本發(fā)明屬于涂層材料領(lǐng)域，具體涉及一種采用改性貝殼粉制備反射隔熱涂料的方法。
背景技術(shù)：
隔熱涂層作為一種新型節(jié)能材料，能有效地反射和阻隔太陽(yáng)光的能量，明顯降低建筑物外墻、屋頂和室內(nèi)溫度，減少空調(diào)等制冷設(shè)備的能耗。隔熱涂層的使用既能改善工作環(huán)境又能明顯節(jié)約能源，而且隔熱涂料施工方便，同時(shí)又具有裝飾效果，故在建筑領(lǐng)域被廣泛運(yùn)用。
填料是涂料的重要組分，可以降低涂料成本，提高涂料性能。目前研究較多的填料有納米碳酸鈣、滑石粉、空心玻璃微珠、納米金屬氧化物等，但這些填料價(jià)格普遍較高，且生產(chǎn)過(guò)程不環(huán)保。
另一方面，我國(guó)海岸線漫長(zhǎng)，漁業(yè)發(fā)達(dá)，具有數(shù)量巨大的漁業(yè)副產(chǎn)品——貝殼。然而，目前缺乏大量有效利用的途徑，大量貝殼被當(dāng)做廢棄物處理，對(duì)環(huán)境造成了污染。開(kāi)發(fā)大量利用貝殼的相關(guān)技術(shù)，必然能夠在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益。目前，貝殼粉的研究和應(yīng)用主要集中在凈化去污和墻體裝飾方面。貝殼粉的主要成分為碳酸鈣，經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理，用于涂料可以改善涂層的耐水性和漆膜的強(qiáng)度。本發(fā)明，利用煅燒處理后的貝殼粉，制備了反射隔熱涂料，其具有優(yōu)秀的隔熱性能，同時(shí)制備過(guò)程經(jīng)濟(jì)環(huán)保，具有重要的工業(yè)價(jià)值與環(huán)保價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是提供一種改性貝殼粉的方法以及指導(dǎo)改性后的貝殼粉在反射隔熱涂料中的應(yīng)用。本發(fā)明使用鈦白粉為顏料，煅燒改性貝殼粉和滑石粉為填料，研制出了隔熱、耐污、耐水、耐洗刷和耐老化等綜合性能優(yōu)異的涂層材料。
技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種反射隔熱涂層材料，該涂層材料中各組分按質(zhì)量百分比分別為：
其中：
所述的鈦白粉粒徑為0.05μm～1μm。
所述的改性貝殼粉，其粒徑不大于10μm，其制備過(guò)程為：將貝殼粉以1℃/min-20℃/min的升溫速度在100℃-1000℃之間煅燒0.5-5h，煅燒的氣氛分為大氣氣氛或氧氣氣氛。
所述的滑石粉為鎂硅酸鹽類粉末，粒徑為0.1μm～100μm。
所述的水性丙烯酸乳液固含量40％～50％；所述的潤(rùn)濕劑為丙烯酸類潤(rùn)濕劑；所述的分散劑為脂肪酸類分散劑；所述的消泡劑為高碳醇類消泡劑；所述的成膜助劑為醇醚類成膜助劑。
本發(fā)明還提供了一種反射隔熱涂層材料的制備方法。該方法包括以下步驟：
(1)按上述反射隔熱涂層材料中各組分的質(zhì)量配比稱取原料；
(2)向水性丙烯酸乳液中加入鈦白粉、改性貝殼粉、潤(rùn)濕劑、分散劑、消泡劑和水，之后在室溫下研磨分散均勻，得到混合物；
(3)向上述混合物中加入滑石粉和成膜助劑，攪拌均勻，得到反射隔熱涂層材料。
其中：
(2)中所述的研磨分散是指用研磨分散攪拌機(jī)以500～1500r/min的速度進(jìn)行研磨攪拌。
(3)所述攪拌是指用研磨分散攪拌機(jī)以500～1500r/min的速度進(jìn)行研磨攪拌。
有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)本發(fā)明首次使用煅燒改性貝殼粉作為反射隔熱涂料的填料取代傳統(tǒng)的納米碳酸鈣，既提高了涂層材料的隔熱性、耐老化性和耐洗刷性能，又降低了涂層材料的成本(因?yàn)榧{米碳酸鈣成本較高)。同時(shí)，該發(fā)明中的涂層材料環(huán)保安全、施工方便，具有優(yōu)異的綜合性能。
(2)本發(fā)明使用水性丙烯酸乳液作為成膜基料，健康環(huán)保，水性丙烯酸樹(shù)脂對(duì)于太陽(yáng)光的反射率高。
(3)本發(fā)明使用煅燒方式處理貝殼粉，可以在低成本下得到較高反射率的改性貝殼粉，可以極大的降低反射隔熱涂料的成本。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述：
實(shí)施例1
1、按照以下配比稱量原料：
水性丙烯酸乳液 50g；
鈦白粉 17g；
滑石粉 1g；
改性貝殼粉 10g；
潤(rùn)濕劑 0.5g；
分散劑 0.5g
消泡劑 0.5g；
成膜助劑 0.5g；
水 20g。
2、制備煅燒改性貝殼粉：稱取的貝殼粉，用氣氛爐在大氣氣氛下以20℃/min的速度升溫到1000℃，并保溫0.5h，然后隨爐冷卻，得到改性貝殼粉。
3、在水性丙烯酸乳液中加入鈦白粉、改性貝殼粉、潤(rùn)濕劑、分散劑、消泡劑和水，在室溫下用研磨分散攪拌機(jī)以1500r/min的速度進(jìn)行研磨分散，混合均勻后再加入滑石粉和成膜助劑以500r/min的速度攪拌，得到反射隔熱涂層材料。
4、貝殼粉反射率檢測(cè)
用紫外分光光度計(jì)對(duì)未改性和改性后貝殼粉的太陽(yáng)反射比進(jìn)行測(cè)量。本實(shí)施例的改性貝殼粉在可見(jiàn)光波段(420nm～720nm)和近紅外波段(720nm～2500nm)的太陽(yáng)反射比達(dá)到了92％，而未改性的貝殼粉反射率僅為78％。
5、涂層材料性能檢測(cè)
(1)太陽(yáng)反射比測(cè)試
參照GB/T25261—2010，用涂布器或刮板分兩道涂覆在鋁合金板表面，要求涂層平整，無(wú)氣泡、裂紋等缺陷，鋁板試樣長(zhǎng)寬尺寸為40mm×40mm。
然后使用紫外分光光度計(jì)對(duì)涂層的太陽(yáng)反射比進(jìn)行測(cè)量。本實(shí)施例的隔熱涂層在可見(jiàn)光波段(420nm～720nm)和近紅外波段(720nm～2500nm)的太陽(yáng)反射比達(dá)到了88％，而太陽(yáng)光的主要能量集中在可見(jiàn)光和近紅外波段，這說(shuō)明本發(fā)明的涂層對(duì)整個(gè)波段的太陽(yáng)光都有高的反射率。
(2)隔熱性能測(cè)試
用聚苯乙烯板搭建一個(gè)30cm×30cm×30cm的絕熱箱體，外部用錫紙包裹密封，其中一個(gè)測(cè)試面為基材，將涂層均勻涂刷在基材鐵板上，測(cè)試光源為500w的碘鎢燈，距離基板50cm，分別在基材表面中心和箱體內(nèi)部中心設(shè)立一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，然后比較內(nèi)部測(cè)溫點(diǎn)的升溫情況，測(cè)試時(shí)間為1h。
經(jīng)過(guò)測(cè)試，不刷涂層內(nèi)部測(cè)溫點(diǎn)溫度升高了14.5℃，涂刷市售隔熱涂層內(nèi)部測(cè)溫點(diǎn)升高了12.8℃，而涂刷本發(fā)明的隔熱涂層，內(nèi)部測(cè)溫點(diǎn)只升高了11.1℃，這說(shuō)明本發(fā)明的隔熱涂層具有優(yōu)異的隔熱降溫效果。
(3)漆膜附著力測(cè)試
參照GB/T1720—79,將涂層均勻涂刷在鋼板上，鋼板尺寸為50mm×100mm×(0.2～0.3)mm，然后用附著力測(cè)定儀進(jìn)行檢測(cè)，本實(shí)施例的隔熱涂層在圓滾線劃痕范圍內(nèi)的漆膜完整，沒(méi)有脫落，附著力為1級(jí)。
(4)耐水性測(cè)試
對(duì)本實(shí)施例的隔熱涂層，按照GB/T 1733—1993進(jìn)行耐水性測(cè)試，96h無(wú)異常，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
(5)耐老化性測(cè)試
對(duì)本實(shí)施例的隔熱涂層，按照GB/T 1865—1997進(jìn)行耐老化性測(cè)試，500h不起泡，不剝落，無(wú)裂紋，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
(6)耐洗刷性測(cè)試
對(duì)本實(shí)施例的隔熱涂層，按照GB/T 9266—2009進(jìn)行耐洗刷性測(cè)試，在洗刷規(guī)定次數(shù)后基材表面沒(méi)有露出，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
市售隔熱涂層的耐洗刷性為2000次，而涂刷本發(fā)明的隔熱涂層，耐洗刷次數(shù)達(dá)到了3000次，這說(shuō)明本發(fā)明的隔熱涂層具有優(yōu)異的耐洗刷性能。
(7)干燥時(shí)間測(cè)試
對(duì)本實(shí)施例的隔熱涂層，按照GB/T 1728—1979進(jìn)行干燥時(shí)間測(cè)試，小于2h，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
實(shí)施例2
1、按照以下配比稱量原料：
水性丙烯酸乳液 30g；
鈦白粉 10g；
滑石粉 5g；
改性貝殼粉 20g；
潤(rùn)濕劑 3g；
分散劑 3g；
消泡劑 3g；
成膜助劑 3g；
水 23g。
本實(shí)施例的涂層制備按照實(shí)施例1的制備步驟，所用的改性貝殼是在氧氣氣氛下以1℃/min的速度升溫到100℃，并保溫5h，然后隨爐冷卻得到的。
本實(shí)施例的改性貝殼粉在可見(jiàn)光波段(420nm～720nm)和近紅外波段(720nm～2500nm)的太陽(yáng)反射比達(dá)到了91％，而未改性的貝殼粉反射率僅為78％。本實(shí)施例的反射隔熱涂層在可見(jiàn)光波段(420nm～720nm)和近紅外波段(720nm～2500nm)的太陽(yáng)反射比達(dá)到了85％。附著力為1級(jí)，耐水性測(cè)試96h無(wú)異常，耐候性測(cè)試500h不起泡、不剝落、無(wú)裂紋。耐洗刷性測(cè)試3200次不露底，干燥時(shí)間小于2h，均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，并具有優(yōu)于市售隔熱涂料的隔熱性能。
實(shí)施例3
1、按照以下配比稱量原料：
水性丙烯酸乳液 35g；
鈦白粉 20g；
滑石粉 3g；
改性貝殼粉 14g；
潤(rùn)濕劑 1g；
分散劑 0.5g；
消泡劑 1g；
成膜助劑 0.5g；
水 25g。
本實(shí)施例的涂層制備按照實(shí)施例1的制備步驟，所用的改性貝殼是在氧氣氣氛下以10℃/min的速度升溫到500℃，并保溫3h，然后隨爐冷卻得到的。
本實(shí)施例的改性貝殼粉在可見(jiàn)光波段(420nm～720nm)和近紅外波段(720nm～2500nm)的太陽(yáng)反射比達(dá)到了94％，而未改性的貝殼粉反射率僅為78％。本實(shí)施例的反射隔熱涂層在可見(jiàn)光波段(420nm～720nm)和近紅外波段(720nm～2500nm)的太陽(yáng)反射比達(dá)到了89％。附著力為1級(jí)，耐水性測(cè)試96h無(wú)異常，耐候性測(cè)試500h不起泡、不剝落、無(wú)裂紋。耐洗刷性測(cè)試為3500次不露底，干燥時(shí)間小于2h，均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，且具有優(yōu)于市售隔熱涂料的隔熱性能。
實(shí)施例4
1、按照以下配比稱量原料：
水性丙烯酸乳液 40g；
鈦白粉 13g；
滑石粉 2g；
改性貝殼粉 18g；
潤(rùn)濕劑 5g；
分散劑 0.5g；
消泡劑 0.5g；
成膜助劑 1g；
水 20g。
本實(shí)施例的涂層制備按照實(shí)施例1的制備步驟，所用的改性貝殼是在大氣氣氛下以15℃/min的速度升溫到300℃，并保溫1h，然后隨爐冷卻得到的。
本實(shí)施例的改性貝殼粉在可見(jiàn)光波段(420nm～720nm)和近紅外波段(720nm～2500nm)的太陽(yáng)反射比達(dá)到了95％，而未改性的貝殼粉反射率僅為78％。本實(shí)施例的反射隔熱涂層在可見(jiàn)光波段(420nm～720nm)和近紅外波段(720nm～2500nm)的太陽(yáng)反射比達(dá)到了87％。附著力為1級(jí)，耐水性測(cè)試96h無(wú)異常，耐候性測(cè)試500h不起泡、不剝落、無(wú)裂紋。耐洗刷性測(cè)試為3300次不露底，干燥時(shí)間小于2h，均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，且具有優(yōu)于市售隔熱涂料的隔熱性能。