一种保温节能涂料及其制备方法与流程

本发明涉及建筑涂层技术领域，特别涉及一种保温节能涂料及其制备方法。

背景技术：

传统的外墙或内墙建筑涂料主要强调防腐、防污、耐老化、自洁性好，随着低碳生活、绿色生活逐渐被人们认识和接受，少开空调或不开空调以节约电能是满足环保节能的基本要求，而通过在建筑物的外墙或屋顶上涂覆隔热保温型涂层是保持室内温度恒定的理想途径。但现有的建筑涂料保温性能还存在较大的改进空间，且长时间涂覆在墙体上后易受到损坏，降低保温性能。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种保温节能涂料及其制备方法，具有提高保温性能、减少保温层受损的优点。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种保温节能涂料，包括：用于涂覆于墙体以形成一保温基层的第一涂剂、以及用于涂覆于所述保温基层用于形成一保温防护层的第二涂剂；其中，

所述第一涂剂按重量份计包括以下组分：丙烯酸乳液90-120份、去离子水50-65份、丙二醇2-4份、树脂材料45-70份、纳米二氧化钛5-8份、3-缩水甘油丙氧基三甲氧基硅氧烷6-8份、钠基蒙脱土6-10份、磷酸4-8份、纳米气凝胶8-10份、二茂铁硼酸0.8-1.2份、硬硅钙石晶须0.2-0.35份、助剂5-10份；

所述第二涂剂按重量份计包括以下组分：丙烯酸乳液90-120份、去离子水50-65份、树脂材料35-50份、聚四氟乙烯蜡粉5-8份、纳米二氧化硅2-6份、纳米硅酸铝1-3份、水镁石纤维棉5-8份、隔热骨料12-15份、聚丙烯纤维3-6份、助剂5-10份。

作为本发明的一种优选方案，所述树脂材料为酚醛树脂、环氧树脂、氟碳树脂、羟基丙烯酸树脂中的一种或者多种。

作为本发明的一种优选方案，所述助剂包括分散剂、消泡剂、增稠剂和偶联剂，所述分散剂、消泡剂、增稠剂和偶联剂的质量比为1：(1.1-1.5)：(1.3-1.8)：(2-3.5)。

作为本发明的一种优选方案，所述分散剂为三聚磷酸铵、六偏磷酸钠和木质素磺酸钠中的一种或多种。

作为本发明的一种优选方案，所述消泡剂为矿物油类消泡剂和有机硅类消泡剂中的一种或者两种的组合。

作为本发明的一种优选方案，所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素或甲基纤维素中的一种。

作为本发明的一种优选方案，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

作为本发明的一种优选方案，所述隔热骨料为空心陶瓷粉、海泡石、蛭石、珍珠岩中的一种或多种。

另一方面，本发明还提供一种制备如上述任一技术方案所述的保温节能涂料中第一涂剂的方法，包括：

步骤一：取丙烯酸乳液90-120份、去离子水50-65份混合均匀成乳液备用，取丙二醇2-4份、树脂材料45-70份、纳米二氧化钛5-8份、3-缩水甘油丙氧基三甲氧基硅氧烷6-8份、钠基蒙脱土6-10份、纳米气凝胶8-10份、二茂铁硼酸0.8-1.2份、硬硅钙石晶须0.2-0.35份研磨成粉状物备用；

步骤二：将钠基蒙脱土加入磷酸中，形成悬浮液，加热至60-75℃后保温30～60min，得到改性蒙脱土；

步骤三：将二茂铁硼酸和硬硅钙石晶须加入适量溶剂中，加入分散剂使二茂铁硼酸和硬硅钙石晶须分散均匀，通过等体积浸渍法使二茂铁硼酸和硬硅钙石晶须均匀分散在纳米气凝胶中，经100-115℃烘干，去除溶剂得到改性气凝胶；

步骤四：将丙二醇、树脂材料、纳米二氧化钛、3-缩水甘油丙氧基三甲氧基硅氧烷、改性蒙脱土、改性气凝胶及剩余助剂加入乳液中，搅拌均匀，并在搅拌过程中加热至40-60℃，保温2-3h，自然冷却后即得第一涂剂。

另一方面，本发明还提供一种制备如上述任一技术方案所述的保温节能涂料中第二涂剂的方法，包括：

步骤一：取丙烯酸乳液90-120份、去离子水50-65份混合均匀成乳液备用，树脂材料35-50份、聚四氟乙烯蜡粉5-8份、纳米二氧化硅2-6份、纳米硅酸铝1-3份、水镁石纤维棉5-8份、隔热骨料12-15份、聚丙烯纤维3-6份充分粉碎后混合搅拌均匀成制备粉料备用；

步骤二：将助剂加入乳液中搅拌混合，并在搅拌混合过程中将制备粉料分3-5次等量加入乳液中分散均匀，并在搅拌混合过程中加热至40-60℃，保温2-3h，自然冷却后即得第二涂剂。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

本发明实施例通过提供一种保温节能涂料及其制备方法，由第一涂剂涂覆形成保温基层、第二涂剂涂覆形成保温防护层，通过保温基层和保温防护层相互组合形成较好的保温性能，并由保温防护层对保温基层进行防护，减少保温基层长期使用后发生损伤，保证保温性能的稳定性；

树脂材料具有强度高、致密度高的优点，使得保温基层具备足够的强度，加入3-缩水甘油丙氧基三甲氧基硅氧烷能提高涂料与基材的结合力，并缩短提料的凝胶过程，提高稳定性，通过磷酸改性的钠基蒙脱土，可提高涂料的分散性、粘性、湿润性，有效增强吸附能力，提高抗压强度；而纳米二氧化钛能够增加抗紫外性能和光催化活性，并能吸收紫外线并降解有机物，同时能够提高涂料的机械性能和防腐性能；气凝胶具有良好的空隙结构和较高的比表面积，因而具有较低的热传导性能，同时加入二茂铁硼酸后可以降低其孔径，阻碍气体导热性能，而通过引入硬硅钙石晶须能够提高气凝胶的活化能，进一步降低其导热系数，从而使改性后的纳米气凝胶具有优异的保温隔热效果；

通过聚四氟乙烯蜡粉能够提高涂料的耐划伤性能和耐腐蚀性能，纳米二氧化硅可以增加涂料的疏水性，纳米硅酸铝加强了涂料的保温效果，而水镁石纤维棉成本低，且保温性能较好，而在隔热骨料的作用下，成型的保温涂料在经过充分干燥固化后，由于材料干燥成膜后热导率很小，因此涂层具有一定的减慢热流传递的能力，实现阻隔隔热，并结合树脂材料的致密结构能够提高第二涂剂的防护性能，对保温基层进行有效的保护。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

一种保温节能涂料，包括：用于涂覆于墙体以形成一保温基层的第一涂剂、以及用于涂覆于保温基层用于形成一保温防护层的第二涂剂；其中，第一涂剂按重量份计包括以下组分：丙烯酸乳液90-120份、去离子水50-65份、丙二醇2-4份、树脂材料45-70份、纳米二氧化钛5-8份、3-缩水甘油丙氧基三甲氧基硅氧烷6-8份、钠基蒙脱土6-10份、磷酸4-8份、纳米气凝胶8-10份、二茂铁硼酸0.8-1.2份、硬硅钙石晶须0.2-0.35份、助剂5-10份；第二涂剂按重量份计包括以下组分：丙烯酸乳液90-120份、去离子水50-65份、树脂材料35-50份、聚四氟乙烯蜡粉5-8份、纳米二氧化硅2-6份、纳米硅酸铝1-3份、水镁石纤维棉5-8份、隔热骨料12-15份、聚丙烯纤维3-6份、助剂5-10份。

具体的，树脂材料为酚醛树脂、环氧树脂、氟碳树脂、羟基丙烯酸树脂中的一种或者多种，本实施例中，第一涂剂中的树脂材料选用环氧树脂，第二涂剂中的树脂材料选用酚醛树脂。

助剂包括分散剂、消泡剂、增稠剂和偶联剂，分散剂、消泡剂、增稠剂和偶联剂的质量比为1：(1.1-1.5)：(1.3-1.8)：(2-3.5)，其中，分散剂为三聚磷酸铵、六偏磷酸钠和木质素磺酸钠中的一种或多种，消泡剂为矿物油类消泡剂和有机硅类消泡剂中的一种或者两种的组合，增稠剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素或甲基纤维素中的一种，偶联剂为硅烷偶联剂。

隔热骨料为空心陶瓷粉、海泡石、蛭石、珍珠岩中的一种或多种。

本发明由第一涂剂涂覆形成保温基层、第二涂剂涂覆形成保温防护层，通过保温基层和保温防护层相互组合形成较好的保温性能，并由保温防护层对保温基层进行防护，减少保温基层长期使用后发生损伤，保证保温性能的稳定性；

树脂材料具有强度高、致密度高的优点，使得保温基层具备足够的强度，加入3-缩水甘油丙氧基三甲氧基硅氧烷能提高涂料与基材的结合力，并缩短提料的凝胶过程，提高稳定性，通过磷酸改性的钠基蒙脱土，可提高涂料的分散性、粘性、湿润性，有效增强吸附能力，提高抗压强度；而纳米二氧化钛能够增加抗紫外性能和光催化活性，并能吸收紫外线并降解有机物，同时能够提高涂料的机械性能和防腐性能；气凝胶具有良好的空隙结构和较高的比表面积，因而具有较低的热传导性能，同时加入二茂铁硼酸后可以降低其孔径，阻碍气体导热性能，而通过引入硬硅钙石晶须能够提高气凝胶的活化能，进一步降低其导热系数，从而使改性后的纳米气凝胶具有优异的保温隔热效果；

通过聚四氟乙烯蜡粉能够提高涂料的耐划伤性能和耐腐蚀性能，纳米二氧化硅可以增加涂料的疏水性，纳米硅酸铝加强了涂料的保温效果，而水镁石纤维棉成本低，且保温性能较好，而在隔热骨料的作用下，成型的保温涂料在经过充分干燥固化后，由于材料干燥成膜后热导率很小，因此涂层具有一定的减慢热流传递的能力，实现阻隔隔热，并结合树脂材料的致密结构能够提高第二涂剂的防护性能，对保温基层进行有效的保护。

实施例二

一种保温节能涂料，包括：用于涂覆于墙体以形成一保温基层的第一涂剂、以及用于涂覆于保温基层用于形成一保温防护层的第二涂剂；其中，第一涂剂按重量份计包括以下组分：丙烯酸乳液90份、去离子水50份、丙二醇2份、树脂材料45份、纳米二氧化钛5份、3-缩水甘油丙氧基三甲氧基硅氧烷6份、钠基蒙脱土6份、磷酸4份、纳米气凝胶8份、二茂铁硼酸0.8份、硬硅钙石晶须0.2份、助剂5份；第二涂剂按重量份计包括以下组分：丙烯酸乳液90份、去离子水50份、树脂材料35份、聚四氟乙烯蜡粉5份、纳米二氧化硅2份、纳米硅酸铝1份、水镁石纤维棉5份、隔热骨料12份、聚丙烯纤维3份、助剂5份。

具体的，树脂材料为酚醛树脂、环氧树脂、氟碳树脂、羟基丙烯酸树脂中的一种或者多种，本实施例中，第一涂剂中的树脂材料选用环氧树脂，第二涂剂中的树脂材料选用酚醛树脂。

助剂包括分散剂、消泡剂、增稠剂和偶联剂，分散剂、消泡剂、增稠剂和偶联剂的质量比为1：1.1：1.3：2，其中，分散剂为木质素磺酸钠，消泡剂为有机硅类消泡剂，增稠剂为羟丙基甲基纤维素，偶联剂为硅烷偶联剂。

隔热骨料为空心陶瓷粉、海泡石、蛭石混合组成。

实施例三

一种保温节能涂料，包括：用于涂覆于墙体以形成一保温基层的第一涂剂、以及用于涂覆于保温基层用于形成一保温防护层的第二涂剂；其中，第一涂剂按重量份计包括以下组分：丙烯酸乳液110份、去离子水60份、丙二醇3份、树脂材料60份、纳米二氧化钛6份、3-缩水甘油丙氧基三甲氧基硅氧烷6-8份、钠基蒙脱土6-10份、磷酸4-8份、纳米气凝胶9份、二茂铁硼酸1份、硬硅钙石晶须0.3份、助剂8份；第二涂剂按重量份计包括以下组分：丙烯酸乳液110份、去离子水60份、树脂材料40份、聚四氟乙烯蜡粉7份、纳米二氧化硅4份、纳米硅酸铝2份、水镁石纤维棉6份、隔热骨料14份、聚丙烯纤维5份、助剂7份。

本实施例中，第一涂剂中的树脂材料选用环氧树脂，第二涂剂中的树脂材料选用酚醛树脂。

助剂包括分散剂、消泡剂、增稠剂和偶联剂，分散剂、消泡剂、增稠剂和偶联剂的质量比为1：1.3：1.5：3，其中，分散剂由三聚磷酸铵和六偏磷酸钠混合组成，消泡剂为矿物油类消泡剂，增稠剂为甲基纤维素中，偶联剂为硅烷偶联剂。

隔热骨料由海泡石、蛭石、珍珠岩混合组成。

实施例四

一种保温节能涂料，包括：用于涂覆于墙体以形成一保温基层的第一涂剂、以及用于涂覆于保温基层用于形成一保温防护层的第二涂剂；其中，第一涂剂按重量份计包括以下组分：丙烯酸乳液120份、去离子水65份、丙二醇4份、树脂材料70份、纳米二氧化钛8份、3-缩水甘油丙氧基三甲氧基硅氧烷8份、钠基蒙脱土10份、磷酸8份、纳米气凝胶10份、二茂铁硼酸1.2份、硬硅钙石晶须0.35份、助剂10份；第二涂剂按重量份计包括以下组分：丙烯酸乳液120份、去离子水65份、树脂材料50份、聚四氟乙烯蜡粉8份、纳米二氧化硅6份、纳米硅酸铝3份、水镁石纤维棉8份、隔热骨料15份、聚丙烯纤维6份、助剂10份。

本实施例中，第一涂剂中的树脂材料选用环氧树脂，第二涂剂中的树脂材料选用酚醛树脂。

助剂包括分散剂、消泡剂、增稠剂和偶联剂，分散剂、消泡剂、增稠剂和偶联剂的质量比为1：1.5：1.8：3.5，其中，分散剂为木质素磺酸钠，消泡剂为矿物油类消泡剂，增稠剂为羟丙基甲基纤维素，偶联剂为硅烷偶联剂。

隔热骨料为海泡石和珍珠岩混合组成。

实施例五

一种制备如实施例一的保温节能涂料中第一涂剂的制备方法，包括：

步骤一：取丙烯酸乳液90-120份、去离子水50-65份混合均匀成乳液备用，取丙二醇2-4份、树脂材料45-70份、纳米二氧化钛5-8份、3-缩水甘油丙氧基三甲氧基硅氧烷6-8份、钠基蒙脱土6-10份、纳米气凝胶8-10份、二茂铁硼酸0.8-1.2份、硬硅钙石晶须0.2-0.35份研磨成粉状物备用；

步骤二：将钠基蒙脱土加入磷酸中，形成悬浮液，加热至60-75℃后保温30～60min，得到改性蒙脱土；

步骤三：将二茂铁硼酸和硬硅钙石晶须加入适量溶剂中，加入分散剂使二茂铁硼酸和硬硅钙石晶须分散均匀，通过等体积浸渍法使二茂铁硼酸和硬硅钙石晶须均匀分散在纳米气凝胶中，经100-115℃烘干，去除溶剂得到改性气凝胶；

步骤四：将丙二醇、树脂材料、纳米二氧化钛、3-缩水甘油丙氧基三甲氧基硅氧烷、改性蒙脱土、改性气凝胶及剩余助剂加入乳液中，搅拌均匀，并在搅拌过程中加热至40-60℃，保温2-3h，自然冷却后即得第一涂剂。

实施例六

一种制备如实施例一的保温节能涂料中第二涂剂的制备方法，包括：

步骤一：取丙烯酸乳液90-120份、去离子水50-65份混合均匀成乳液备用，树脂材料35-50份、聚四氟乙烯蜡粉5-8份、纳米二氧化硅2-6份、纳米硅酸铝1-3份、水镁石纤维棉5-8份、隔热骨料12-15份、聚丙烯纤维3-6份充分粉碎后混合搅拌均匀成制备粉料备用；

步骤二：将助剂加入乳液中搅拌混合，并在搅拌混合过程中将制备粉料分3-5次等量加入乳液中分散均匀，并在搅拌混合过程中加热至40-60℃，保温2-3h，自然冷却后即得第二涂剂。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。