)明涂料板的有涂料一面的表面溫度(正面溫度)是53.2℃，而普通涂料板的正面溫度是47.6℃；本發(fā)明涂料板的沒有涂料一面的表面溫度(反面溫度)為42℃，而普通涂料板的反面溫度是44.8℃。二十分鐘后，本發(fā)明涂料板的正、反面溫度保持不變；而普通涂料板的正面溫度升至48.7℃，反面溫度升至45.9℃。三十分鐘后，本發(fā)明涂料板的正、反面溫度仍保持不變；而普通涂料板的正面溫度升至50.4℃，反面溫度升至47.6℃。
具體試驗數(shù)據(jù)見下表

結(jié)論涂有本發(fā)明涂料的膠合板，涂料面和未涂面的溫差相差11.2℃。而涂有普通涂料的卻只有2.8℃的差別。兩種涂料的溫差指標(biāo)相差8.4℃，這說明了本發(fā)明涂料具有良好的隔熱性能。
三、本發(fā)明涂料的漏水試驗(1)選兩個四周和底面用25mm×75mm的木制堰板圍成木槽。其中一個涂刷本發(fā)明涂料，而另一個不涂。向木槽內(nèi)注入約1.5L的自來水，并記錄水在涂刷過涂料和沒有涂料的木槽中漏泄所需的時間。
試驗結(jié)果僅過5秒鐘，沒有涂料的木槽，水從木板拼接處大量泄漏。涂刷本發(fā)明涂料的木槽，4小時后仍沒有水泄漏。
(2)取一個鋼絲編織的小漏網(wǎng)(購自觀賞魚飼養(yǎng)用品商店)涂刷本發(fā)明的涂料，使網(wǎng)格形成涂層，涂層的平均厚度約為0.3mm，最薄處約0.2mm，最厚處約0.5mm。干燥后注入約150mm高的水，放置在一個干燥的容器上，作為蓋子，容器內(nèi)置有硅膠干燥劑，放置96小時(4天)和168小時(7天)后觀察是否漏水。如果漏水，則干燥劑由藍色變紅色。
試驗結(jié)果7天后，干燥劑沒有產(chǎn)生變色現(xiàn)象。涂膜也沒有產(chǎn)生溶漲現(xiàn)象。
有益效果1、本發(fā)明涂料采用獨特的陶瓷微粒，微粒內(nèi)部中空化，其在涂料系統(tǒng)中排布形成不規(guī)則的孔隙，熱容高，抑制熱的傳導(dǎo)，且對從紅外到紫外光譜，都有很好的反射作用，因此具有良好的隔熱保溫效果。
2、本發(fā)明涂料采用彈性乳液、普通乳液和氟素壓克力冷拼，形成水性氟碳涂膜，既保持了高彈性，又使涂層耐久、抗污。
3、本發(fā)明涂料采用短纖維，增強了涂膜的防裂、抗?jié)B透、抗沖擊和抗凍能力。
4、本發(fā)明涂料采用丙烯酸彈性乳液，水溶性，對環(huán)境無污染。
5、本發(fā)明涂料透氣性好，濕氣透過率達20perm。
6、本發(fā)明涂料采用冷拼技術(shù)制造，操作簡便安全、成本低。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步闡述，但不限制本發(fā)明。
本發(fā)明中所使用的主要設(shè)備包括上海涂料機械廠生產(chǎn)的1.22KV高速分散機和2.2噸拉缸；上海衡器廠生產(chǎn)的50KG臺秤；上海電子天平廠生產(chǎn)的0.01G電子稱。
本發(fā)明所用的配料為市售產(chǎn)品，包括張家港華盛化學(xué)有限公司生產(chǎn)的彈性丙烯酸乳液HS-26、丙烯酸乳液HS-16；別特化學(xué)公司生產(chǎn)的氟素壓克力；上海忠誠精細化工有限公司生產(chǎn)的消泡劑KIL200、PH調(diào)節(jié)劑AP-95、分散劑5040和表面活性劑DP-100；上海長風(fēng)化工廠生產(chǎn)的成膜助劑醇酯12；上海硅酸鹽研究所經(jīng)銷的閉孔中空陶瓷微粒(規(guī)格＜50微米)；上海吉興化工有限公司銷售的路明2000泰尼纖維(規(guī)格＜2毫米)；浙江富陽礦粉材料廠生產(chǎn)的700目方解石粉、1250目云母粉和鈦白粉902；上海是誠貿(mào)易有限公司經(jīng)銷的增稠劑250HBR、流平劑2020。
實施例1(以重量計)水8％、增稠劑1.5％、PH調(diào)節(jié)劑0.5％、方解石粉3％、分散劑0.5％、消泡劑0.2％、表面活性劑0.2％、鈦白粉15％、彈性丙烯酸乳液37.5％、丙烯酸乳液12.5％、氟素壓克力2.5％、成膜助劑2％、短纖維0.3％、陶瓷微粒16％、防霉劑0.2％、罐內(nèi)防腐劑0.1％制備方法按配方比例稱取各配料備用，準(zhǔn)備拉缸并將拉缸放置于高速分散機下，分散盤居中，在拉缸內(nèi)加入水、增稠劑、PH調(diào)節(jié)劑、方解石粉、鈦白粉、分散劑，在1500轉(zhuǎn)/分速度下高速分散45分鐘，檢驗漿體細度(以小于50微米為合格)后，加入表面活性劑、彈性丙烯酸乳液、丙烯酸乳液和氟素壓克力，在300轉(zhuǎn)/分速度下低速分散30分鐘，然后加入消泡劑、防霉劑、罐內(nèi)防腐劑、短纖維、陶瓷微粒、成膜助劑，在300轉(zhuǎn)/分速度下低速分散15分鐘后，調(diào)整粘度，包裝。
實施例2(以重量計)水9％、增稠劑0.3％、PH調(diào)節(jié)劑0.5％、方解石粉7％、分散劑1.5％、消泡劑0.5％、云母粉6％、鈦白粉16％、彈性丙烯酸乳液30％、丙烯酸乳液10％、氟素壓克力2％、成膜助劑1％、短纖維0.2％、流平劑2.5％、乙二醇2.5％、陶瓷微粒10.4％、防霉劑0.5％、罐內(nèi)防腐劑0.1％制備方法按配方比例稱取各配料備用，準(zhǔn)備拉缸并將拉缸放置于高速分散機下，分散盤居中，在拉缸內(nèi)加入水、增稠劑、PH調(diào)節(jié)劑、方解石粉、云母粉、鈦白粉和分散劑，在1500轉(zhuǎn)/分的速度下高速分散45分鐘，檢驗漿體細度(以小于50微米為合格)后，加入彈性丙烯酸乳液、丙烯酸乳液和氟素壓克力，在300轉(zhuǎn)/分的速度下低速分散30分鐘，然后加入消泡劑、流平劑、防霉劑、罐內(nèi)防腐劑、短纖維、陶瓷微粒、成膜助劑、乙二醇，在300轉(zhuǎn)/分的速度下低速分散15分鐘后，調(diào)整粘度，包裝。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷隔熱彈性涂料，其組成為(以重量百分比計)彈性丙烯酸乳液 22.5-37.5丙烯酸乳液 7.5-12.5氟素壓克力 1.5-2.5陶瓷微粒 5-17體質(zhì)顏料 適量顏料 適量助劑 適量短纖維 0.01-0.3水 8-9
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷隔熱彈性涂料，其特征在于彈性丙烯酸乳液、丙烯酸乳液與氟素壓克力助劑按3∶1∶0.2的比例冷拼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷隔熱彈性涂料，其特征在于陶瓷微粒為閉孔中空，規(guī)格小于50微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷隔熱彈性涂料，其特征在于短纖維為泰尼纖維，規(guī)格小于2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷隔熱彈性涂料，其特征在于助劑包括PH調(diào)節(jié)劑、成膜助劑、分散劑和增稠劑，其中使用成膜助劑時，可優(yōu)選配套使用乙二醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷隔熱彈性涂料，其特征在于助劑還可以包括消泡劑、表面活性劑、防腐劑、防霉劑、流平劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷隔熱彈性涂料，其特征在于顏料可以采用鈦白粉或鈦白粉與鐵紅、鐵黃等其它顏料混用，其中鈦白粉的用量為15-25％(以重量計)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷隔熱彈性涂料，其特征在于體質(zhì)顏料可采用云母粉、方解石粉，其中云母粉的用量控制在不超過6％(以重量計)，方解石粉的用量控制在不超過7％(以重量計)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可涂于建筑物外墻和金屬表面的陶瓷隔熱彈性涂料，由彈性丙烯酸乳液、丙烯酸乳液、氟素壓克力、空芯陶瓷微粒、體質(zhì)顏料、顏料、助劑、短纖維、水組成。該涂料具有耐沾污、高彈性、隔熱保溫效果好、防開裂、防漏水、透氣性良好、水溶性等優(yōu)點。
文檔編號C09D5/18GK1590481SQ0315053
公開日2005年3月9日 申請日期2003年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月25日
發(fā)明者郭勇, 許鶴奎, 徐永如, 黃斌庚 申請人:上海吉威涂料有限公司