改性漂珠的制备方法及漂珠

摘要

本发明涉及一种反射光热和隔绝光热的涂料，具体涉及改性漂珠的制备方法及漂珠，属于建筑涂料技术领域。反射隔热涂料，包括反射涂料和改性漂珠，所述改性漂珠均匀分散于所述反射涂料中。本发明从经济性考虑，用粉煤灰漂珠替代陶瓷空心微珠，并且获得了良好的技术效果，粉煤灰漂珠的价格远低于陶瓷空心微珠，虽然粉煤灰漂珠隔热能力强，但颜色不够白洁，影响涂料的光热反射性能，本发明采用了钛白粉喷涂工艺，解决了漂珠的颜色问题，并且漂珠在墙面的附着力远大于陶瓷空心微珠，具有技术优势；本发明的反射涂料，可单独使用也可配合本发明的改性漂珠使用，单独使用具有反射光热的效果，配合使用具有反射隔热的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种反射光热和隔绝光热的涂料，具体涉及改性漂珠的制备方法及漂珠，属于建筑涂料技术领域。

背景技术

    当前，反射隔热涂料在建筑中已得到越来越广泛的应用。一般来说，反射隔热涂料的反射隔热功效，在相同基料条件下，颜填料起着主导作用，其中填料是涂料的重要组成部分，对它的选择是制备高效率反射隔热涂料的关键之一。陶瓷空微珠是一种白色粉状物，其颗粒内部空心，密度低，导热系数小，能很好反射光、热等入射波，阻缓热能向物体内部传导，这些性能使之成为反射隔热涂料的首选填料。当前反射隔热涂料的制备，大多选用此类填料，但是各种规格的优质陶瓷空心微珠，仍以进口为主，其价格普遍较高，对涂料生产成本影响较大。

从粉煤灰可提取得到类似于陶瓷微珠的粉煤灰漂珠，其外观为灰白粉状物，颗粒内部空心，密度低，导热系数小，与陶瓷微珠比较，其热阻功效性能接近，但是由于表面色泽较深，用作填料时，涂料中随着其加入量的增加，涂层颜色迅速加深，严重影响涂膜反射光热的功效，通常在涂料制备过程中，必须将遮盖力强、折光率大、白度高的钛白粉颜料搭配使用，并适当加大用量，以有效遮盖漂珠的色泽，这对涂料配方的调整有一定局限。据研究，反射隔热涂料的组成中，填料粉煤灰漂珠所占比例在一定范围内随着其加入量的不断增加，涂层的热阻隔热性能逐渐提高，但是涂层颜色也随之加深，使涂料涂膜更易吸收光热，极大影响涂料的反射隔热功能。

为解决这一问题，已有研究表明，将具有高折射率、高白度的二氧化钛预先包覆于漂珠表面，使漂珠颗粒具有高折射率的二氧化钛晶相结构覆盖层。经上法改性的漂珠结合了热阻反射双重性能，用作制备反射隔热涂料的填料，可有效增强涂膜的反射隔热性能。

已有报导钛盐水解包膜法，即将颗粒悬浮于一定介质中，控制pH、温度、浓度等工艺条件，使钛盐水解成TiO₂沉积到颗粒表面，水解反应进行到一定程度后，过滤、洗涤、烘干、焙烧，得到产品。如申请号为02156763.8的中国发明专利，公开了一种电气石粉体的表面TiO₂包覆改性增白方法，包括以下步骤：（1）将电气石粉体加水制浆，料浆质量比为电气石粉体:水=1:6～15；同时加入电气石粉体质量的0.1%～1.0%的SnCl₂或ZnO；加酸调节溶液pH至1.5～3.5；（2）将电气石料浆加热至55～95℃，加入钛盐溶液，同时添加NaOH或尿素溶液，以保持料浆pH为2.5～3，在反应釜或反应罐中对电气石粉体进行表面TiO₂沉淀包覆反应，反应时间为2～6h；（3）将包覆反应产物进行过滤、洗涤、干燥和焙烧。但这类化学包覆法制备工艺较烦，质量稳定性不高，生产过程能耗比较大。

发明内容

本发明要解决上述技术问题，从而提供一种反射隔热涂料。该涂料具有经济性好，且兼具隔热和反射光热的功用。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

反射隔热涂料，包括反射涂料和改性漂珠，所述改性漂珠均匀分散于所述反射涂料中；所述反射隔热涂料由方法A制成：

方法A：将配方量的水、助剂加入容器中搅拌至溶解均匀，加入配方量的钛白粉、硫酸钡、云母粉，在800～1200rpm下高速分散8~10min，将转速降低到300~500rpm，加入乳液再搅拌20~40min，继续在300~500rpm的转速下分散处理，并加入配方量的改性漂珠和纤维素醚，搅拌均匀，过滤即得；

所述助剂为成膜助剂、流平剂 、增稠剂 、防冻剂 、分散剂和消泡剂；所述乳液为有机硅改性丙烯酸酯乳液和弹性丙烯酸乳液；

方法A中所述配方如下：

有机硅改性丙烯酸酯乳液     26.0~30.0质量份

弹性丙烯酸乳液             16.0~20.0质量份

改性漂珠                  16.0~20.0质量份

钛白粉                     13.0~18.0质量份

硫酸钡                     2.0~5.0质量份

云母粉                     0.8~1.0质量份

水                         16.0~18.0质量份

成膜助剂                   0.8~1.2质量份

    流平剂                     0.1~0.7质量份

    增稠剂                     0.1~0.2质量份  

防冻剂                     1.0~2.0质量份

分散剂                     0.5~0.8质量份

    消泡剂                     0.2~0.3质量份

纤维素醚                   0.05质量份；

方法A中所述改性漂珠由方法B制成：

方法B：将粉煤灰漂珠送入带喷雾头的高效粉体混合机内，常温搅拌下，定量喷入预先配制的改性漂珠专用浆料，浆料喷完后继续搅拌20~30min，出料，95~105℃下烘烤，冷却，筛选分级；

所述改性漂珠专用浆料通过方法C制成；

方法C包括以下步骤：

①  将钛白粉、水和助剂混合后搅拌；

②  搅拌均匀后投入研磨机中进行研磨，得到钛白粉浆料；

③  将钛白粉浆料和水性环氧乳液混合后搅拌，搅匀后得到钛白粉树脂浆料；

④  在钛白粉树脂浆料中加入助剂后搅拌，搅匀后得到改性漂珠专用浆料；

方法Ｃ步骤①和④中所述助剂由以下质量份的组分构成： 

成膜助剂                   0.8~1.2质量份

    流平剂                     0.1~0.7质量份

    增稠剂                     0.1~0.2质量份

    防冻剂                     1.0~2.0质量份

    分散剂                     0.5~0.8质量份

消泡剂                     0.2~0.3质量份。

本发明所述成膜助剂、流平剂、增稠剂、防冻剂、分散剂、消泡剂均可以是市售产品，无特殊的要求。下同。

作为上述设计方案的优选，方法Ｃ中，步骤①所述搅拌为在1000～2000rpm条件下进行的高速搅拌；步骤③所述搅拌为在500～1000rpm条件下进行的中速搅拌；步骤④所述搅拌为在100～500rpm条件下进行的低速搅拌。

作为上述设计方案的优选，方法A和方法C中所述钛白粉均为金红石型钛白粉。

作为上述设计方案的优选，方法B中，烘烤时采用沸腾床烘烤法，烘烤温度控制为100~105℃，时间控制为25~35min。

本发明的目的之二是提供一种改性粉煤灰漂珠。其技术方案如下：

改性漂珠由方法B制成：

方法B：将粉煤灰漂珠送入带喷雾头的高效粉体混合机内，常温搅拌下，定量喷入预先配制的改性漂珠专用浆料，浆料喷完后继续搅拌20~30min，出料，95~105℃下烘烤，冷却，筛选分级；

所述改性漂珠专用浆料通过方法C制成；

方法C包括以下步骤：

①  将钛白粉、水和助剂混合后搅拌；

②  搅拌均匀后投入研磨机中进行研磨，得到钛白粉浆料；

③  将钛白粉浆料和水性环氧乳液混合后搅拌，搅匀后得到钛白粉树脂浆料；

④  在钛白粉树脂浆料中加入助剂后搅拌，搅匀后得到改性漂珠专用浆料；

方法Ｃ步骤①和④中所述助剂由以下质量份的组分构成： 

成膜助剂                   0.8~1.2质量份

    流平剂                     0.1~0.7质量份

    增稠剂                     0.1~0.2质量份

    防冻剂                     1.0~2.0质量份

    分散剂                     0.5~0.8质量份

消泡剂                     0.2~0.3质量份。

作为上述技术方案的优选，方法B中，烘烤时采用沸腾床烘烤法，烘烤温度控制为100~105℃，时间控制为25~35min。

本发明的目的之三是提供一种粉煤灰改性漂珠专用浆料。其技术方案如下：

所述改性漂珠专用浆料通过方法C制成；

方法C包括以下步骤：

①  将钛白粉、水和助剂混合后搅拌；

②  搅拌均匀后投入研磨机中进行研磨，得到钛白粉浆料；

③  将钛白粉浆料和水性环氧乳液混合后搅拌，搅匀后得到钛白粉树脂浆料；

④  在钛白粉树脂浆料中加入助剂后搅拌，搅匀后得到改性漂珠专用浆料；

方法Ｃ步骤①和④中所述助剂由以下质量份的组分构成： 

成膜助剂                   0.8~1.2质量份

    流平剂                     0.1~0.7质量份

    增稠剂                     0.1~0.2质量份

    防冻剂                     1.0~2.0质量份

    分散剂                     0.5~0.8质量份

消泡剂                     0.2~0.3质量份。

作为上述技术方案的优选，方法Ｃ中，步骤①所述搅拌为在1000～2000rpm条件下进行的高速搅拌；步骤③所述搅拌为在500～1000rpm条件下进行的中速搅拌；步骤④所述搅拌为在100～500rpm条件下进行的低速搅拌。

作为上述技术方案的优选，方法C中所述钛白粉为金红石型钛白粉。

本发明的目的之四是提供一种适于跟上述改性漂珠搭配使用从而具有反射隔热功能的反射涂料。该反射涂料单用也具有较好的反射光热的能力。该反射涂料的技术方案如下：

反射涂料，包括以下质量份的组分：

有机硅改性丙烯酸酯乳液     26.0~30.0

    弹性丙烯酸乳液             16.0~20.0    

    钛白粉                     13.0~18.0

硫酸钡                     2.0~5.0   

云母粉                     0.8~1.0

水                        16.0~18.0。

作为上述技术方案的优选，所述反射涂料还包括以下质量份的组分：

    成膜助剂                   0.8~1.2

    流平剂                     0.1~0.7

    增稠剂                     0.1~0.2  

    防冻剂                     1.0~2.0

    分散剂                     0.5~0.8

消泡剂                     0.2~0.3。

作为上述技术方案的优选，所述反射涂料还包括以下质量份的组分： 

纤维素醚                   0.05。  

作为上述技术方案的优选，所述反射涂料由以下质量份的组分构成：

有机硅改性丙烯酸酯乳液     26.0~30.0

    弹性丙烯酸乳液             16.0~20.0    

    钛白粉                     13.0~18.0

硫酸钡                     2.0~5.0   

云母粉                     0.8~1.0

水                        16.0~18.0

成膜助剂                   0.8~1.2

    流平剂                     0.1~0.7

    增稠剂                     0.1~0.2  

    防冻剂                     1.0~2.0

    分散剂                     0.5~0.8

    消泡剂                     0.2~0.3

纤维素醚                   0.05。

本发明的再一个目的是提供一种上述反射涂料的制备方法，其技术方案如下：

反射涂料的制备方法：将上述配方量的水、助剂加入容器中搅拌至溶解均匀，加入配方量的钛白粉、硫酸钡、云母粉，在800～1200rpm下高速分散8~10min，将转速降低到300~500rpm，加入乳液再搅拌20~40min，继续在300~500rpm低速下加入漂珠和权利要求4所述的纤维素醚，搅拌均匀，过滤，即得涂料成品；所述助剂为所述的成膜助剂、流平剂 、增稠剂 、防冻剂 、分散剂和消泡剂；所述乳液为所述的有机硅改性丙烯酸酯乳液和弹性丙烯酸乳液。

本发明具有以下技术效果：

1.本发明从经济性考虑，用粉煤灰漂珠替代陶瓷空心微珠，并且获得了良好的技术效果，粉煤灰漂珠的价格远低于陶瓷空心微珠，虽然粉煤灰漂珠隔热能力强，但颜色不够白洁，影响涂料的光热反射性能，本发明采用了钛白粉喷涂工艺，解决了漂珠的颜色问题，并且漂珠在墙面的附着力远大于陶瓷空心微珠，具有技术优势；

2.本发明的反射涂料，可单独使用也可配合本发明的改性漂珠使用，单独使用具有反射光热的效果，配合使用具有反射隔热的效果；

3.本发明涂料的方法A、B、C，对于设备要求不高且易操作易控制，产业化成本低，能够极大地促进生产。

具体实施方式

本具体实施方式仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制。本领域技术人员在阅读了本发明的说明书之后所做出的任何修改，只要在权利要求的保护范围内，都将受到专利法的保护。

改性漂珠专用浆料，由方法C制成，方法C包括以下步骤：

①  将钛白粉、水和助剂混合后搅拌；

②  搅拌均匀后投入研磨机中进行研磨，得到钛白粉浆料；

③  将钛白粉浆料和水性环氧乳液混合后搅拌，搅匀后得到钛白粉树脂浆料；

④  在钛白粉树脂浆料中加入助剂后搅拌，搅匀后得到改性漂珠专用浆料；

方法Ｃ中，步骤①所述搅拌为在1000～2000rpm条件下进行的高速搅拌；步骤③所述搅拌为在500～1000rpm条件下进行的中速搅拌；步骤④所述搅拌为在100～500rpm条件下进行的低速搅拌。

改性漂珠，由方法B制成：将粉煤灰漂珠送入带喷雾头的高效粉体混合机内，常温搅拌下，定量喷入上述改性漂珠专用浆料，浆料喷完后继续搅拌20~30min，出料，95~105℃下烘烤，冷却，筛选分级。

反射涂料，由以下方法制成：将配方量的水、助剂加入容器中搅拌至溶解均匀，加入配方量的钛白粉、硫酸钡、云母粉，在800～1200rpm下高速分散8~10min，将转速降低到300~500rpm，加入乳液再搅拌20~40min，继续在300~500rpm低速下加入漂珠纤维素醚，搅拌均匀，过滤，即得涂料成品；所述助剂为所述的成膜助剂、流平剂 、增稠剂 、防冻剂 、分散剂和消泡剂；所述乳液为所述的有机硅改性丙烯酸酯乳液和弹性丙烯酸乳液。

隔热反射涂料，包括反射涂料和改性漂珠，所述改性漂珠均匀分散于所述反射涂料中；所述反射隔热涂料由方法A制成：

方法A：将配方量的水、助剂加入容器中搅拌至溶解均匀，加入配方量的钛白粉、硫酸钡、云母粉，在800～1200rpm下高速分散8~10min，将转速降低到300~500rpm，加入乳液再搅拌20~40min，继续在300~500rpm的转速下分散处理，并加入配方量的改性漂珠和纤维素醚，搅拌均匀，过滤即得；

所述助剂为成膜助剂、流平剂 、增稠剂 、防冻剂 、分散剂和消泡剂；所述乳液为有机硅改性丙烯酸酯乳液和弹性丙烯酸乳液。

以上给出了改性漂珠专用浆料、改性漂珠、反射涂料和隔热反射涂料的制备方法，上述方法依赖于配方。为了更清楚明白地表达具体实施方式的内容，本发明通过给出不同配方的形式来表达不同的实施例。需要明白的是，每一个配方都应当结合上述方法进行考量，单独的一个配方并不是具体实施例的真实内容。上述方法中所涉及的参数都已经是合理范围内的参数，从本发明人的具体实践来看，只要在这些合理范围内，参数的波动对本发明的效果影响不大，因此在本具体实施方式中不做特殊说明。另外，本发明所涉及的各种助剂都可以是市售助剂，对本发明的影响也不大，因此也不做特殊考量。另外本领域的常规操作也不做特殊说明，如涂料的配方中不可出现能侵蚀或溶解漂珠包覆层的原料；如果出现改性漂珠包覆层破碎需要检查包覆层烘烤后是否完全固化，也要考虑是否是搅拌速度过快。

实施例一

方法Ｃ中，步骤①和④中所述助剂由以下组分构成，按质量份计： 

成膜助剂                   0.8 

    流平剂                     0.1

    增稠剂                     0.1 

    防冻剂                     1.0 

    分散剂                     0.5 

消泡剂                     0.2。

反射涂料的配方如下，按质量份计：

有机硅改性丙烯酸酯乳液     26.0 

    弹性丙烯酸乳液             16.0  

    钛白粉                     13.0 

硫酸钡                     2.0 

云母粉                     0.8

水                         16.0 

成膜助剂                   0.8 

流平剂                     0.1

增稠剂                     0.1  

    防冻剂                     1.0 

    分散剂                     0.5 

    消泡剂                     0.2 

纤维素醚                   0.05。

隔热反射涂料的配方如下，按质量份计：

有机硅改性丙烯酸酯乳液     26.0 

弹性丙烯酸乳液             16.0

改性漂珠                   16.0

钛白粉                     13.0 

硫酸钡                     2.0 

云母粉                     0.8 

水                         16.0 

成膜助剂                   0.8 

    流平剂                     0.1 

    增稠剂                     0.1 

防冻剂                     1.0

分散剂                     0.5 

    消泡剂                     0.2 

纤维素醚                   0.05。 

实施例二

方法Ｃ中，步骤①和④中所述助剂由以下组分构成，按质量份计： 

成膜助剂                   0.9

    流平剂                     0.2

    增稠剂                     0.12 

    防冻剂                     1.2

    分散剂                     0.56 

消泡剂                     0.22

反射涂料的配方如下：

有机硅改性丙烯酸酯乳液     27.0

    弹性丙烯酸乳液             17.0

    钛白粉                     14.0

硫酸钡                     2.0   

云母粉                     0.84

水                         16.5

成膜助剂                   0.9

    流平剂                     0.2

    增稠剂                     0.12  

    防冻剂                     1.2

分散剂                     0.56

消泡剂                     0.22

纤维素醚                   0.05。

隔热反射涂料的配方如下：

有机硅改性丙烯酸酯乳液     27.0

弹性丙烯酸乳液             17.0

改性漂珠                   17.0

    钛白粉                     14.0

硫酸钡                     2.0   

云母粉                     0.84

水                         16.5

成膜助剂                   0.9

    流平剂                     0.2

    增稠剂                     0.12  

    防冻剂                     1.2

分散剂                     0.56

消泡剂                     0.22

纤维素醚                   0.05。

实施例三

方法Ｃ中，步骤①和④中所述助剂由以下组分构成，按质量份计： 

成膜助剂                   1.0 

流平剂                     0.3

增稠剂                     0.15 

    防冻剂                     1.2

    分散剂                     0.6

消泡剂                     0.25

反射涂料的配方如下：

有机硅改性丙烯酸酯乳液     28.0

    弹性丙烯酸乳液             18.0   

    钛白粉                     15.0

硫酸钡                     2.5   

云母粉                     0.88

水                         16.5

成膜助剂                   1.0

    流平剂                     0.3

    增稠剂                     0.15  

    防冻剂                     1.2

    分散剂                     0.56

    消泡剂                     0.26

纤维素醚                   0.05。

隔热反射涂料的配方如下：

有机硅改性丙烯酸酯乳液     28.0

弹性丙烯酸乳液             18.0  

改性漂珠                   18.0 

    钛白粉                     15.0

硫酸钡                     2.5   

云母粉                     0.88

水                         16.5

成膜助剂                   1.0

    流平剂                     0.3

    增稠剂                     0.15  

    防冻剂                     1.2

    分散剂                     0.56

    消泡剂                     0.26

纤维素醚                   0.05。

实施例四

方法Ｃ中，步骤①和④中所述助剂由以下组分构成，按质量份计： 

成膜助剂                   1.1 

    流平剂                     0.6 

    增稠剂                     0.18

    防冻剂                     1.8

    分散剂                     0.7 

消泡剂                     0.28。

反射涂料的配方如下，按质量份计：

有机硅改性丙烯酸酯乳液     29.0

    弹性丙烯酸乳液             19.0

    钛白粉                     17.0

硫酸钡                     4.0   

云母粉                     0.9

水                         17.5

成膜助剂                   1.2

    流平剂                     0.6

    增稠剂                     0.18 

    防冻剂                     1.8

    分散剂                     0.7

    消泡剂                     0.28

纤维素醚                   0.05。

隔热反射涂料的配方如下，按质量份计：

有机硅改性丙烯酸酯乳液     29.0

弹性丙烯酸乳液             19.0

改性漂珠                   19.0

    钛白粉                     17.0

硫酸钡                     4.0   

云母粉                     0.9

水                         17.5

成膜助剂                   1.2

    流平剂                     0.6

    增稠剂                     0.18 

    防冻剂                     1.8

    分散剂                     0.7

    消泡剂                     0.28

纤维素醚                   0.05。

实施例五

方法Ｃ中，步骤①和④中所述助剂由以下组分构成，按质量份计： 

成膜助剂                   1.2

    流平剂                     0.7

    增稠剂                     0.2

    防冻剂                     2.0

    分散剂                     0.8

消泡剂                     0.3

反射涂料的配方如下，按质量份计：

有机硅改性丙烯酸酯乳液     30

    弹性丙烯酸乳液             20.0    

    钛白粉                     18.0

硫酸钡                     5.0   

云母粉                     1.0

水                         18.0

成膜助剂                   1.2

    流平剂                     0.7

    增稠剂                     0.2  

    防冻剂                     2.0

    分散剂                     0.8

    消泡剂                     0.3

纤维素醚                   0.05。

隔热反射涂料的配方如下：

有机硅改性丙烯酸酯乳液     30.0

弹性丙烯酸乳液             20.0 

改性漂珠                   20.0

钛白粉                     18.0

硫酸钡                     5.0

云母粉                     1.0

水                         18.0

成膜助剂                   1.2

    流平剂                     0.7

    增稠剂                     0.2

防冻剂                     2.0

分散剂                     0.8

    消泡剂                     0.3

纤维素醚                    0.05。