彩色太陽熱反射降溫涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種彩色太陽熱反射降溫涂料及其制備方法，涂料采用水性丙烯酸乳液作為成膜基料，抗老化性能好，戶外使用壽命長，無毒環(huán)保，具有優(yōu)良的耐玷污性、耐堿性和耐水性，對混凝土、金屬、木材、玻璃等基材均有很好的附著力■’添加具有很強(qiáng)近紅外反射或透射性能的彩色功能顏料，輔以多種體質(zhì)顏料及助劑，且制作簡單，成本低廉，且對環(huán)境友好。相對于常用的彩色涂料，彩色熱反射降溫涂料具有更好的近紅外反射或透射性能，滿足最新建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求；在夏季時(shí)能顯著降低混凝土、金屬以及木材等被涂敷物的表面及內(nèi)部溫度，可廣泛應(yīng)用于建筑屋頂和外墻，美化被涂敷建筑物的同時(shí)起到理想的節(jié)能降溫效果。
【專利說明】彩色太陽熱反射降溫涂料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種彩色太陽熱反射降溫涂料及其制備方法，特別是以水性丙烯酸乳 液為成膜基料的一種彩色太陽熱反射降溫涂料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 白色太陽熱反射降溫涂料具備太陽熱反射率高、熱發(fā)生率高和吸收率低，具有優(yōu) 異的降溫性能，對于那些制冷需求在建筑能耗中占主導(dǎo)地位的地區(qū)而言，在建筑屋頂和外 墻上采用白色太陽熱反射降溫涂料，可大幅度降低建筑物的夏季制冷能耗。比較適用于平 屋頂或者坡度很小的斜坡屋頂。然而，對于具有較大坡度的斜坡屋頂和外墻來說，盡管白色 涂料具有最好的降溫效果，但從美學(xué)角度和視覺舒適度來看，彩色墻壁和屋頂卻是首選，目 前，彩色太陽熱反射降溫涂料市場需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于白色涂料，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 彩色涂料的配方一直是現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)難題，在彩色涂料的選材中，為了保護(hù) 涂層材料本身和所涂敷的基層材料免受紫外線的破壞，所有的涂料需在紫外區(qū)域均有極強(qiáng) 的吸收，同時(shí)，為了呈現(xiàn)出一定的色彩，其在可見光區(qū)域必須有一定的反射和吸收，由此，如 何在保證涂料在可見光區(qū)或紫外區(qū)的吸收率的同時(shí)，降低對太陽光的總吸收率，使彩色涂 料兼有優(yōu)良的降溫性能，是現(xiàn)有技術(shù)面臨的技術(shù)難題，也是近期研究的熱點(diǎn)。此外，現(xiàn)有降 溫涂料配方復(fù)雜、制備過程繁瑣且產(chǎn)品抗老化性能差、戶外使用壽命短、附著力差、不耐玷 污性等缺點(diǎn)。因此，目前急需一種彩色太陽熱反射降溫涂料，在保證色彩觀感的同時(shí)，保證 產(chǎn)品質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了彩色太陽熱反射降溫涂料及其制備方法，選 用在近紅外區(qū)域具有較好反射率或透射率的彩色功能顏料來制備彩色降溫涂料面漆，通過 提高涂料在近紅外區(qū)域的反射率實(shí)現(xiàn)其降溫性能，旨在提供降溫性能好、耐候性優(yōu)異、施工 便利的環(huán)境友好型水性丙烯酸基彩色太陽熱反射降溫涂料。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種彩色太陽熱反射降溫涂料，其特征在于：其組分及重量份配比如下， 丙烯酸乳液 40?50份； 彩色功能顏料 1?5份； 體質(zhì)顏料 10?30份； 助劑 0. 5?5份； 水 1?20份。
[0006] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述體質(zhì)顏料的組分及重量份配比如下， 滑石粉 5?15份； 重質(zhì)碳酸鈣 1?2份； 硫酸鋇 1?3份； 二氧化硅 5?10份。
[0007] 作為進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述助劑的組分及重量份配比如下，其中，各組分 之間可以任意配比， 分散劑 0. 1?1份； 潤濕劑 0. 1?1份； 消泡劑 0. 1?1份； 流平劑 0. 1?1份； 成膜助劑 0. 1?1份。
[0008] 作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述丙烯酸乳液為單組分水性純丙烯酸乳液，其固 含量為45?48%，粘度為1?6Pa·s，PH值為7. 5?9. 5,最低成膜溫度23°C。
[0009] 作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述彩色功能顏料為外墻紅顏料、氧化鐵紅顏料、夕卜 墻橙顏料、鎘橙顏料、鈦鎳黃顏料、鈦鉻黃顏料、耐曬黃顏料、氧化鐵黃顏料、外墻黃顏料、鉻 綠顏料、鈷綠顏料、酞箐綠顏料、鈷藍(lán)顏料、鉻鐵棕顏料或鈦鉻棕顏料中的一種或兩種以上。 所有顏料都采用業(yè)內(nèi)可唯一確定的顏料，且都是可以從化學(xué)試劑商店直接購買的成品顏 料。
[0010] 作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述分散劑為聚丙烯酸鈉鹽水溶液，其固含量為 45% ;所述潤濕劑為烷基酚聚氧乙烯醚，其固含量為100% ;所述消泡劑為礦物油混合物，固 含量為100% ;所述流平劑為非離子型疏水改姓聚氨酯流平劑，其固含量為30% ;所述成膜助 劑為2, 2, 4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯。
[0011] 所述助劑可以是分散劑、潤濕劑、消泡劑、流平劑和成膜助劑中的一種或兩種以上 的混合物，其含量在〇. 1?1份之間，不同組分之間的含量可以相同也可以不同。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種上述彩色太陽熱反射降溫涂料的制備方法，其特征在于：包 括如下步驟， 步驟一、制備彩色色漿液：將三分之一的潤濕劑和分散劑用水打散制成混合液，稱取彩 色功能顏料加入混合液中，攪拌混勻制成彩色色漿液備用，成品的彩色色漿液中水的質(zhì)量 占40?48%，潤濕劑和分散劑質(zhì)量各占1%，彩色功能顏料的質(zhì)量占40?52% ; 步驟二、制備無色涂料：取適量水加入剩余全部的分散劑、潤濕劑和三分之一的消泡劑 攪拌混勻，之后依次加入丙烯酸乳液、全部的體質(zhì)顏料和三分之一的消泡劑、全部的成膜助 齊U、流平劑和三分之一的消泡劑，每次加入后都進(jìn)行高速攪拌使分散混勻，最后用水調(diào)節(jié)粘 度； 步驟三、制備彩色涂料：按照重量配比秤取步驟一制得的彩色色漿液加入到步驟二制 得的無色涂料中，彩色色漿液質(zhì)量占總質(zhì)量的比例是1?10%，高速攪拌分散一段時(shí)間后， 加入水調(diào)節(jié)粘度，至此，彩色降溫涂料制備完成。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于： 1、以水性純丙烯酸乳液為成膜基料，抗老化性能好，戶外使用壽命長，無毒環(huán)保。
[0014] 2、選擇具有較高近紅外反射或透射性能的彩色光譜選擇性顏料作為彩色功能顏 料，在保證顏料色彩之外兼具良好的降溫功效。太陽光是一種電磁波，分為可見光和不可見 光，不可見光有紫外線和紅外線，紅外線又分近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外線。對于太陽光來說， 涂料對它的反射量、吸收量和透射量與太陽光總通量的比率分別稱為光反射率、光吸收率 和光透過率，光吸收率越大，涂料的降溫效果越差。應(yīng)用于混凝土表面時(shí)，由于混凝土表面 的近紅外反射率較低，還需要輔之以白色的底漆以提高涂層體系的近紅外反射率，使之滿 足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0015] 本發(fā)明選用的彩色功能涂料中，氧化鐵棕在可見光區(qū)域具有很強(qiáng)的吸收，但在近 紅外區(qū)域吸收強(qiáng)度很弱，輔以白色底漆后可以制備出紅色調(diào)的棕色降溫涂料；鐵鈦?zhàn)睾弯\ 鐵鉻棕為氧化金屬混合物，在可見光區(qū)域具有很強(qiáng)的吸收，但在近紅外區(qū)域其吸收強(qiáng)度很 弱，白色底漆可以大幅提高其近紅外反射率；鈷鋁藍(lán)和鈷鉻藍(lán)在藍(lán)色光區(qū)域（400?500 nm)有適度的散射強(qiáng)度，但在其它可見光區(qū)域具有極強(qiáng)的吸收，在近紅外區(qū)域的初始階段吸 收很低，在1200?1600nm范圍內(nèi)吸收較強(qiáng)，在白色底漆上近紅外反射率大大提高；酞箐藍(lán) 雖然是有機(jī)顏料，但其耐久性和光穩(wěn)定性很好，在500?800nm范圍內(nèi)具有很強(qiáng)的吸收，但 在其它可見光區(qū)域和整個(gè)近紅外區(qū)域吸收較弱，在白色底漆上，由酞箐藍(lán)制備而成的涂料 呈現(xiàn)藍(lán)色，近紅外反射率很高；鈷鉻綠性能與鈷鉻藍(lán)極為相似，通常用于軍事偽裝中；酞 箐綠與酞箐藍(lán)相似，但其在近紅外區(qū)域的吸收較強(qiáng)，同樣需要白色底漆以提高其近紅外反 射率；氧化鐵紅在近紅外區(qū)域吸收較弱，其外觀呈深紅色，在白色底漆上，氧化鐵紅具有較 高的近紅外反射率；外墻紅在近紅外區(qū)域有較高的反射率；具有棕色調(diào)的氧化鐵黃在白色 底漆上也具有很高的近紅外反射率；鎘黃顏色亮麗，在白色底漆上具有極好的近紅外反射 率；鈦鉻黃在白色底漆上呈現(xiàn)橙色到黃色，具有很高的近紅外反射率；鈦鎳黃在白色底漆 上呈淡黃色，其近紅外反射率較高；耐曬黃在白色底漆上呈現(xiàn)艷黃色和桔黃色，其近紅外反 射率極高；鎘橙在400?600nm范圍內(nèi)具有很強(qiáng)的吸收，但在更高的可見光和近紅外區(qū)域 幾乎沒有任何吸收，鎘橙在白色底漆上呈現(xiàn)艷橙色，其反射率極高，近似于白色顏料；外墻 橙在近紅外區(qū)域具有很高的反射率。
[0016] 3、施工便利，在應(yīng)用于木質(zhì)屋頂及外墻時(shí)，可采用底面一體設(shè)計(jì)，涂層薄，一次噴 涂即可，在應(yīng)用于混凝土屋頂和外墻時(shí)，輔以白色底漆可大幅提高涂料的太陽熱反射率及 降溫效果。
[0017] 4、選用最低成膜溫度和玻璃化溫度高的純丙烯酸乳液使得涂料具有優(yōu)良的耐玷 污性、耐堿性和耐水性,對混凝土、金屬、木材、玻璃等基材均有很好的附著力。
[0018] 綜上，選擇具有較高近紅外反射或透射性能的彩色光譜選擇性顏料作為彩色功能 顏料，提高其近紅外區(qū)域的反射率是提高彩色涂料太陽熱反射率和降溫性能最行之有效的 方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是用外墻橙（chromophtalorange)顏料制備的橙色降溫涂料太陽反射率曲 線. 圖2是用鐵鉻棕（S&_Fe-brown)和鈦鉻棕（STi_&-brown)顏料制備的棕色降溫涂料的太 陽反射率曲線； 圖3是用氧化鐵紅（SFe-red)和外墻紅（Sdik-red)顏料制備的紅色降溫涂料的太陽反射 率曲線； 圖4是用酞箐綠（SPh-green)和鈷綠（S^-green)顏料制備的綠色降溫涂料的太陽反射 率曲線； 圖5是用氧化鐵黃（SFe-yell〇w)、外墻黃（S&-yell〇w)、鈦鉻黃（STi_&-yell〇w)、鈦鎳黃 (STi_Ni-yell〇w)顏料制備的黃色降溫涂料的太陽反射率曲線； 圖6是用鈷藍(lán)（SarWue)和酞箐藍(lán)（Sph-Wue)顏料制備的藍(lán)色降溫涂料的太陽反射率 曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 為使本發(fā)明的技術(shù)方案更加清晰明了，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明彩色太陽 熱反射降溫涂料進(jìn)行更詳細(xì)的闡述。需要特別說明的是，本部分所描述的具體實(shí)施例只是 為了解釋本發(fā)明，而非為了限定本發(fā)明。
[0021] 實(shí)施例一： 一種彩色太陽熱反射降溫涂料，其特征在于：由以下組分按重量份配比配制而成： 丙烯酸乳液 40份； 彩色功能顏料 1份； 體質(zhì)顏料 1〇份； 助劑 1份； 水 1份。
[0022] 所述體質(zhì)顏料的組分和各組分所占重量份配比為： 滑石粉 5份； 重質(zhì)碳酸鈣 1份； 硫酸鋇 1份； 二氧化硅 3份。
[0023] 所述助劑的組分和各組分所占重量份配比為： 分散劑 〇. 2份； 潤濕劑 〇. 1份； 消泡劑 〇. 2份； 流平劑 〇. 3份； 成膜助劑 0. 2份。
[0024] 實(shí)施例二、 一種彩色太陽熱反射降溫涂料，其特征在于：由以下組分按重量份配比配制而成： 丙烯酸乳液 50份； 彩色功能顏料 5份； 體質(zhì)顏料 30份； 助劑 5份； 水 10份。
[0025] 所述體質(zhì)顏料的組分和各組分所占重量份配比為： 滑石粉 15份； 重質(zhì)碳酸鈣 2份； 硫酸鋇 3份； 二氧化硅 10份。
[0026] 所述助劑的組分和各組分所占重量份配比為： 分散劑 0. 1?1份； 潤濕劑 0. 1?1份； 消泡劑 0. 1?1份； 流平劑 0. 1?1份； 成膜助劑 0. 1?1份。
[0027] 實(shí)施例三、 一種彩色太陽熱反射降溫涂料，其特征在于：由以下組分按重量份配比配制而成： 丙烯酸乳液 45份； 彩色功能顏料 3份； 體質(zhì)顏料 20份； 助劑 3份； 水 5份。
[0028] 所述體質(zhì)顏料的組分和各組分所占重量份配比為： 滑石粉 11份； 重質(zhì)碳酸鈣 1. 5份； 硫酸鋇 1. 5份； 二氧化硅 6份； 所述助劑的組分和各組分所占重量份配比為： 分散劑 0. 1?1份； 潤濕劑 0. 1?1份； 消泡劑 0. 1?1份； 流平劑 0. 1?1份； 成膜助劑 0. 1?1份。
[0029] 其中，三個(gè)實(shí)施例中，各種助劑組分之間可以任意配比，所述丙烯酸乳液為單組分 水性純丙烯酸乳液，其固含量為45?48%，粘度為1?6Pa*s，PH值為7. 5?9. 5,最低成 膜溫度23°C。
[0030] 所述彩色功能顏料為外墻紅顏料、氧化鐵紅顏料、外墻橙顏料、鎘橙顏料、鈦鎳黃 顏料、鈦鉻黃顏料、耐曬黃顏料、氧化鐵黃顏料、外墻黃顏料、鉻綠顏料、鈷綠顏料、酞箐綠顏 料、鈷藍(lán)顏料、鉻鐵棕顏料或鈦鉻棕顏料中的一種或兩種以上。所有顏料都采用本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員可唯一確定的顏料，且都是可以從市場直接購買的成品顏料。
[0031] 所述分散劑為聚丙烯酸鈉鹽水溶液，其固含量為45% ;所述潤濕劑為烷基酚聚氧 乙烯醚，其固含量為100% ;所述消泡劑為礦物油混合物，固含量為100% ;所述流平劑為非離 子型疏水改姓聚氨酯流平劑，其固含量為30% ;所述成膜助劑為2, 2, 4-三甲基-1，3-戊二 醇單異丁酸酯。
[0032] 助劑可以是分散劑、潤濕劑、消泡齊IJ、流平劑和成膜助劑中的一種或兩種以上的混 合物，其含量在〇. 1?1份之間，不同組分之間的含量可以相同也可以不同。在彩色太陽熱 反射降溫涂料應(yīng)用于混凝土屋頂和外墻時(shí)，輔以白色底漆可大幅提高涂料的太陽熱反射率 及降溫效果。
[0033] 本發(fā)明還提供了一種上述彩色太陽熱反射降溫涂料的制備方法，其特征在于：包 括如下步驟， 步驟一、制備彩色色漿：取質(zhì)量份為40?48%的水加入1%潤濕劑和1%分散劑制成混 合液，然后稱取40?52%的彩色功能顏料，加入混合液中，攪拌混勻制成彩色色漿液備用； 步驟二、制備無色涂料；取適量水加入剩余全部的分散劑、潤濕劑和三分之一的消泡劑 攪拌混勻，之后依次加入丙烯酸乳液、全部的體質(zhì)顏料和三分之一的消泡劑、全部的成膜助 齊U、流平劑和三分之一的消泡劑，每次加入后都進(jìn)行高速攪拌使分散混勻，最后用水調(diào)節(jié)粘 度； 步驟三、制備彩色涂料：按照重量配比秤取步驟一制得的彩色色漿液加入到步驟二制 得的無色涂料中，高速攪拌分散一段時(shí)間后，加入水調(diào)節(jié)粘度，至此，彩色降溫涂料制備完 成。
[0034] 此外，為進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明彩色太陽熱反射降溫涂料涂的技術(shù)效果，將上述制得 的彩色太陽熱反射降溫涂料涂敷于4X4 cm的鋁合金板上，涂層厚度控制在50 μπι左右， 干燥成膜后作為待測樣板，采用紫外?可見光?近紅外分光光度計(jì)測定其光譜反射率。如 圖1?6所示是代表性的幾種彩色太陽熱反射降溫涂料的光譜反射率曲線，其中圖1是用 外墻橙（chromophtal orange)顏料制備的橙色降溫涂料太陽反射率曲線，圖2是用鐵鉻棕 (S&_Fe-brown)和鈦鉻棕（STi_&-brown)顏料制備的棕色降溫涂料的太陽反射率曲線，圖3是 用氧化鐵紅（SFe-red)和外墻紅（Sdik-red)顏料制備的紅色降溫涂料的太陽反射率曲線，圖 4是用酞箐綠（SPh-green)和鈷綠（Sc^green)顏料制備的綠色降溫涂料的太陽反射率曲 線，圖5是用氧化鐵黃（SFe-yell〇w)、外墻黃（S&-yell〇w)、鈦鉻黃（STi_&-yell〇w)、鈦鎳黃 (STi_Ni-yell〇w)顏料制備的黃色降溫涂料的太陽反射率曲線，圖6是用鈷藍(lán)（Sai-Wue)和 酞箐藍(lán)（Sph-Wue)顏料制備的藍(lán)色降溫涂料的太陽反射率曲線；其光譜反射率、太陽熱反 射率和明度列于表1。

【權(quán)利要求】
1. 一種彩色太陽熱反射降溫涂料，其特征在于：其組分按重量份配比如下， 丙烯酸乳液 40?50份； 彩色功能顏料 1?5份； 體質(zhì)顏料 10?30份； 助劑 0. 5?5份； 水 1?20份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色太陽熱反射降溫涂料，其特征在于：所述體質(zhì)顏料的組 分及重量份配比為， 滑石粉 5?15份； 重質(zhì)碳酸鈣 1?2份； 硫酸鋇 1?3份； 二氧化硅 5?10份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色太陽熱反射降溫涂料，其特征在于：所述助劑的組分及 重量份配比為， 分散劑 0. 1?1份； 潤濕劑 0. 1?1份； 消泡劑 0. 1?1份； 流平劑 0. 1?1份； 成膜助劑 0. 1?1份。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色太陽熱反射降溫涂料，其特征在于：所述丙烯酸乳液為 單組分水性純丙烯酸乳液，其固含量為45?48%，粘度為1?6Pa*s，PH值為7. 5?9. 5， 最低成膜溫度23 °C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色太陽熱反射降溫涂料，其特征在于：所述彩色功能顏料 為外墻紅、氧化鐵紅、外墻橙、鎘橙、鈦鎳黃、鈦鉻黃、耐曬黃、氧化鐵黃、外墻黃、鉻綠、鈷綠、 酞箐綠、鈷藍(lán)、鉻鐵棕或鈦鉻棕顏料中的一種或兩種以上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的彩色太陽熱反射降溫涂料，其特征在于：所述分散劑為聚丙 烯酸鈉鹽水溶液，其固含量為45%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的彩色太陽熱反射降溫涂料，其特征在于：所述潤濕劑為烷基 酚聚氧乙烯醚，其固含量為100%;所述消泡劑為礦物油混合物，固含量為100%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的彩色太陽熱反射降溫涂料，其特征在于：所述流平劑為非離 子型疏水改姓聚氨酯流平劑，其固含量為30% ;所述成膜助劑為2, 2, 4-三甲基-1，3-戊二 醇單異丁酸酯。
9. 一種根據(jù)權(quán)利要求1?8任意一項(xiàng)所述的彩色太陽熱反射降溫涂料的制備方法，其 特征在于：包括如下步驟， 步驟一、制備彩色色漿：將三分之一的潤濕劑和分散劑用水打散制成混合液，稱取彩色 功能顏料加入混合液中，攪拌混勻制成彩色色漿液備用，成品的彩色色漿液中水的質(zhì)量占 40?48%，潤濕劑和分散劑質(zhì)量各占1%，彩色功能顏料的質(zhì)量占40?52% ; 步驟二、制備無色涂料；取適量水加入剩余全部的分散劑、潤濕劑和三分之一的消泡劑 攪拌混勻，之后依次加入丙烯酸乳液、全部的體質(zhì)顏料和三分之一的消泡劑、全部的成膜助 齊IJ、流平劑和剩余三分之一的消泡劑，每次加入后都進(jìn)行高速攪拌使分散混勻，最后用水調(diào) 節(jié)粘度； 步驟三、制備彩色涂料：秤取步驟一制得的彩色色漿液加入到步驟二制得的無色涂料 中，彩色色漿液質(zhì)量占總質(zhì)量的比例是1?10%，高速攪拌分散一段時(shí)間后，加入水調(diào)節(jié)粘 度，至此，彩色降溫涂料制備完成。
【文檔編號】C09D133/00GK104212277SQ201410422211
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】張衛(wèi)東, 屈建, 宋建榮, 秦杰, 張濤, 蔣立紅, 李景芳, 石云興, 宋中南 申請人:中國建筑股份有限公司