本發(fā)明涉及一種隔熱反射涂料，尤其涉及到一種水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料，能有效反射95％以上來自太陽的熱量，其適用于廠房、倉庫、化工罐體、混泥土屋面的隔熱保護(hù)，屬于功能涂料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
能源是人類社會(huì)生存和發(fā)展的前提和基礎(chǔ)，它是經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的原動(dòng)力，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類社會(huì)對能源需求量的日益增加，而能源的快速消耗，造成了全球氣候變暖，溫室效應(yīng)愈演愈嚴(yán)重，氣溫越來越高。因此，如何開發(fā)新的綠色能源以及提高能源利用率己成為世界性課題。
目前，建筑能耗每年約占全國能耗的35％左右，如何降低建筑能耗成為節(jié)能研究中最亟待解決的問題。在建筑隔熱材料中，隔熱涂層因施工簡單，操作方便、隔熱效果較好等優(yōu)點(diǎn)而備受人們關(guān)注。建筑物、糧倉、儲(chǔ)油罐、臨時(shí)廠房、工業(yè)設(shè)備等長時(shí)間暴露在陽光下，其在陽光的照射下外表面溫度升高，尤其在夏天，由于外表面溫度的升高，會(huì)有大量的熱量傳入室內(nèi)，這將影響里面人的生活狀態(tài)，為降低室內(nèi)溫度，人們會(huì)采用空調(diào)等設(shè)施降溫，但這會(huì)造成能源大量消耗；而對于物品來說，由于受高溫影響，其物理、化學(xué)性質(zhì)等會(huì)改變，特別是儲(chǔ)油罐等化工產(chǎn)品設(shè)施，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸等危險(xiǎn)情況。對此，人們紛紛研究太陽熱反射涂料，以減少覆蓋物對陽光能量的吸收從而降低其表面溫度。
而目前溶劑型反射隔熱涂料仍占一部分的市場份額。雖然其在涂膜強(qiáng)度和伸長率等物理性能方面比較突出，但是其含有大量的VOC，對環(huán)境造成很大污染，且不符合國家可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展戰(zhàn)略，特別是應(yīng)用在建筑領(lǐng)域，不利于用戶的健康。
盡管我國在反射隔熱涂料領(lǐng)域中已公布了很多專利，有水性的，有溶劑型的，但其或多或少會(huì)存在一些問題，如：反射率比較低、與基面的粘結(jié)力不夠、導(dǎo)熱系數(shù)高、易粉化、防水抗污效果差、耐久性差、對環(huán)境有污染、壽命較短等缺點(diǎn)。
而一些反射隔熱涂料剛開始效果較好，但由于經(jīng)歷日曬雨淋而造成涂料表面發(fā)生變化，外界環(huán)境中的污染物(包括灰塵、有機(jī)污染物等)附著在其表面上，從而影響其反射隔熱性能和外觀。因而，耐沾污性也是考察涂層體系性能的重要指標(biāo)之一。
因此，為避免上述技術(shù)問題，有必要提供一種新型的具有自潔能力的納米反射隔熱涂料，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的所述缺陷，其在鋼瓦、鐵皮房、基站、化工罐體，建筑混凝土屋頂、面具有廣泛的應(yīng)用前景。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明是針對建筑外墻在反射隔熱性能以及抗污防水性能方面的需求，提供一種水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料，該涂料能夠高效反射太陽光能量，從而降低外墻對熱量的積累，增大室內(nèi)和室外的溫差，本發(fā)明一種水性自潔納米石墨烯隔熱反射涂料采用納米技術(shù)，其具有很低的傳熱系數(shù)，從而可以達(dá)到優(yōu)良的保溫隔熱效果。同時(shí)為解決對太陽光能量的反射長期有效性，本發(fā)明的涂料具有自潔性，耐老化性、耐沾污能力強(qiáng)，能長時(shí)間保持墻面干凈、光滑。
本發(fā)明的目的旨在提供一種水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料。
為了解決上面所述的技術(shù)問題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案，本發(fā)明涉及一種水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料，按重量百分比計(jì)，其組成為：石墨烯改性水性氟醇酸樹脂乳液10.0～18.0份、純丙或硅丙乳液10.0～20.0份、潤濕劑0.1～0.5份、分散劑0.5～2.5份、消泡劑0.1～0.6份、pH調(diào)節(jié)劑0.1～0.5份、填料15.0～25.0份、流平劑0.1～0.5份、殺菌劑0.1～0.3份、增稠劑0.1～1.0份、防凍劑1.0～5.0份、埃康粉10.0～20.0份、鈦白粉10.0～20.0份、納米二氧化硅1.0～5.0份、成膜助劑1.0～5.0份、遮蓋聚合物3.0～8.0份、去離子水10.0～35.0份。
所述的防凍劑是乙二醇，也可以是丙二醇或是兩者的組合。
所述的消泡劑、殺菌劑、分散劑、潤濕劑、pH調(diào)節(jié)劑、增稠劑、成膜助劑、流平劑、成膜助劑為水性涂料常規(guī)的試劑。
所述的埃康粉為一種新型的納米隔熱功能粉體，具有優(yōu)異的太陽反射率、紅外發(fā)射率，其反射功能、隔熱效率、隔熱持久性比傳統(tǒng)的方法更明顯優(yōu)勢。
所述的遮蓋聚合物是一種不成膜的水性乳液聚合物，具有球狀中空的結(jié)構(gòu)，其外売為玻璃化溫度很高的聚合物，平均粒徑0.33～1.0μm，中間孔穴充滿水。在涂料干燥過程中，水通過聚合物外殼蒸發(fā)，留下空氣空隙。由于空氣與周圍聚合物的折射指數(shù)不同，使得光照得到有效的散射，從而提高了漆膜的遮蓋力，改善涂膜的耐沾污性、耐擦洗性和戶外保色性。
本發(fā)明所述的一種石墨烯改性水性氟醇酸樹脂，基于申請的發(fā)明專利“一種石墨烯改性水性氟醇酸樹脂”，主要由植物油類脂肪酸、有機(jī)酸酐、多元醇、多元酸、氟烯類單體、丙烯酸類單體、二羥甲基丙酸、多異氰酸酯、石墨烯、中和劑和去離子水組成。
所述的石墨烯改性水性氟醇酸樹脂，其特征在于：按重量百分比計(jì)，其組成為：植物油脂肪酸4.0～10.0份、有機(jī)酸酐2.0～5.0份、多元酸3.0～6.0份、多元醇2.0～8.0份、二甲苯1.5～5.0份、苯甲酸1.0～4.0份、二羥甲基丙酸1.0～2.5份、丙酮2.0～5.0份、氟烯類單體2.0～5.0份、石墨烯1.5～5.0份、多異氰酸酯4.0～10.0份、丙烯酸類單體2.0～6.0份、中和劑1.5～4.0份、二月桂酸二丁基錫0.02～0.08份、偶氮二異丁腈0.04～0.1份、去離子水40.0～60.0份。
其中，所述的丙烯類單體為丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙基庚基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂醇酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、環(huán)三羥甲基丙烷甲縮醛丙烯酸酯、丙烯酸四氫糠醇酯、甲基丙烯酸四氫糠醇酯中的一種或幾種的組合；根據(jù)樹脂功能的要求可以采用軟硬不同比例的單體進(jìn)行搭配使用。
所述的氟烯類單體為丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟異丙酯、甲基丙烯酸六氟異丙酯、丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸八氟戊酯、全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基甲基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、全氟烷基乙基丙烯酸酯、全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯中的一種或幾種的組合。
所述的有機(jī)酸酐為苯酐、乙酸酐、馬來酸酐中的一種或幾種的組合。
所述多元醇為乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、二縮二乙二醇、一縮二丙二醇、三羥甲基丙烷、甘油、三羥甲基乙烷、季戊四醇、木糖醇、山梨醇中的一種或幾種的組合。
所述的多元酸為鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、已二酸、癸二酸中的一種或幾種的組合。
所述的石墨烯為含羥基的氧化石墨烯，由Hummers法、Staudemaier法、電化學(xué)法或Brodie法制備；進(jìn)一步地，為Hummers法制備的氧化石墨烯。
所述的植物油脂肪酸為精制亞麻油、大豆油、蓖麻油、妥爾油、椰子油、菜籽油中的一種或幾種的組合。
所述的中和劑為三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的一種或幾種的組合。
所述的多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯TDI、異佛爾酮二異氰酸酯IPDI、六亞甲基二異氰酸酯HDI、苯二亞甲基二異氰酸酯XDI、環(huán)己烷二亞甲基二異氰酸酯H6XDI、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯TMXDI中的一種或幾種的組合。
本發(fā)明所述的石墨烯改性水性氟醇酸樹脂的制備方法，包括以下步驟：
a、將氧化石墨烯和二羥甲基丙酸加入帶有溫度計(jì)、冷凝管、攪拌器的四口反應(yīng)器中，在攪拌下，于60～70℃勻速滴加多異氰酸酯，滴加時(shí)間為1h，然后繼續(xù)升溫至80℃，保溫反應(yīng)2h，即得到活性中間體A，待用；
b、在帶有攪拌、滴液裝置的反應(yīng)器中，按配方要求加入丙烯酸類單體、氟烯類單體和催化劑偶氮二異丁腈，攪拌均勻得一單體混合物B；
c、在裝有溫度計(jì)、冷凝管、分水器、攪拌器的四口反應(yīng)器中，按配方重量百分比，依次加入植物油脂肪酸、有機(jī)酸酐、多元醇、多元酸、二甲苯和苯甲酸，加熱升溫至140℃，開慢速攪拌，1h后升溫至180℃，保溫約2h，當(dāng)出水很少時(shí)，繼續(xù)升溫至210～220℃，1h后測定其酸值，當(dāng)酸值達(dá)到理論設(shè)計(jì)值時(shí)，真空下蒸除溶劑；降溫至80℃，加入催化劑二月桂酸二丁基錫，在攪拌下，勻速滴加活性中間體A，滴加完畢繼續(xù)反應(yīng)2h，加適量丙酮調(diào)節(jié)粘度，測定NCO含量，當(dāng)NCO含量接近理論設(shè)計(jì)值時(shí)，降溫至50℃以下，加入中和劑，攪拌0.5h，加入配方量的去離子水，過濾，脫丙酮，得到石墨烯改性的醇酸樹脂C；
d、將石墨烯改性的醇酸樹脂C加入反應(yīng)器，升溫至82℃，在攪拌下，勻速滴加單體混合物B，滴加時(shí)間為3～5h；滴加完畢繼續(xù)升溫至85℃，保溫反應(yīng)1h，降溫，過濾，得到一種石墨烯改性水性氟醇酸樹脂。
一種水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料，其制備工藝如下：按重量比例計(jì)，在400～600r/min轉(zhuǎn)速下加入去離子水、潤濕劑、分散劑、填料、埃康粉、納米二氧化硅、鈦白粉，攪拌15min，然后在1000～1200r/min轉(zhuǎn)速下高速分散20min；然后在400～600r/min轉(zhuǎn)速下加入石墨烯改性水性氟醇酸樹脂、純丙或硅丙乳液、遮蓋聚合物、抗凍劑、成膜助劑、pH調(diào)節(jié)劑、流平劑、消泡劑、殺菌劑、增稠劑，繼續(xù)攪拌10～20min至均勻，過濾包裝。
本發(fā)明的一種水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料，其表面張力低、疏水性好、耐老化性強(qiáng)、交聯(lián)密度高、耐腐蝕性能好，具有優(yōu)異的太陽反射率、紅外發(fā)射率，其反射功能、隔熱效率、隔熱持久性優(yōu)于傳統(tǒng)的隔熱反射涂料，而且還有效提高涂膜的耐沾污性、耐擦洗性、自潔性和戶外保色性；廣泛用于廠房、倉庫、化工罐體、混泥土屋面的隔熱保護(hù)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本申請作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋相關(guān)發(fā)明，而非對該發(fā)明的限定。
實(shí)施例1
一種隔熱反射涂料用的石墨烯改性水性氟醇酸樹脂，制備工藝如下：
a、將氧化石墨烯2.0份和二羥甲基丙酸2.0份加入帶有溫度計(jì)、冷凝管、攪拌器的四口反應(yīng)器中，攪拌條件下于60～70℃勻速滴加多異氰酸酯8.0份，滴加時(shí)間為1h，然后繼續(xù)升溫至80℃，保溫反應(yīng)2h，即得到活性中間體A；
b、在帶有攪拌、滴液裝置的反應(yīng)器中，按配方要求加入丙烯酸類單體4.0份、氟烯類單體3.0份和催化劑偶氮二異丁腈0.07份，攪拌均勻得一單體混合物B；
c、在裝有溫度計(jì)、冷凝管、分水器、攪拌器的四口反應(yīng)器中，按配方重量百分比，依次加入植物油脂肪酸8.0份、苯酐2.5份、新戊二醇4.0份、間苯二甲酸3.5份、二甲苯3.0份和苯甲酸2.5份，加熱升溫至140℃，開慢速攪拌，1h后升溫至180℃，保溫約2h，當(dāng)出水很少時(shí)，繼續(xù)升溫至210～220℃，1h后測定其酸值，當(dāng)酸值達(dá)到理論設(shè)計(jì)值時(shí)，真空下蒸除溶劑；降溫至80℃，加入催化劑二月桂酸二丁基錫0.03份，在攪拌下，勻速滴加活性中間體A，滴加完畢繼續(xù)反應(yīng)2h，加丙酮3.0份調(diào)節(jié)粘度，測定NCO含量，當(dāng)NCO含量接近理論設(shè)計(jì)值時(shí)，降溫至50℃以下，加入中和劑2.0份，攪拌0.5h，加入去離子水52.4份，過濾，脫丙酮，得到石墨烯改性的醇酸樹脂C；
d、將石墨烯改性的醇酸樹脂C加入反應(yīng)器，升溫至82℃，在攪拌下，勻速滴加單體混合物B，滴加時(shí)間為3～5h；滴加完畢繼續(xù)升溫至85℃，保溫反應(yīng)1h，降溫，過濾，得到一種石墨烯改性水性氟醇酸樹脂D。
實(shí)施例2
一種隔熱反射涂料用的石墨烯改性水性氟醇酸樹脂，制備工藝如下：
a、將氧化石墨烯3.5份和二羥甲基丙酸1.5份加入帶有溫度計(jì)、冷凝管、攪拌器的四口反應(yīng)器中，攪拌條件下于60～70℃勻速滴加多異氰酸酯9.5份，滴加時(shí)間為1h，然后繼續(xù)升溫至80℃，保溫反應(yīng)2h，即得到活性中間體E；
b、在帶有攪拌、滴液裝置的反應(yīng)器中，按配方要求加入丙烯酸類單體3.5份、氟烯類單體2.5份和催化劑偶氮二異丁腈0.06份，攪拌均勻得一單體混合物F；
c、在裝有溫度計(jì)、冷凝管、分水器、攪拌器的四口反應(yīng)器中，按配方重量百分比，依次加入植物油脂肪酸9.5份、苯酐2.5份、新戊二醇5.5份、間苯二甲酸4.0份、二甲苯3.5份和苯甲酸2.5份，加熱升溫至140℃，開慢速攪拌，1h后升溫至180℃，保溫約2h，當(dāng)出水很少時(shí)，繼續(xù)升溫至210～220℃，1h后測定其酸值，當(dāng)酸值達(dá)到理論設(shè)計(jì)值時(shí)，真空下蒸除溶劑；降溫至80℃，加入催化劑二月桂酸二丁基錫0.04份，在攪拌下，勻速滴加活性中間體E，滴加完畢繼續(xù)反應(yīng)2h，加丙酮4.5份調(diào)節(jié)粘度，測定NCO含量，當(dāng)NCO含量接近理論設(shè)計(jì)值時(shí)，降溫至50℃以下，加入中和劑1.5份，攪拌0.5h，加入去離子水45.9份，過濾，脫丙酮，得到石墨烯改性的醇酸樹脂G；
d、將石墨烯改性的醇酸樹脂G加入反應(yīng)器，升溫至82℃，在攪拌下，勻速滴加單體混合物F，滴加時(shí)間為3～5h；滴加完畢繼續(xù)升溫至85℃，保溫反應(yīng)1h，降溫，過濾，得到一種石墨烯改性水性氟醇酸樹脂H。
實(shí)施例3
一種水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料，其制備工藝如下：按配方重量比例計(jì)，在400～600r/min轉(zhuǎn)速下加入去離子水19.6份、潤濕劑0.2份、分散劑1.5份、高嶺土4.5份、碳酸鈣12.0份、埃康粉12.0份、納米二氧化硅1.8份、鈦白粉15.0份、pH調(diào)節(jié)劑0.1份，攪拌15min，然后在1000～1200r/min轉(zhuǎn)速下高速分散20min；然后在400～600r/min速度下加入石墨烯改性水性氟醇酸樹脂D12.0份、純丙乳液12.0份、優(yōu)創(chuàng)E遮蓋聚合物4.5份、丙二醇2.0份、醇酯十二2.0份、流平劑0.1份、消泡劑0.2份、增稠劑0.3份、殺菌劑0.2份，繼續(xù)攪拌10～20min至均勻，過濾包裝。
實(shí)施例4
一種水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料，其制備工藝如下：按配方重量比例計(jì)，在400～600r/min轉(zhuǎn)速下加入去離子水22.4份、潤濕劑0.2份、分散劑2.0份、硅鈣土5.0份、碳酸鈣15.0份、埃康粉10.0份、納米二氧化硅1.5份、鈦白粉12.0份、pH調(diào)節(jié)劑0.1份，攪拌15min，然后在1000～1200r/min轉(zhuǎn)速下高速分散20min；然后在400～600r/min速度下加入石墨烯改性水性氟醇酸樹脂H 12.0份、硅丙乳液10.0份、優(yōu)創(chuàng)E遮蓋聚合物5.0份、丙二醇2.0份、醇酯十二2.0份、流平劑0.1份、消泡劑0.2份、增稠劑0.3份、殺菌劑0.2份，繼續(xù)攪拌10～20min至均勻，過濾包裝。
按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對本發(fā)明的水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料進(jìn)行性能檢測，其性能指標(biāo)如表1所示。
表1水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料性能技術(shù)指標(biāo)
以上描述僅為本申請的較佳實(shí)施例以及對所運(yùn)用技術(shù)原理的說明；本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本申請中所涉及的發(fā)明范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時(shí)也應(yīng)涵蓋在不脫離所述發(fā)明構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案。