一种无机反射隔热轻质陶彩石涂料及其制备方法与流程

1.本发明属于砂壁状质感涂料技术领域，具体涉及一种无机反射隔热轻质陶彩石涂料及其制备方法。


背景技术：

2.陶彩石涂料，又称雅晶彩、陶晶彩、晶彩石涂料，是一种新型内外墙装饰材料；越来越得到市场的青睐，其耐候性、防水抗污、耐酸碱等方面明显优于传统的真石漆和质感漆。色泽鲜明、易施工、环保、具有很长的保质、保色效果，是酒店、别墅等装饰的最佳选择；陶彩石外墙涂料装修后的建筑物，具有天然真实的自然色泽，给人以高雅、和谐、庄重之美感，适合于各类建筑物的室内外装修。特别是在曲面建筑物上装饰，生动逼真，有一种回归自然的效果。
3.在cn104909606a的专利申请文件中公开了一种建筑物装饰涂料陶彩石及其生产工艺，该涂料陶彩石采用40-80目陶瓷砂，产品涂层厚度为2mm，解决了传统乳胶漆色彩单一、易粉化、厚度不够无抗裂功能的缺点；同时，陶瓷砂的色彩可以任意烧制，且颜色稳定，在具备质感涂料的沙粒感的同时，无需添加任何色浆，无褪色的风险，而且粒径均匀，在施工过程中，大大降低接痕的产生；陶彩石配方中通过引入硅溶胶，涂膜复合基料呈球型或者接近球形排列，表面平整致密，孔隙较少，使得细微尘埃粒子很难侵入其孔隙，尘埃难于粘附，涂层自身具备了良好的耐沾污性能。
4.上述申请专利虽然解决了传统乳胶漆色彩单一、易粉化、厚度不够无抗裂功能的缺点，但是存在粒径偏细，质感效果较差，砂子密度大，耗量高的问题，同时其成膜物中只加入硅溶胶帮助提升耐污性具有一定的局限性。随着国家对环保节能的越发重视，对涂料的反射隔热功能提出了要求。但其只有装饰作用，而无反射隔热功能。


技术实现要素：

5.本发明针对现有技术不足，提供了一种无机反射隔热轻质陶彩石涂料及其制备方法。本发明所述的无机反射隔热轻质陶彩石涂料具有环保、高反射隔热性能、质量轻(耗量低)、初期耐水白性优异、耐候性佳、施工性优异、批次间色差小等优势，可以轻松实现无痕修补。
6.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种无机反射隔热轻质陶彩石涂料，该涂料包括以重量份计的如下组分：
[0007][0008]
本发明第二方面提供一种无机反射隔热轻质陶彩石涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]
(1)将水、纤维素醚、降阻剂、多功能助剂、乳液、防冻剂、成膜助剂、消泡剂、防腐剂、无机材料、憎水剂、增稠流变剂混合，再加入空心微珠，分散后得到无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料；
[0010]
(2)向步骤(1)得到的无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料中加入反射隔热骨料，混合均匀，得到无机反射隔热轻质陶彩石涂料
[0011]
本发明的有益效果：
[0012]
(1)本发明成膜物优选采用自清洁乳液搭配无机硅酸钾和硅溶胶的复配混合物，由于成膜物质以无机材料为主，因此本发明产品环保性好，voc低。特殊核壳结构的自清洁乳液搭配硅溶胶，使得漆膜更具耐污性和极佳的耐候性，使墙面保持持久靓丽如新。
[0013]
(2)本发明无机反射隔热轻质陶彩石涂料，优选采用反射隔热陶彩圆砂和中空紫砂复配，耐候性极佳，使用寿命可长达30-50年，同时由于中空紫砂的使用，使得该产品质量大大降低，因此耗量降低。另外其硬度高、吸水率低、耐酸、耐碱性能良好、批次间颜色稳定，有利于调色，形成流水化生产，大大提高生产效率，解决了天然彩砂批次颜色不稳定的问题。
[0014]
(3)本发明优选采用特殊降租剂部分替代传统纤维素或膨润土，其具体优选为丙烯酰胺(am)和少量的疏水单体(辛基酚聚氧乙烯(4)醚丙烯酸酯，op-4-ac)在十二烷基硫酸
钠(sds)水溶液中采用胶束共聚的方法而制备，具有良好的力学性能、不同寻常的溶胀行为、透明性、回弹性和明显的热弹行为以外，独特的可逆交联网络结构赋予其极好的触变性；相对纤维素醚和膨润土类的有机增稠剂来说，既有保水性，又不会返潮吸水，同时可以调节表干时间，最大的特点是可以明显降低液体之间的摩擦阻力，使施工更滑爽。
[0015]
(4)本发明采用的空心微珠优选为陶瓷空心微珠，是以ti-b4c-c为反应体系，基于传统火焰热喷涂原理和设备，熔射经团聚处理的自反应型复合粉体，使之在飞行过程中发生自蔓延高温合成(简称shs)反应，从而制备了空心陶瓷微珠。其表面为封闭陶瓷化壳体，内部封闭例如大量空气的微小颗粒，具有密度小、热导率低的特点。通过陶瓷空心微珠和反射隔热圆形陶彩砂复配发挥双重作用，防止传统的玻璃微珠在机械力的作用下容易破碎，造成隔热功能的下降。使得本发明的产品有极好的反射隔热性能。
具体实施方式
[0016]
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。
[0017]
本发明提供一种无机反射隔热轻质陶彩石涂料，该涂料包括以重量份计的如下组分：
[0018][0019][0020]
优选地，所述涂料包括以重量份计的如下组分：
[0021][0022]
根据本发明一种实施方式，所述降阻剂为含有疏水结构单元的聚丙烯酰胺，优选地，所述降阻剂为丙烯酰胺和疏水单体经胶束共聚制得；更优选地，所述降阻剂为丙烯酰胺和辛基酚聚氧乙烯(4)醚丙烯酸酯在十二烷基硫酸钠水溶液中采用胶束共聚制得；进一步优选地，所述降阻剂为爽滑剂s18。
[0023]
本发明所用的降阻剂优选为阴离子型聚合物，具有可逆交联网络结构，分子量为400-600万。该类型的降阻剂具有良好的力学性能、不同寻常的溶胀行为、透明性、回弹性和明显的热弹行为，其独特的可逆交联网络结构赋予其极好的触变性。相对纤维素醚和膨润土类的有机增稠剂来说，既有保水性，又不会返潮吸水，同时可以调节表干时间，最大的特点是可以明显降低液体之间的摩擦阻力，使施工更滑爽。
[0024]
具体地，所述乳液为丙烯酸类聚合物，所述乳液的粒子为核壳结构，表面为亲水结构，内部为疏水结构。
[0025]
优选地，所述乳液为丙烯酸酯共聚乳液和自清洁丙烯酸酯乳液复配，其重量复配比为7:2-4。
[0026]
更优选地，所述丙烯酸酯共聚乳液选自巴德富的rs-706t、巴德富的rs-992t、保立佳的blj-838a-2中的至少一种，优选为巴德富的rs-706t；所述自清洁丙烯酸酯乳液选自巴德富的rs-8867、罗斯夫的rosf-5005中的至少一种，优选为巴德富的rs-8867。
[0027]
本发明所用的丙烯酸酯共聚乳液和自清洁乳液的粒子均优选为核壳结构，表面为亲水结构，内部则为疏水结构，粒径为0.1-0.2μm，乳液粒子的特殊结构给予了涂膜出色的
耐水性和泡水高强度。
[0028]
根据本发明，所述无机材料优选为硅酸钾和硅溶胶的混合物，所述硅酸钾和硅溶胶的重量比为3-5:3-7。
[0029]
优选地，所述硅溶胶为硅烷改性的纳米二氧化硅分散体复配金属离子表面处理的纳米二氧化硅分散体，二者重量复配比为1:1-1.5。
[0030]
更优选地，所述硅烷改性的纳米二氧化硅分散体的ph为8.5-10.5，粒径为6-12nm；所述金属离子表面处理的纳米二氧化硅分散体的ph为9-11，粒径为8-14nm。
[0031]
本发明成膜物优选采用自清洁乳液搭配无机硅酸钾和硅溶胶的复配混合物，由于成膜物质以无机材料为主，因此本发明产品环保性好，voc低。特殊核壳结构的自清洁乳液搭配硅溶胶，使得漆膜更具耐污性和极佳的耐候性，使墙面保持持久靓丽如新。
[0032]
具体的，所述空心微珠选自玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠中的至少一种，优选为陶瓷空心微珠，所述陶瓷空心微珠的颗粒具有表面封闭中空的陶瓷壳体结构。
[0033]
优选地，所述陶瓷空心微珠是以ti-b4c-c为反应体系，基于传统火焰热喷涂原理和设备，熔射经团聚处理的自反应型复合粉体，使之在飞行过程中发生自蔓延高温合成反应制备而成。
[0034]
本发明所用的陶瓷空心微珠粒径为10-20μm，其表面为封闭陶瓷化壳体，内部封闭例如大量空气的微小颗粒，具有密度小、热导率低的特点。
[0035]
根据本发明，所述反射隔热骨料优选为反射隔热陶彩圆砂和中空紫砂的复配，二者重量复配比为8:1-3。
[0036]
优选地，所述反射隔热陶彩圆砂以石英砂为原料，加入无机反射隔热颜料与无机粘合剂，经过高于950℃高温烧结而成。
[0037]
优选地，所述中空紫砂经过高于1150℃煅烧温度烧结而成。
[0038]
本发明所用的反射隔热陶彩圆砂的颗粒优选包括石英砂颗粒和包覆其外的反射隔热颜料覆膜，粒径为16-180目，所述中空紫砂的颗粒优选具有中空结构，粒径为16-180目，本发明的中空紫砂含有丰富的金属元素，其中不同含量的矿石经过氧化烧结呈现出不同的颜色种类，质量更轻、料颜色种类丰富、纯正无色差、耐酸碱久永不掉色。
[0039]
本发明中的陶瓷空心微珠和反射隔热圆形陶彩砂可以发挥双重隔热作用，陶瓷空心微珠克服了传统的玻璃微珠在机械力的作用下容易破碎，造成隔热功能的下降的情况。这使得本发明的产品有极好的反射隔热性能。
[0040]
根据本发明，所述纤维素醚优选为疏水改性纤维素醚和羟乙基纤维素醚复配，二者重量复配比为0.7-0.9:1；优选地，所述疏水改性纤维素醚为ebs481fq、ehm500、he10k中的至少一种，所述羟乙基纤维素醚为250hbr、hs30000yp2中的至少一种。
[0041]
所述防冻剂优选为丙二醇、乙二醇中的至少一种，优选为丙二醇；
[0042]
所述成膜助剂优选为醇酯类成膜剂、醇醚类成膜剂和醇醚酯类成膜剂中的至少一种；优选地，所述醇酯类成膜剂为十二碳醇酯、十六碳醇酯、十八碳醇酯中的至少一种；最优选地，所述成膜助剂为十二碳醇酯。
[0043]
所述多功能助剂优选选自nx-198、amp-95中的至少一种，优选为amp-95。
[0044]
所述消泡剂优选为矿物油类消泡剂、有机硅类消泡剂中的至少一种。
[0045]
所述防腐剂优选为异噻唑啉酮类和甲醛复配，二者重量复配比为2:3-5。
[0046]
所述憎水剂优选是无溶剂的硅烷和/或硅氧烷基有机硅浓缩液，优选选自瓦克的bs290、荷叶化工的kh-460中的至少一种。
[0047]
所述增稠流变剂优选为疏水改性聚氨酯增稠剂，优选选自为rm-8w、rm-2020中的至少一种。
[0048]
本发明还提供一种无机反射隔热轻质陶彩石涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0049]
(1)将水、纤维素醚、降阻剂、多功能助剂、乳液、防冻剂、成膜助剂、消泡剂、防腐剂、无机材料、憎水剂、增稠流变剂混合，再加入空心微珠，分散后得到无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料；
[0050]
(2)向步骤(1)得到的无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料中加入反射隔热骨料，混合均匀，得到无机反射隔热轻质陶彩石涂料。
[0051]
优选地，所述无机反射隔热轻质陶彩石涂料的制备方法，包括以下步骤；
[0052]
(1)将去离子水加入容器中，在300-500rpm转速下，缓慢多次加入纤维素醚，搅拌3-5min；
[0053]
(2)在600-800rpm的转速下，缓慢多次加入降阻剂，搅拌5-8min；
[0054]
(3)提高转速至1000-1200rpm，依次加入多功能助剂、乳液、防冻剂、成膜助剂、消泡剂、防腐剂、无机材料、憎水剂、增稠流变剂、陶瓷空心微珠，加入每种物料均需搅拌均匀，分散均匀后得到无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料；
[0055]
(4)在所述无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料中加入反射隔热骨料，混合均匀，得到所述无机反射隔热轻质陶彩石涂料。
[0056]
下面通过实施例、对比例和测试例对本发明进行更详细的说明。下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0057]
在以下实施例及对比例中，各组分通过商购获得，各组分的化学成分或采购厂商(和/或牌号)如下：
[0058][0059]
对比例
[0060]
本对比例提供的无机陶彩石涂料，按照重量份配比计包括：
[0061]
水20.13份，纤维素醚0.3份，降阻剂0.02份，多功能助剂0.15份，乳液12份，防冻剂0.7份，成膜助剂1.2份，消泡剂0.2份，防腐剂0.2份，增稠流变剂0.1份，陶彩圆砂65份，其制备方法为：
[0062]
(1)先将去离子水加入容器中，然后在300-500rpm转速下，缓慢多次加入0.3份纤维素醚，搅拌3-5min；
[0063]
(2)接着在600-800rpm的转速下，缓慢多次加入0.02份降阻剂，搅拌5-8min；
[0064]
(3)提高转速至1000-1200rpm，依次加入多功能助剂、乳液、防冻剂、成膜助剂、消泡剂、防腐剂、增稠流变剂，加入每种物料均需搅拌均匀，分散均匀后得到无机陶彩石涂料基料；
[0065]
(4)在步骤(1)-(3)得到的无机陶彩石涂料基料，加入65份陶彩圆砂，混合均匀，得到无机陶彩石涂料。
[0066]
实施例1
[0067]
本实施例提供的无机反射隔热轻质陶彩石涂料，按照重量份配比计包括：
[0068]
水11.95份，纤维素醚0.3份，降阻剂0.02份，多功能助剂0.15份，乳液6份，防冻剂0.3份，成膜助剂0.6份，消泡剂0.2份，防腐剂0.2份，无机材料9份，憎水剂0.03份，增稠流变剂0.25份，空心微珠1份，反射隔热骨料70份，其制备方法为：
[0069]
(1)先将去离子水加入容器中，然后在300-500rpm转速下，缓慢多次加入0.3份纤维素醚，搅拌3-5min；
[0070]
(2)接着在600-800rpm的转速下，缓慢多次加入0.02份降阻剂，搅拌5-8min；
[0071]
(3)提高转速至1000-1200rpm，依次加入多功能助剂、乳液、防冻剂、成膜助剂、消泡剂、防腐剂、无机材料、憎水剂、增稠流变剂、陶瓷空心微珠，加入每种物料均需搅拌均匀，分散均匀后得到无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料；
[0072]
(4)在步骤(1)-(3)得到的无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料，加入70份反射隔热骨料，混合均匀，得到无机反射隔热轻质陶彩石涂料。
[0073]
实施例2
[0074]
本实施例提供的无机反射隔热轻质陶彩石涂料，按照重量份配比计包括：
[0075]
水11.45份，纤维素醚0.3份，降阻剂0.03份，多功能助剂0.15份，乳液6份，防冻剂0.3份，成膜助剂0.6份，消泡剂0.2份，防腐剂0.2份，无机材料9份，憎水剂0.02份，增稠流变剂0.25份，空心微珠1.5份，反射隔热骨料70份，其制备方法为：
[0076]
(1)先将去离子水加入容器中，然后在300-500rpm转速下，缓慢多次加入0.3份纤维素醚，搅拌3-5min；
[0077]
(2)接着在600-800rpm的转速下，缓慢多次加入0.02份降阻剂，搅拌5-8min；
[0078]
(3)提高转速至1000-1200rpm，依次加入多功能助剂、乳液、防冻剂、成膜助剂、消泡剂、防腐剂、无机材料、憎水剂、增稠流变剂、陶瓷空心微珠，加入每种物料均需搅拌均匀，分散均匀后得到无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料；
[0079]
(4)在步骤(1)-(3)得到的无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料，加入70份反射隔热骨料，混合均匀，得到无机反射隔热轻质陶彩石涂料。
[0080]
实施例3
[0081]
本实施例提供的无机反射隔热轻质陶彩石涂料，按照重量份配比计包括：
[0082]
水15.8份，纤维素醚0.3份，降阻剂0.03份，多功能助剂0.15份，乳液7份，防冻剂0.4份，成膜助剂0.7份，消泡剂0.2份，防腐剂0.2份，无机材料8份，憎水剂0.01份，增稠流变剂0.2份，空心微珠2份，反射隔热骨料65份，其制备方法为：
[0083]
(1)先将去离子水加入容器中，然后在300-500rpm转速下，缓慢多次加入0.3份纤维素醚，搅拌3-5min；
[0084]
(2)接着在600-800rpm的转速下，缓慢多次加入0.03份降阻剂，搅拌5-8min；
[0085]
(3)提高转速至1000-1200rpm，依次加入多功能助剂、乳液、防冻剂、成膜助剂、消泡剂、防腐剂、无机材料、憎水剂、增稠流变剂、陶瓷空心微珠，加入每种物料均需搅拌均匀，分散均匀后得到无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料；
[0086]
(4)在步骤(1)-(3)得到的无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料，加入65份反射隔热骨料，混合均匀，得到无机反射隔热轻质陶彩石涂料；
[0087]
实施例4
[0088]
本实施例提供的无机反射隔热轻质陶彩石涂料，按照重量份配比计包括：
[0089]
水15.3份，纤维素醚0.3份，降阻剂0.04份，多功能助剂0.15份，乳液7份，防冻剂0.4份，成膜助剂0.7份，消泡剂0.2份，防腐剂0.2份，无机材料8份，憎水剂0.02份，增稠流变剂0.2份，空心微珠2.5份，反射隔热骨料65份，其制备方法为：
[0090]
(1)先将去离子水加入容器中，然后在300-500rpm转速下，缓慢多次加入0.3份纤维素醚，搅拌3-5min；
[0091]
(2)接着在600-800rpm的转速下，缓慢多次加入0.04份降阻剂，搅拌5-8min；
[0092]
(3)提高转速至1000-1200rpm，依次加入多功能助剂、乳液、防冻剂、成膜助剂、消泡剂、防腐剂、无机材料、憎水剂、增稠流变剂、陶瓷空心微珠，加入每种物料均需搅拌均匀，分散均匀后得到无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料；
[0093]
(4)在步骤(1)-(3)得到的无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料，加入65份反射隔热骨料，混合均匀，得到无机反射隔热轻质陶彩石涂料；
[0094]
实施例5
[0095]
本实施例提供的无机反射隔热轻质陶彩石涂料，按照重量份配比计包括：
[0096]
水14.65份，纤维素醚0.3份，降阻剂0.04份，多功能助剂0.15份，乳液8份，防冻剂0.5份，成膜助剂0.8份，消泡剂0.2份，防腐剂0.2份，无机材料7份，憎水剂0.01份，增稠流变剂0.15份，空心微珠3份，反射隔热骨料65份，其制备方法为：
[0097]
(1)先将去离子水加入容器中，然后在300-500rpm转速下，缓慢多次加入0.3份纤维素醚，搅拌3-5min；
[0098]
(2)接着在600-800rpm的转速下，缓慢多次加入0.04份降阻剂，搅拌5-8min；
[0099]
(3)提高转速至1000-1200rpm，依次加入多功能助剂、乳液、防冻剂、成膜助剂、消泡剂、防腐剂、无机材料、憎水剂、增稠流变剂、陶瓷空心微珠，加入每种物料均需搅拌均匀，分散均匀后得到无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料；
[0100]
(4)在步骤(1)-(3)得到的无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料，加入65份反射隔热骨料，混合均匀，得到无机反射隔热轻质陶彩石涂料。
[0101]
实施例6
[0102]
本实施例提供的无机反射隔热轻质陶彩石涂料，按照重量份配比计包括：
[0103]
水14.14份，纤维素醚0.3份，降阻剂0.05份，多功能助剂0.15份，乳液8份，防冻剂0.5份，成膜助剂0.8份，消泡剂0.2份，防腐剂0.2份，无机材料7份，憎水剂0.01份，增稠流变剂0.15份，空心微珠3.5份，反射隔热骨料65份，其制备方法为：
[0104]
(1)先将去离子水加入容器中，然后在300-500rpm转速下，缓慢多次加入0.3份纤维素醚，搅拌3-5min；
[0105]
(2)接着在600-800rpm的转速下，缓慢多次加入0.05份降阻剂，搅拌5-8min；
[0106]
(3)提高转速至1000-1200rpm，依次加入多功能助剂、乳液、防冻剂、成膜助剂、消泡剂、防腐剂、无机材料、憎水剂、增稠流变剂、陶瓷空心微珠，加入每种物料均需搅拌均匀，分散均匀后得到无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料；
[0107]
(4)在步骤(1)-(3)得到的无机反射隔热轻质陶彩石涂料基料，加入65份反射隔热骨料，混合均匀，得到无机反射隔热轻质陶彩石涂料。对比例和实施例1-6配方如表1所示。
[0108]
表1对比例和实施例1-6配方
[0109][0110][0111]
测试例1
[0112]
对本发明实施例1-6所制作的无机反射隔热陶彩石和对比例产品进行初期耐水白测试，测试方法为：用2mm的型框在已经涂刷过封闭底漆的a4水泥板刮涂制膜，在温度为5℃，湿度为80℃的恒温恒湿箱中养护16h，然后放在恒定水流速度(每秒三滴)的测试箱下滴水8h，观察漆膜发白状态，以及滴水测试完成后漆膜水白的恢复程度。
[0113]
根据jg/t 24-2018《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》外墙型、gb/t 25261-2018《建筑用反射隔热涂料》反射隔热质感面漆和gb/t 10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》，对本发明实施例1-6和对比例所制作的无机反射隔热陶彩石和对比例产品进行耐水性、耐碱性、粘结强度、耐人工老化性和耐沾污性检测，检测结果如表2所示。
[0114]
表2实施例1-6和对比例基本性能测试
[0115]
[0116][0117]
通过表2可以看出，本发明无机反射隔热陶彩石产品耐水性、耐碱性、粘结强度、初期耐水白、耐人工老化性、耐沾污性能均比对比例高，可以达到产品基本性能要求。
[0118]
测试例2
[0119]
对本发明实施例1-6所制作的无机反射隔热陶彩石和对比例产品进行反射隔热性能测试，检测结果如表3所示。
[0120]
表3反射隔热性能测试
[0121][0122]
通过表3可以看出，本发明无机反射隔热陶彩石产品相比较普通陶彩石具有很高的太阳光反射比和近红外反射比，很低的导热系数，对太阳光和近红外光有良好的反射作用，可以有效的降低建筑外墙向室内的传热，从而节能降耗。
[0123]
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。