技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及水性建筑涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種彩色反射隔熱降溫涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著國家節(jié)能、環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策的實施，人們的節(jié)能意識不斷提高，特別是我國建筑能源消耗占能源總消耗的1/3左右，更是日益受到重視。因此，發(fā)展和推廣低能耗、保溫隔熱性能好的反射隔熱降溫涂料已成為建筑涂料行業(yè)的主流趨勢。
在我國，彩色建筑涂料使用率約為80%，開發(fā)和應用彩色反射隔熱降溫涂料正形成一股熱潮。比如通過添加熱反射填料、空心玻璃微珠和復合無機色粉來制備深色反射隔熱水漆，或者通過添加紅外輻射填料和相變儲能微膠囊乳液以及使用無機混相金屬氧化物作為著色顏料來制備多色系反射隔熱涂料涂層體系，或者通過添加反射性功能性填料和高紅外反射比的顏料來制備彩色太陽熱反射隔熱涂料等。以上現(xiàn)有技術(shù)均屬阻隔-反射隔熱、反射-輻射隔熱型涂料，獲得較高的太陽光反射比和近紅外反射比，具有極好的隔熱降溫效果，但它們生產(chǎn)過程中均采用紅外反射色粉，不能使用普通色漿，色系全，價格偏高，生產(chǎn)也不好控制。也有通過在普通涂料中添加改性鈦白粉采用普通色漿來制備彩色反射隔熱涂料的技術(shù)，但只是單純的反射隔熱型涂料，不具備阻隔和輻射功能，降溫效果有限。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種彩色反射隔熱降溫涂料，組成合理，集阻隔、反射、輻射等隔熱功能于一體。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：一種彩色反射隔熱降溫涂料，由下述重量份的組分構(gòu)成：
去離子水 15.00～30.00
纖維素 0.20～0.60
pH調(diào)節(jié)劑 0.10～0.20
分散劑 0.20～0.70
潤濕劑 0.00～0.40
防凍劑 1.00～3.00
消泡劑 0.30～0.60
鈦白粉 0.00～20.00
紅外輻射填料 10.00～15.00
重質(zhì)碳酸鈣 3.00～12.00
熱反射填料 3.00～6.00
純丙乳液 25.00～30.00
有機硅乳液 5.00～10.00
高分子隔熱預混和物 5.00～10.00
成膜助劑 1.00～4.00
防腐劑 0.10～0.30
防霉劑 0.30～0.50
增稠劑 0.00～1.00
空心玻璃微珠 2.00～5.00
有機硅憎水劑 0.30～0.60
水性色漿 0.00～10.00。
進一步地，所述纖維素為羥乙基纖維素。
進一步地，所述分散劑為聚羧酸銨鹽。
進一步地，所述消泡劑為礦物油類消泡劑。
進一步地，所述防凍劑為丙二醇。
進一步地，所述紅外輻射填料為高嶺土、云母粉、滑石粉、硅藻土、氧化鋅和遠紅外粉的混合物。
進一步地，所述高分子隔熱預混和物為遮蓋聚合物、發(fā)射性官能團改性聚合物和膨脹微球的預混合物。
進一步地，所述水性色漿為水性色漿和冷顏料黑色漿的一種或任意兩種以上的組合物。
進一步地，所述防霉劑為異噻唑啉酮衍生物或苯并咪唑酯類化合物及其衍生物。
一種如上所述彩色反射隔熱降溫涂料的制備方法，包括以下步驟：
⑴、預混合：在300～800r/min的轉(zhuǎn)速下，將重量份如下的組分混合，攪拌均勻：去離子水14.50～29.00、纖維素0.20～0.60、pH調(diào)節(jié)劑0.10～0.20、分散劑0.20～0.70、潤濕劑0.00～0.40、防凍劑1.00～3.00和消泡劑0.15～0.30；
⑵、顏填料分散：步驟⑴的預混合物料，在600～1200r/min的轉(zhuǎn)速下，加入重量份如下的組分：鈦白粉0.0～20.0、紅外輻射填料10.00～15.00、重質(zhì)碳酸鈣3.00～12.00、熱反射填料3.00～6.00，在1500～2000r/min的轉(zhuǎn)速下，分散25～30分鐘；
⑶、調(diào)漆：步驟⑵分散物料，在500-800r/min的轉(zhuǎn)速下，加入重量份如下的組分：純丙乳液25.00～30.00、有機硅乳液5.00～10.00、成膜助劑1.00～4.00、增稠劑0.00～1.00和高分子隔熱預混和物5.00～10.00，再緩慢加入防霉劑0.30～0.50、去離子水0.50～1.00預混合防腐劑0.10-0.30；轉(zhuǎn)速降為300-600r/min，加入空心玻璃微珠2.00～5.00、有機硅憎水劑0.30～0.60和消泡劑0.10～0.20，攪拌均勻；
⑷、調(diào)色：向步驟⑶攪拌均勻物料中，加入水性色漿0.00～10.00，再加入消泡劑0.05～0.10，攪拌均勻，過濾，得濾液。
其中，所述纖維素為NATROSOL?250HBR，HS30000YP2；所述pH調(diào)節(jié)劑為氨水、AMP-95的一種；所述分散劑為聚羧酸銨鹽包括SN-Dispersant 5029、Dispex A40A；所述潤濕劑為不含APEO 的表面活性劑，非限制性的實例包括TRITONTM EF-106。所述消泡劑為礦物油類消泡劑。所述防凍劑為丙二醇；所述熱反射填料, 非限制性的實例包括Altiris550、Altiris800。
所述冷顏料黑色漿，非限制性的實例包括ANS Chemical 的IR-801。
所述空心玻璃微珠，非限制性的實例包括3M 的VS5500。
所述純丙乳液，非限制性的實例包括陶氏Primal AC-261Ｃ。
所述成膜助劑為酯醇-12。
所述防腐劑為CIT/MIT類型防腐劑。
所述增稠劑為疏水改性堿溶脹丙烯酸和聚氨酯增稠劑中的一種或者一種以上的組合。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：反射隔熱功能優(yōu)異，可有效減少建筑能耗，能滿足人們對建筑裝飾色個性化的色彩要求。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
（1）集反射、阻隔、輻射等隔熱功能于一體，減少吸熱和削弱傳熱性能，提高散熱能力，隔熱效果長期持久。
（2）可以采用普通色漿調(diào)色，成本低，生產(chǎn)方便。
（3）優(yōu)異的耐老化、保色性、耐沾污和耐水性。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應對本發(fā)明的保護范圍有任何的限制作用。
一種彩色反射隔熱降溫涂料，其由下述重量份的組分構(gòu)成：
去離子水 15.00～30.00重量份
纖維素 0.20～0.60重量份
pH調(diào)節(jié)劑 0.10～0.20重量份
分散劑 0.20～0.70重量份
潤濕劑 0.00～0.40重量份
防凍劑 1.00～3.00重量份
消泡劑 0.30～0.60重量份
鈦白粉 0.00～20.00重量份
紅外輻射填料 10.00～15.00重量份
重質(zhì)碳酸鈣 3.00～12.00重量份
熱反射填料 3.00～6.00重量份
純丙乳液 25.00～30.00重量份
有機硅乳液 5.00～10.00重量份
高分子隔熱預混和物 5.00～10.00重量份
成膜助劑 1.00～4.00重量份
防腐劑 0.10～0.30重量份
防霉劑 0.30～0.50重量份
增稠劑 0.00～1.00重量份
空心玻璃微珠 2.00～5.00重量份
有機硅憎水劑 0.30～0.60重量份
水性色漿 0.00～10.00重量份
上述熱反射填料，能使一些中等色度和淺色(L*>40)、深色(L*<40)和一些亮麗色彩的涂料具有很高的太陽光反射性能，非限制性的實例包括Altiris550、Altiris800。
上述紅外輻射填料為高嶺土、云母粉、滑石粉、硅藻土、氧化鋅和遠紅外粉的混合物。紅外輻射填料在8～14微米這一“大氣窗口”紅外線波段內(nèi)具有一定輻射散熱功能，可以提高涂層的發(fā)射率，從而達到降低涂層內(nèi)部溫度的作用。
上述高分子隔熱預混和物為遮蓋聚合物、發(fā)射性官能團改性聚合物和膨脹微球的混合物。其中，遮蓋聚合物為中空不透明聚合物球體，具有抵抗熱反射填料和鈦白粉聚集的作用，充分填充空心微珠中的空隙，使涂層中多級組合排列的空心球體更加緊密，從而提高涂層的太陽光反射率。發(fā)射性官能團改性聚合物平均粒徑小于5微米，是一種能發(fā)射紅外線熱能的高分子聚合物。膨脹微球是一種輕質(zhì)中空的可塑性高分子，具有一定的隔熱降溫效果。
上述水性色漿為普通水性色漿（炭黑色漿除外）和冷顏料黑色漿的一種或任意兩種以上的組合物。其中，上述冷顏料黑色漿，非限制性的實例包括ANS Chemical 的IR-801，可以直接反射近紅外線熱能，減少吸收熱能。
上述空心玻璃微珠，非限制性的實例包括3M 的VS5500，粒徑15～85微米，導熱系數(shù)0.062W/m.K，太陽光反射率ρ=0.90，對紅外線8～14微米波段具有極強的發(fā)射性，半球發(fā)射率達0.89。
上述有機硅乳液透汽性好、 吸水性低、不易積塵，耐候性優(yōu)異。
上述有機硅憎水劑可增強涂料的耐水性，保持良好的透氣性，同時改善水性涂料的施工性能。
本發(fā)明彩色反射隔熱降溫涂料添加的熱反射填料，能夠反射大部分太陽光，削弱外墻漆膜的吸熱性能，減少太陽輻射熱能進入建筑物內(nèi)部，添加的空心玻璃微珠和膨脹微球以及遮蓋聚合物在外墻漆膜內(nèi)部形成中空殼體可降低外墻漆膜的傳熱性，有效阻隔太陽熱量的傳遞，添加的紅外輻射填料和發(fā)射性官能團改性聚合物具有輻射熱能的性能，可有效提高外墻漆膜的散熱能力，降低外墻漆膜表面的太陽熱能累積，從而達到隔熱降溫的目的。
本發(fā)明彩色反射隔熱降溫涂料，還添加了有機硅樹脂乳液和有機硅疏水劑，其所包含的Si-O鍵提供了外墻漆膜優(yōu)異的耐老化性、保色性、耐沾污性和耐水性。本發(fā)明彩色反射隔熱降溫涂料可用普通水性色漿調(diào)色，配方成本低，生產(chǎn)操作簡單，并用冷顏料黑色漿代替普通的炭黑色漿，增強了外墻漆膜隔熱降溫性能。
一種彩色反射隔熱降溫涂料的制備方法，其工藝步驟為：
1）預混合：在300～800r/min的轉(zhuǎn)速下，向14.50～29.00重量份的去離子水中依次加入纖維素0.20～0.60重量份、pH調(diào)節(jié)劑0.10～0.20重量份、分散劑0.20～0.70重量份、潤濕劑0.00～0.40重量份、防凍劑1.00～3.00重量份和消泡劑0.15～0.30重量份，攪拌均勻；
2）顏填料分散：在600～1200r/min的轉(zhuǎn)速下，投入鈦白粉0.0～20.0重量份、紅外輻射填料10.00～15.00重量份、重質(zhì)碳酸鈣3.00～12.00重量份、熱反射填料3.00～6.00重量份，在1500～2000r/min的轉(zhuǎn)速下，分散25～30分鐘；
3）調(diào)漆：在500-800r/min的轉(zhuǎn)速下，加入純丙乳液25.00～30.00重量份、有機硅乳液5.00～10.00重量份、成膜助劑1.00～4.00重量份、增稠劑0.00～1.00重量份和高分子隔熱預混和物5.00～10.00重量份，防霉劑0.30～0.50重量份、用去離子水0.50～1.00重量份預混合防腐劑0.10-0.30重量份后緩慢加入。轉(zhuǎn)速降為300-600r/min，加入空心玻璃微珠2.00～5.00重量份、有機硅憎水劑0.30～0.60重量份和消泡劑0.10～0.20重量份，攪拌均勻，檢測。
4）調(diào)色：加入水性色漿0.00～10.00重量份，再加入消泡劑0.05～0.10重量份，攪拌均勻，過濾。
實施例1
一種彩色反射隔熱降溫涂料，其由下述重量份的組分構(gòu)成（適應于高明度淺色（L*≥80）：
去離子水 16.48 重量份
纖維素 0.22 重量份
pH調(diào)節(jié)劑 0.10 重量份
分散劑 0.40 重量份
潤濕劑 0.10 重量份
防凍劑 1.50 重量份
消泡劑 0.50 重量份
鈦白粉 19.00 重量份
紅外輻射填料 10.00 重量份
重質(zhì)碳酸鈣 3.00 重量份
熱反射填料 4.00 重量份
純丙乳液 27.00 重量份
有機硅乳液 5.00 重量份
高分子隔熱預混和物 5.00 重量份
成膜助劑 2.5 重量份
防腐劑 0.20 重量份
防霉劑 0.50 重量份
增稠劑 0.80 重量份
空心玻璃微珠 2.50 重量份
有機硅疏水劑 0.40 重量份
水性色漿 0.80 重量份
上述彩色反射隔熱降溫涂料的制備方法，按照以下方法制備：
1）預混合：在300～800r/min的轉(zhuǎn)速下，向15.98重量份的去離子水中依次加入纖維素0.22重量份、pH調(diào)節(jié)劑0.10重量份、分散劑0.40重量份、潤濕劑0.10重量份、防凍劑1.50重量份和消泡劑0.25重量份，攪拌均勻；
2）顏填料分散：在600～1200r/min的轉(zhuǎn)速下，投入鈦白粉19.0重量份、紅外輻射填料10.00重量份、重質(zhì)碳酸鈣3.00重量份、熱反射填料4.00重量份，在1500～2000r/min的轉(zhuǎn)速下，分散25～30分鐘；
3）調(diào)漆：在500-800r/min的轉(zhuǎn)速下，加入純丙乳液27.00重量份、有機硅乳液5.00重量份、成膜助劑2.50重量份、增稠劑0.80重量份和高分子隔熱預混和物5.00重量份，防霉劑0.50重量份、用去離子水0.50重量份預混合防腐劑0.20重量份后緩慢加入。轉(zhuǎn)速降為300-600r/min，加入空心玻璃微珠2.50重量份、有機硅憎水劑0.40重量份和消泡劑0.15重量份，攪拌均勻，檢測。
4）調(diào)色：加入水性色漿0.8重量份，再加入消泡劑0.10重量份，攪拌均勻，過濾包裝。
實施例2
一種彩色反射隔熱降溫涂料，其由下述重量份的組分構(gòu)成（適應于中明度淺色和中色（80< L*<40）：
去離子水 20.65 重量份
纖維素 0.25 重量份
pH調(diào)節(jié)劑 0.10 重量份
分散劑 0.40 重量份
潤濕劑 0.10 重量份
防凍劑 1.50 重量份
消泡劑 0.50 重量份
鈦白粉 9.00 重量份
紅外輻射填料 10.00 重量份
重質(zhì)碳酸鈣 4.00 重量份
熱反射填料 4.00 重量份
純丙乳液 29.00 重量份
有機硅乳液 5.00 重量份
高分子隔熱預混和物 6.00 重量份
成膜助劑 2.50 重量份
防腐劑 0.20 重量份
防霉劑 0.50 重量份
增稠劑 0.40 重量份
空心玻璃微珠 2.50 重量份
有機硅憎水劑 0.40 重量份
水性色漿 3.00 重量份
上述彩色反射隔熱降溫涂料的制備方法，按照以下方法制備：
1）預混合：在300～800r/min的轉(zhuǎn)速下，向20.15重量份的去離子水中依次加入纖維素0.25重量份、pH調(diào)節(jié)劑0.10重量份、分散劑0.40重量份、潤濕劑0.10重量份、防凍劑1.50重量份和消泡劑0.25重量份，攪拌均勻；
2）顏填料分散：在600～1200r/min的轉(zhuǎn)速下，投入鈦白粉9.00重量份、紅外輻射填料10.00重量份、重質(zhì)碳酸鈣4.00重量份、熱反射填料4.00重量份，在1500～2000r/min的轉(zhuǎn)速下，分散25～30分鐘；
3）調(diào)漆：在500-800r/min的轉(zhuǎn)速下，加入純丙乳液29.00重量份、有機硅乳液5.00重量份、成膜助劑2.50重量份、增稠劑0.40重量份和高分子隔熱預混和物6.00重量份，防霉劑0.50重量份、用去離子水0.50重量份預混合防腐劑0.20重量份后緩慢加入。轉(zhuǎn)速降為300-600r/min，加入空心玻璃微珠2.50重量份、有機硅憎水劑0.40重量份和消泡劑0.15重量份，攪拌均勻，檢測。
4）調(diào)色：加入水性色漿3.0重量份，再加入消泡劑0.10重量份，攪拌均勻，過濾包裝。
實施例3
一種彩色反射隔熱降溫涂料，其由下述重量份的組分構(gòu)成（適應于低明度中色和深色（L*≤40）：
去離子水 21.60 重量份
纖維素 0.50 重量份
pH調(diào)節(jié)劑 0.10 重量份
分散劑 0.20 重量份
防凍劑 1.00 重量份
消泡劑 0.50 重量份
紅外輻射填料 13.00 重量份
重質(zhì)碳酸鈣 5.00 重量份
熱反射填料 4.00 重量份
純丙乳液 29.00 重量份
有機硅乳液 5.00 重量份
高分子隔熱預混和物 6.00 重量份
成膜助劑 2.50 重量份
防腐劑 0.20 重量份
防霉劑 0.50 重量份
空心玻璃微珠 2.50 重量份
有機硅憎水劑 0.40 重量份
水性色漿 8.00 重量份
上述彩色反射隔熱降溫涂料的制備方法，按照以下方法制備：
1）預混合：在300～800r/min的轉(zhuǎn)速下，向21.10重量份的去離子水中依次加入纖維素0.50重量份、pH調(diào)節(jié)劑0.10重量份、分散劑0.20重量份、防凍劑1.00重量份和消泡劑0.25重量份，攪拌均勻；
2）顏填料分散：在600～1200r/min的轉(zhuǎn)速下，投入紅外輻射填料13.00重量份、重質(zhì)碳酸鈣5.00重量份、熱反射填料4.00重量份，在1500～2000r/min的轉(zhuǎn)速下，分散25～30分鐘；
3）調(diào)漆：在500-800r/min的轉(zhuǎn)速下，加入純丙乳液29.00重量份、有機硅乳液5.00重量份、成膜助劑2.50重量份、高分子隔熱預混和物6.00重量份，防霉劑0.50重量份、用去離子水0.50重量份預混合防腐劑0.20重量份后緩慢加入。轉(zhuǎn)速降為300-600r/min，加入空心玻璃微珠2.50重量份、有機硅憎水劑0.40重量份和消泡劑0.15重量份，攪拌均勻，檢測。
4）調(diào)色：加入水性色漿8.00重量份，再加入消泡劑0.10重量份，攪拌均勻，過濾包裝。
上述具體實施例1至3經(jīng)采用普通水性色漿（碳黑色漿除外）以及冷顏料黑色漿進行調(diào)色后的性能如表1所示。
表1 彩色反射隔熱降溫涂料性能測試數(shù)據(jù)
從表1可知，按本發(fā)明制得實施例1、實施例2和實施例3的太陽反射比和近紅外反射比均符合JG/T235-2014《建筑反射隔熱降溫涂料》標準的要求。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。