本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及一種采用納米級碳酸鈣水漿的水性高彈性保溫隔熱涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
納米碳酸鈣是20世紀80年代發(fā)展起來的一種新型超細固體粉末材料，其粒度介于0.01-0.1μm之間。由于納米碳酸鈣粒子的超細化，其晶體結(jié)構(gòu)和表面電子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了普通碳酸鈣所不具有的量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子效應。
碳酸鈣可作為顏料填充劑，具有細膩、均勻、白度高、光學性能好等優(yōu)點，被廣泛應用于涂料行業(yè)，而納米碳酸鈣在制漆中，能使配方密度較大的顏料懸浮，起防沉降作用，制漆后，漆膜白度增加，光澤高，而遮蓋力卻不下降。但通常使用的均是粉末狀碳酸鈣，由于其表面空間效應影響，粒徑較小易團聚、易分層，其很難有效分散到流體中，在分散工藝上難以控制，性能也難以全部發(fā)揮出來，極大影響了納米碳酸鈣的推廣使用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明提供一種采用納米級碳酸鈣水漿的水性高彈性保溫隔熱涂料及其制備方法；該水性高彈性保溫隔熱涂料的導熱系數(shù)小、保溫性能穩(wěn)定、抗輻射能力強、透氣性好、附著力好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐候性好。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的水性高彈性保溫隔熱涂料，是由如下質(zhì)量分數(shù)的原料組成：主體樹脂乳液30%-40%，顏料10-20%，無機填料40%-45%，阻燃劑0.5%-3%，分散劑0.5%-1%，流平劑0.1%-0.8%，消泡劑0.1%-0.5%，增稠劑0.1%-0.5%，防閃銹劑0.1%-0.3%，觸變劑0.1%-0.2%，中和劑0.1%-0.5%，防沉劑0.5-1.0%。
所述主體樹脂由以下原料按質(zhì)量分數(shù)組成：高彈性丙烯酸樹脂乳液60-65%、防腐環(huán)氧乳液25-30%和高性能聚氨酯交聯(lián)劑10-20%。
所述無機填料由以下原料按質(zhì)量分數(shù)組成：碳酸鈣60-70%、陶瓷空心微珠5-15%和硫酸鋇10-20%。
所述的碳酸鈣為納米級水漿狀態(tài)；所述的顏料為鈦白粉。
所述的阻燃劑為Martinal 細沉淀三水合氧化鋁，分散劑為BYK160，流平劑為BYK333，消泡劑為BYK028，增稠劑為Tego3800，防閃銹劑為FS179，觸變劑為氣相二氧化硅粉末，中和劑為三乙醇胺，防沉劑為Disparlon6900；所述的BYK160采購于德國BYK公司；所述的BYK333采購于德國BYK公司；所述的BYK028采購于德國BYK公司；所述的Tego3800采購于是德國迪高公司；所述的FS179采購于美國海明斯公司；所述的Disparlon6900采購于日本楠本化學公司。
該涂料的制備方法為：選取1噸不銹鋼移動缸（或固定式調(diào)和罐），加入配方量的高彈性丙烯酸樹脂乳液，打開攪拌，在500-600r/min的轉(zhuǎn)數(shù)條件下緩慢加入顏料后分散均勻后，加入無機填料，按順序加入各種助劑，充分攪拌均勻30分鐘后，加入防腐環(huán)氧乳液、高性能交聯(lián)劑等成膜物，然后用水調(diào)整到適當粘度、固體份在75%左右后，過濾，濾液灌桶，即得。
本發(fā)明成品的有益效果。
本發(fā)明原料少，成本低；本發(fā)明選用的填料主體組成為三種原料的組合，在涂料中起骨架、填充作用，增加漆膜厚度，使漆膜豐滿堅實；同時可以調(diào)節(jié)涂料的流變性能，達到增稠、防沉淀的效果；本發(fā)明選用碳酸鈣、陶瓷空心微珠和硫酸鋇同時作為涂料中的填充劑，使涂料易分散，這不僅有利于降低涂料生產(chǎn)時研磨分散的能耗和時間，更重要的是有利于涂料性能的發(fā)揮，因為填料和顏料的分散好壞，對涂膜性能（光澤、顏色、耐久性等）有直接的影響，減少樹脂用量，降低生產(chǎn)成本；其中添加的納米級碳酸鈣水漿使工藝更好控制，且不易沉降絮凝，穩(wěn)定性好，涂層薄、附著力好、密度小、抗裂、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、使涂膜增加彈性，適應冷熱多變的氣候；陶瓷空心微珠，導熱系數(shù)小、保溫性能穩(wěn)定、抗輻射能力強；硫酸鋇的加入不但起到骨架、支撐的作用外，也大大降低了產(chǎn)品的成本，同時增強了產(chǎn)品的硬度，加入分散劑可以使顏料更容易分散，流平劑可以使涂膜在濕膜狀態(tài)下更加容易流動，防沉劑可以使填料與乳液更加融合，在儲存過程中不容易發(fā)生分層、沉淀等情況，防閃銹劑可以使水性體系不會因霉菌感染發(fā)生霉變，影響涂膜性能；加入阻燃劑可以使涂膜整體的性能得到有效提高，同時增加了防火的效果。
加入高彈性丙烯酸乳液體系，會使產(chǎn)品透氣性、憎水性好，防霉、防鹽霧、防潮防水、防結(jié)露效果佳，拼入部分防腐環(huán)氧乳液，可以使涂膜的交聯(lián)密度進一步提高，增強涂膜的整體防腐效果；加入高性能聚氨酯交聯(lián)劑，可以更進一步的增強涂膜高分子交聯(lián)密度，增強體型網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，大大提高了整體涂膜的物理性能與防腐、保溫、隔熱性能。
本發(fā)明的涂料中的納米級的碳酸鈣顆粒粒度介于0.01-0.1μm之間，緊密重疊的聚集在一起，似一個個真空小型暖瓶，這種小暖瓶聚在一起可以對能量的傳遞有阻止作用，進而起到了保溫隔熱的作用；使用納米級碳酸鈣水漿來直接制漆，省去了現(xiàn)有技術(shù)中普遍使用的納米碳酸鈣在生產(chǎn)廠家需要花很多的工藝、能源進行烘干、粉碎、篩選步驟，做成粉末產(chǎn)品后，制漆廠家還需要重新溶解、分散過濾等許多的環(huán)節(jié)來還原其納米性能，使得生產(chǎn)、制漆工藝更快、更好控制，產(chǎn)品性能更好、更穩(wěn)定，且制得的成品漆不易沉降絮凝，穩(wěn)定性好，保溫隔熱效果更高，并能夠使涂膜增加彈性，適應冷熱多變的氣候，完全發(fā)揮出了設(shè)計所要求的技術(shù)指標。本發(fā)明主要的添加物碳酸鈣為納米級水漿狀態(tài)，使得使用分散加工工藝更好控制，且不易沉降絮凝，穩(wěn)定性好，納米級碳酸鈣的含量占所述的無機填料的30%；由于其一直是采用納米級狀態(tài)存在，不再進行干燥、重新溶解的過程，使得其可以保證其一直以納米級狀態(tài)存在，最大限度的發(fā)揮出小尺寸效應凸顯保溫隔熱效果，從而使涂膜增加彈性，適應冷熱多變的氣候。
本發(fā)明的涂料主要針對北方氣候，氣溫在-50℃-50℃之間，膨脹系數(shù)與水泥相似的情況下，可以有效隔絕溫度傳導，做到優(yōu)異的保溫隔熱疏水的作用。可廣泛應用于建筑物、塑料大棚、廠房、糧庫、車輛等需要隔熱保溫節(jié)能的領(lǐng)域。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
實施例1。
水性高彈性保溫隔熱涂料，含有下述質(zhì)量分數(shù)的原料：主體樹脂37.5%，鈦白粉10%，無機填料45%，阻燃劑3%，分散劑1%，流平劑0.8%，消泡劑0.5%，增稠劑0.4%，防閃銹劑0.2%，觸變劑0.2%，中和劑0.4%，防沉劑1.0%。
所述主體樹脂由以下原料按質(zhì)量分數(shù)組成：高彈性丙烯酸樹脂乳液60%、防腐環(huán)氧乳液28%和高性能聚氨酯交聯(lián)劑12%。
所述無機填料由以下原料按質(zhì)量分數(shù)組成：納米級水漿狀態(tài)70%、陶瓷空心微珠12%和硫酸鋇18%。
實施例2。
水性高彈性保溫隔熱涂料，含有下述質(zhì)量分數(shù)的原料：主體樹脂40%，顏料15%，無機填料40%，阻燃劑2.4%，分散劑0.5%，流平劑0.1%，消泡劑0.2%，增稠劑0.5%，防閃銹劑0.1%，觸變劑0.1%，中和劑0.5%，防沉劑0.6%。
所述主體樹脂由以下原料按質(zhì)量分數(shù)組成：高彈性丙烯酸樹脂乳液65%、防腐環(huán)氧乳液25%和高性能聚氨酯交聯(lián)劑10%。
所述無機填料由以下原料按質(zhì)量分數(shù)組成：納米級水漿狀態(tài)68%、陶瓷空心微珠14%和硫酸鋇18%。
實施例3。
水性高彈性保溫隔熱涂料，含有下述質(zhì)量分數(shù)的原料：主體樹脂32%，顏料20%，無機填料44%，阻燃劑0.5%，分散劑0.9%，流平劑0.7%，消泡劑0.1%，增稠劑0.4%，防閃銹劑0.3%，觸變劑0.2%，中和劑0.1%，防沉劑0.8%。
所述主體樹脂由以下原料按質(zhì)量分數(shù)組成：高彈性丙烯酸樹脂乳液63%、防腐環(huán)氧乳液26%和高性能聚氨酯交聯(lián)劑11%。
所述無機填料由以下原料按質(zhì)量分數(shù)組成：納米級水漿狀態(tài)70%、陶瓷空心微珠12%和硫酸鋇18%。
實施例中制備的涂料在實施效果方面的實驗數(shù)據(jù)測試結(jié)果如下。
1、農(nóng)村塑料大棚周圍墻體，在混凝土墻體涂刷2mm-3mm厚度的實施例1制備的隔熱涂料，指標要求達到2.0w/m2K，用了納米碳酸鈣水漿之后，其產(chǎn)品測試導熱系數(shù)竟然達到0.09w/m2K，遠遠高于設(shè)計要求的指標，保溫隔熱效果十分顯著；并且涂膜在-50℃~50℃溫度變化20次，涂膜無破損、龜裂、脫落等現(xiàn)象，實際使用效果良好，完全達到并大大超過了設(shè)計要求，保溫效果十分顯著；而使用對比例1（高彈性丙烯酸樹脂40%，鈦白粉為12%，無機填料為48%；其中碳酸鈣為非納米級碳酸鈣，其含量占所述無機填料的30%）的實施結(jié)果為導熱系數(shù)超過2.0w/m2K，達到了6.5 w/m2K，在-50℃~50℃溫度變化20次，涂膜有破損、龜裂、脫落等現(xiàn)象，實際使用效果在保溫隔熱性能上較差。
2、石油化工原油儲罐，浮頂涂膜1mm厚度的實施例1制備的的隔熱涂料，和對比例（高彈性丙烯酸樹脂40%，鈦白粉為12%，無機填料為48%；其中碳酸鈣為非納米級碳酸鈣，其含量占所述無機填料的30%）的涂膜相比浮頂表面溫度下降近15℃，降低了原油對流的熱損耗，節(jié)能效率達到55%以上。
3、上述三個實施例得到的隔熱涂料性能對比測試數(shù)，見表1。
表1三個實施例得到的隔熱涂料性能對比測試數(shù)據(jù)。
由表可見，本發(fā)明得到的水性高彈性保溫隔熱涂料，綜合性能優(yōu)越。