一种建筑物用复合纳米防水隔热涂料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种建筑物用复合纳米防水隔热涂料及其制备方法 (Composite nano waterproof heat-insulating coating for buildings and preparation method thereof ) 是由 李桂丽 于 2020-12-15 设计创作，主要内容包括：本发发明公开一种建筑物用复合纳米防水隔热涂料及其制备方法,属于涂料技术领域。本发明涂料包括以下重量份的原料：乳液150-200份、水性聚氨酯60-80份、填料60-80份、隔热复合纳米材料60-80份、有机硅疏水剂30-50份、成膜助剂5-10份、消泡剂3-6份、增效剂3-6份。本发明加入大量的隔热复合纳米材料,经过酸蚀和疏水两步改性,大大改善了材料的疏水隔热性能,同时添加的增效剂,其具备很强的粘附能力,可牢牢的吸附在纳米材料以及填料颗粒表面,使其在涂料中稳定的分散,大大减少后续涂料的起皮和开裂现象,延长涂料的使用寿命。本发明涂料隔热效果好,防水性能佳,使用寿命长,具有广阔的市场应用潜力。(The invention discloses a composite nano waterproof heat-insulating coating for buildings and a preparation method thereof, belonging to the technical field of coatings. The coating comprises the following raw materials in parts by weight: 200 parts of emulsion 150, 60-80 parts of waterborne polyurethane, 60-80 parts of filler, 60-80 parts of heat-insulating composite nano material, 30-50 parts of organic silicon hydrophobic agent, 5-10 parts of film-forming assistant, 3-6 parts of defoaming agent and 3-6 parts of synergist. According to the invention, a large amount of heat-insulating composite nano material is added, and the acid etching and hydrophobic modification are carried out, so that the hydrophobic heat-insulating property of the material is greatly improved, and meanwhile, the added synergist has strong adhesion capability, can be firmly adsorbed on the surfaces of the nano material and filler particles, so that the nano material and the filler particles are stably dispersed in the coating, the peeling and cracking phenomena of the subsequent coating are greatly reduced, and the service life of the coating is prolonged. The coating disclosed by the invention is good in heat insulation effect, good in waterproof performance, long in service life and wide in market application potential.)
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种建筑物用复合纳米疏水隔热涂料及其制备方法。
背景技术
防水涂料是建筑功能材料的重要组成部分之一。在建筑施工中，防水涂料主要在建筑物表面形成一道防水层，以达到防水和抗渗漏的目的，因此，防水涂料的性能及选择直接关系到建筑物的使用效果及使用寿命。目前，市场上的防水涂料主要为聚氨酯防水涂料、丙烯酸防水涂料等产品。其中，聚氨酯防水涂料力学性能优异、防水性能好，但耐候性能欠佳，高温、高湿环境施工易起泡，对基材的干燥程度要求较高，并且可能含对人体有害的游离异氰酸酯；丙烯酸防水涂料耐候性及环保性较好，但涂膜的耐水性较差，在低温和高湿条件下施工困难。
随着可利用能源的消耗，节能材料引起了人类的广泛关注。隔热涂料是近年来发展起来的一种新型节能材料，它通过有效地反射太阳光的能量，降低物体表面对太阳辐射能量的吸收，从而起到隔热保温的效果。隔热涂料作为一种功能性涂料，可以降低物体的表面温度、阻止热传导、改善工作环境、提高安全性。随着深入的研究表明其在光催化降解甲醛方面也有一定作用。
人们生活质量的不断提高，对环保的要求越来越高，因此，市场上更需要低气味、环保、功能多样的高性能隔热防水涂料。
发明内容
为解决目前市面上涂料功能单一，环保性欠佳的问题，本发明提供一种新型建筑物用防水隔热涂料，其隔热效果好，防水性能佳，使用寿命长，且经济安全环保，具有广阔的市场应用潜力。
本发明所采用的技术方案是：
一种建筑物用复合纳米防水隔热涂料，包括以下重量份的原料：乳液150-200份、水性聚氨酯60-80份、填料60-80份、隔热复合纳米材料60-80份、有机硅疏水剂30-50份、成膜助剂5-10份、消泡剂3-6份、增效剂3-6份。
本发明所使用乳液为聚丙烯酸酯乳液，固体含量为50-60％。
所述隔热复合纳米材料是由以下方法制备而得的：将纳米二氧化硅粉和纳米二氧化钛粉按照质量比1:1混合均匀后，完全浸泡于质量百分含量为50％的硝酸溶液中，浸泡时间24h，然后用去离子水洗涤2-3次后，再浸泡于浓度为50％的甲基三乙氧基硅烷溶液中6-12h，后置于马弗炉中于450℃下煅烧3-5h，冷却至室温，得到隔热复合纳米材料。
所述填料为滑石粉、轻质碳酸钙、硅藻土按照质量比1:1:5的混合而得。
所述成膜助剂为乙二醇和松节油按照质量比1：3混合而得。
所述消泡剂为有机硅类消泡剂，固含量＞99.9％。
所述增效剂是由以下方法制得的：将聚谷氨酸、透明质酸及壳寡糖加至水中，加热至80-90℃溶解，冷却至28-32℃，加入N-N-羟基琥珀酰亚胺交联30-50min，得增效剂。
所述的，聚谷氨酸、透明质酸、壳寡糖和水的重量比为1-3:1-3:0.5-1:100。
所述的，N-N-羟基琥珀酰亚胺和水的重量比为4-5:100。
一种建筑物用复合纳米防水隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备隔热复合纳米材料：将纳米二氧化硅粉和纳米二氧化钛粉按照质量比1:1混合均匀后，完全浸泡于质量百分含量为50％的硝酸溶液中，浸泡时间24h，然后用去离子水洗涤2-3次后，再浸泡于浓度为50％的甲基三乙氧基硅烷溶液中6-12h，后置于马弗炉中于450℃下煅烧3-5h，冷却至室温，得到隔热复合纳米材料；
(2)制备增效剂：将聚谷氨酸、透明质酸及壳寡糖加至水中，加热至80-90℃溶解，冷却至28-32℃，加入N-N-羟基琥珀酰亚胺交联30-50min，得增效剂；
(3)按重量份加入乳液至搅拌分散机中，转速为200r/min，之后按重量份依次加入填料、隔热复合纳米材料、有机硅疏水剂、增效剂，然后搅拌30-40min，使之分散均匀；
(4)提高转速至500r/min，在搅拌过程中加入水性聚氨酯，再加入成膜助剂、消泡剂，高速搅拌，后静置12h，得到本发明涂料。
本发明所使用纳米二氧化钛和纳米二氧化硅粉体，为市售所得，优选粒径为30-100nm。
本发明涂料组合物各组分，在各自发挥作用的同时，还可以产生协同叠加效应，使涂料的隔热防水效果达到最佳。本发明加入大量的隔热复合纳米材料，经过酸蚀和疏水两步改性，大大改善了材料的疏水性能，配合添加的疏水剂，进一步增强了涂料整体的防水性能。添加低导热系数的硅藻土等填料，其轻而多孔的性能，可以增强涂抹的粘附力，配合滑石粉、轻质碳酸钙，进一步增强了涂料的隔热性能。同时硅藻土等可对涂料本身散发的气体进行吸附，大大减少涂料气味的散发。本发明添加的增效剂是一种凝胶物质，其具备很强的粘附能力，其可牢牢的吸附在纳米材料以及填料颗粒表面，使其在涂料中稳定的分散，同时可以辅助这些无机颗粒紧密的附着在建筑物表面，大大减少后续涂料的起皮和开裂现象，延长涂料的使用寿命。本发明涂料隔热效果好，防水性能佳，使用寿命长，且经济安全环保，具有广阔的市场应用潜力。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。
实施例1
一种建筑物用复合纳米防水隔热涂料，包括以下重量份的原料：乳液150份、水性聚氨酯60份、填料60份、隔热复合纳米材料60份、有机硅疏水剂30份、成膜助剂5份、消泡剂3份、增效剂3份。
本实施例所使用乳液为聚丙烯酸酯乳液，固体含量为50％。
所述隔热复合纳米材料是由以下方法制备而得的：将纳米二氧化硅粉和纳米二氧化钛粉按照质量比1:1混合均匀后，完全浸泡于质量百分含量为50％的硝酸溶液中，浸泡时间24h，然后用去离子水洗涤2次后，再浸泡于浓度为50％的甲基三乙氧基硅烷溶液中6h，后置于马弗炉中于450℃下煅烧3h，冷却至室温，得到隔热复合纳米材料。
所述填料为滑石粉、轻质碳酸钙、硅藻土按照质量比1:1:5的混合而得。
所述成膜助剂为乙二醇和松节油按照质量比1：3混合而得。
所述消泡剂为有机硅类消泡剂，固含量＞99.9％。
所述增效剂是由以下方法制得的：将聚谷氨酸、透明质酸及壳寡糖加至水中，加热至80℃溶解，冷却至28℃，加入N-N-羟基琥珀酰亚胺交联30min，得增效剂。
所述的，聚谷氨酸、透明质酸、壳寡糖和水的重量比为1:1:0.5:100。
所述的，N-N-羟基琥珀酰亚胺和水的重量比为4:100。
一种建筑物用复合纳米防水隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备隔热复合纳米材料：将纳米二氧化硅粉和纳米二氧化钛粉按照质量比1:1混合均匀后，完全浸泡于质量百分含量为50％的硝酸溶液中，浸泡时间24h，然后用去离子水洗涤2次后，再浸泡于浓度为50％的甲基三乙氧基硅烷溶液中6-12h，后置于马弗炉中于450℃下煅烧3h，冷却至室温，得到隔热复合纳米材料；
(2)制备增效剂：将聚谷氨酸、透明质酸及壳寡糖加至水中，加热至80-90℃溶解，冷却至28-32℃，加入N-N-羟基琥珀酰亚胺交联30-50min，得增效剂；
(3)按重量份加入乳液至搅拌分散机中，转速为200r/min，之后按重量份依次加入填料、隔热复合纳米材料、有机硅疏水剂、增效剂，然后搅拌30min，使之分散均匀；
(4)提高转速至500r/min，在搅拌过程中加入水性聚氨酯，再加入成膜助剂、消泡剂，高速搅拌，后静置12h，得到本实施例涂料。
实施例2
一种建筑物用复合纳米防水隔热涂料，包括以下重量份的原料：乳液180份、水性聚氨酯70份、填料70份、隔热复合纳米材料70份、有机硅疏水剂40份、成膜助剂8份、消泡剂5份、增效剂4份。
本实施例所使用乳液为聚丙烯酸酯乳液，固体含量为55％。
所述隔热复合纳米材料是由以下方法制备而得的：将纳米二氧化硅粉和纳米二氧化钛粉按照质量比1:1混合均匀后，完全浸泡于质量百分含量为50％的硝酸溶液中，浸泡时间24h，然后用去离子水洗涤3次后，再浸泡于浓度为50％的甲基三乙氧基硅烷溶液中10h，后置于马弗炉中于450℃下煅烧4h，冷却至室温，得到隔热复合纳米材料。
所述填料为滑石粉、轻质碳酸钙、硅藻土按照质量比1:1:5的混合而得。
所述成膜助剂为乙二醇和松节油按照质量比1：3混合而得。
所述消泡剂为有机硅类消泡剂，固含量＞99.9％。
所述增效剂是由以下方法制得的：将聚谷氨酸、透明质酸及壳寡糖加至水中，加热至85℃溶解，冷却至30℃，加入N-N-羟基琥珀酰亚胺交联40min，得增效剂。
所述的，聚谷氨酸、透明质酸、壳寡糖和水的重量比为2:2:0.8:100。
所述的，N-N-羟基琥珀酰亚胺和水的重量比为4.5:100。
一种建筑物用复合纳米防水隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备隔热复合纳米材料：将纳米二氧化硅粉和纳米二氧化钛粉按照质量比1:1混合均匀后，完全浸泡于质量百分含量为50％的硝酸溶液中，浸泡时间24h，然后用去离子水洗涤3次后，再浸泡于浓度为50％的甲基三乙氧基硅烷溶液中10h，后置于马弗炉中于450℃下煅烧4h，冷却至室温，得到隔热复合纳米材料；
(2)制备增效剂：将聚谷氨酸、透明质酸及壳寡糖加至水中，加热至85℃溶解，冷却至30℃，加入N-N-羟基琥珀酰亚胺交联40min，得增效剂；
(3)按重量份加入乳液至搅拌分散机中，转速为200r/min，之后按重量份依次加入填料、隔热复合纳米材料、有机硅疏水剂、增效剂，然后搅拌35min，使之分散均匀；
(4)提高转速至500r/min，在搅拌过程中加入水性聚氨酯，再加入成膜助剂、消泡剂，高速搅拌，后静置12h，得到本实施例涂料。
实施例3
一种建筑物用复合纳米防水隔热涂料，包括以下重量份的原料：乳液200份、水性聚氨酯80份、填料80份、隔热复合纳米材料80份、有机硅疏水剂50份、成膜助剂10份、消泡剂6份、增效剂6份。
本实施例所使用乳液为聚丙烯酸酯乳液，固体含量为60％。
所述隔热复合纳米材料是由以下方法制备而得的：将纳米二氧化硅粉和纳米二氧化钛粉按照质量比1:1混合均匀后，完全浸泡于质量百分含量为50％的硝酸溶液中，浸泡时间24h，然后用去离子水洗涤3次后，再浸泡于浓度为50％的甲基三乙氧基硅烷溶液中12h，后置于马弗炉中于450℃下煅烧5h，冷却至室温，得到隔热复合纳米材料。
所述填料为滑石粉、轻质碳酸钙、硅藻土按照质量比1:1:5的混合而得。
所述成膜助剂为乙二醇和松节油按照质量比1：3混合而得。
所述消泡剂为有机硅类消泡剂，固含量＞99.9％。
所述增效剂是由以下方法制得的：将聚谷氨酸、透明质酸及壳寡糖加至水中，加热至90℃溶解，冷却至32℃，加入N-N-羟基琥珀酰亚胺交联50min，得增效剂。
所述的，聚谷氨酸、透明质酸、壳寡糖和水的重量比为3:3:1:100。
所述的，N-N-羟基琥珀酰亚胺和水的重量比为5:100。
一种建筑物用复合纳米防水隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备隔热复合纳米材料：将纳米二氧化硅粉和纳米二氧化钛粉按照质量比1:1混合均匀后，完全浸泡于质量百分含量为50％的硝酸溶液中，浸泡时间24h，然后用去离子水洗涤3次后，再浸泡于浓度为50％的甲基三乙氧基硅烷溶液中12h，后置于马弗炉中于450℃下煅烧5h，冷却至室温，得到隔热复合纳米材料；
(2)制备增效剂：将聚谷氨酸、透明质酸及壳寡糖加至水中，加热至90℃溶解，冷却至32℃，加入N-N-羟基琥珀酰亚胺交联50min，得增效剂；
(3)按重量份加入乳液至搅拌分散机中，转速为200r/min，之后按重量份依次加入填料、隔热复合纳米材料、有机硅疏水剂、增效剂，然后搅拌40min，使之分散均匀；
(4)提高转速至500r/min，在搅拌过程中加入水性聚氨酯，再加入成膜助剂、消泡剂，高速搅拌，后静置12h，得到本实施例涂料。
对比例1
一种建筑物用复合纳米防水隔热涂料，包括以下重量份的原料：乳液200份、水性聚氨酯80份、填料80份、纳米材料80份、有机硅疏水剂50份、成膜助剂10份、消泡剂6份、增效剂6份。
本对比例所使用乳液为聚丙烯酸酯乳液，固体含量为60％。
纳米材料是将纳米二氧化硅粉和纳米二氧化钛粉按照质量比1:1混合后得到。
所述填料为滑石粉、轻质碳酸钙、硅藻土按照质量比1:1:5的混合而得。
所述成膜助剂为乙二醇和松节油按照质量比1：3混合而得。
所述消泡剂为有机硅类消泡剂，固含量＞99.9％。
所述增效剂是由以下方法制得的：将聚谷氨酸、透明质酸及壳寡糖加至水中，加热至90℃溶解，冷却至32℃，加入N-N-羟基琥珀酰亚胺交联50min，得增效剂。
所述的，聚谷氨酸、透明质酸、壳寡糖和水的重量比为3:3:1:100。
所述的，N-N-羟基琥珀酰亚胺和水的重量比为5:100。
一种建筑物用复合纳米防水隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备增效剂：将聚谷氨酸、透明质酸及壳寡糖加至水中，加热至90℃溶解，冷却至32℃，加入N-N-羟基琥珀酰亚胺交联50min，得增效剂；
(2)按重量份加入乳液至搅拌分散机中，转速为200r/min，之后按重量份依次加入填料、隔热复合纳米材料、有机硅疏水剂、增效剂，然后搅拌40min，使之分散均匀；
(3)提高转速至500r/min，在搅拌过程中加入水性聚氨酯，再加入成膜助剂、消泡剂，高速搅拌，后静置12h，得到本对比例涂料。
本对比例除使用的是普通纳米二氧化硅和二氧化钛粉外，其余配方和制备方法均同实施例3。
对比例2
一种建筑物用复合纳米防水隔热涂料，包括以下重量份的原料：乳液200份、水性聚氨酯80份、填料80份、隔热复合纳米材料80份、有机硅疏水剂50份、成膜助剂10份、消泡剂6份。
本对比例所使用乳液为聚丙烯酸酯乳液，固体含量为60％。
所述隔热复合纳米材料是由以下方法制备而得的：将纳米二氧化硅粉和纳米二氧化钛粉按照质量比1:1混合均匀后，完全浸泡于质量百分含量为50％的硝酸溶液中，浸泡时间24h，然后用去离子水洗涤3次后，再浸泡于浓度为50％的甲基三乙氧基硅烷溶液中12h，后置于马弗炉中于450℃下煅烧5h，冷却至室温，得到隔热复合纳米材料。
所述填料为滑石粉、轻质碳酸钙、硅藻土按照质量比1:1:5的混合而得。
所述成膜助剂为乙二醇和松节油按照质量比1：3混合而得。
所述消泡剂为有机硅类消泡剂，固含量＞99.9％。
一种建筑物用复合纳米防水隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备隔热复合纳米材料：将纳米二氧化硅粉和纳米二氧化钛粉按照质量比1:1混合均匀后，完全浸泡于质量百分含量为50％的硝酸溶液中，浸泡时间24h，然后用去离子水洗涤3次后，再浸泡于浓度为50％的甲基三乙氧基硅烷溶液中12h，后置于马弗炉中于450℃下煅烧5h，冷却至室温，得到隔热复合纳米材料；
(3)按重量份加入乳液至搅拌分散机中，转速为200r/min，之后按重量份依次加入填料、隔热复合纳米材料、有机硅疏水剂，然后搅拌40min，使之分散均匀；
(4)提高转速至500r/min，在搅拌过程中加入水性聚氨酯，再加入成膜助剂、消泡剂，高速搅拌，后静置12h，得到本对比例涂料。
本对比例配方和制备方法中，除不含增效剂的添加和制备外，其余均同实施例3。
测试实验
分别测试实施例1-3，以及对比例1-2所得涂料，并设置对照例(即市售普通隔热防水涂料)，分别测试其遮盖力(参照GB/T1726-79)、耐水性(参照GB/T9274-1988)、附着力(参照GB/T1720-79)、干燥时间(参照GB/T1728-79)、耐冲击性(GB/T1732-93)等性能，隔热性能测定按照JG/T235-2008标准中所述方法进行隔热温差效果测试，硬度测试按照GB/T6739的规定进行，使用紫外-可见-红外分光光度计lambda950测试涂层的反射率，通过接触角测试仪来检测喷涂后接触角，具体的测试结果如下表1所示：
表1性能测试结果
需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。
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