CN1524909A - 粮、油仓库纳米隔热反光涂料 - Google Patents

Abstract

本发明属涂料技术领域，特别涉及的是一种具有优异隔热效果的粮、油仓库纳米隔热反光涂料。本涂料发明由底漆和面漆组成，其组分为：合成树脂乳液、水、隔热材料、纳米材料、反光材料、颜色填料和涂料助剂。本发明的涂料对可见光的反光率可达83.0～92.5％以上，热辐射率为91％，涂层表面电阻是1.62×10^－2MΩ，具有抗静电性，有自洁性好、环境友好和使用方便等特点。在使用后隔热降温效果为：钢板结构的仓库，仓内温度平均降低了12.5℃，最大温差18.4℃；混凝土结构的仓库，仓内温度平均降低了8.6℃，最大温差11℃，有利于低温储粮、储油，具有良好的社会效益和经济效益。

Description

粮、油仓库纳米隔热反光涂料

技术领域：

本发明属涂料技术领域，特别涉及的是一种粮、油仓库用的纳米隔热反光涂料。

背景技术：

随着科技的进步和经济水平的提高，以及中国加入WTO，对粮、油的储藏也提出了越来越高的要求。通过对仓房的改造来实现低温储粮、储油，是有利于仓储业发展的重要因素之一。因为仓房隔热条件的改善可以降低仓内温度，有利于节约能耗、降低储粮、储油成本，提高粮、油品质，适应环保需要。

现在粮、油储备仓库主要存在夏、秋季仓库顶部因大量吸收太阳热能或其他热能使仓内部温度急剧升高而不利于粮、油安全储存的问题，因而要求给储粮、储油创造一个“准低温”或“低温”的安全生态储备环境。目前我国的低温仓储技术研究尚有诸多不足，无论是对粮、油仓库构造的改建、设备的使用还是特种隔热材料的研究都有一定的片面性，要参与世界经济一体化竞争的挑战和冲击，要求我们对低温储粮、储油的研究更有生态意识，环保意识和成本意识。因此开发出一种具有广泛应用价值和可推行的隔热材料显得尤其重要。本发明就是在响应国家仓储研究的需要下开发出的粮、油仓库纳米隔热反光涂料产品。

传统的建筑涂料通常分为油性涂料和水性涂料两大类，油性涂料含有机溶剂挥发物和重金属等有害物质，对人体及环境有一定的危害性，目前被排在汽车之后，列为城市主要空气污染源，已逐步被淘汰。普通水性涂料虽然溶剂释放量远远小于油性涂料，与环境的相容性也较好，但因其抗紫外线性能差，易沾污，其防水、防酸碱、耐擦洗等性能的不足，使用寿命受到较大影响，主要起美观装饰作用。仓储用隔热涂料需要解决油性涂料对环境的污染问题，弥补水性涂料物理性能上的不足，并具有实际的隔热降温效果。

近年来国内外涌现出很多对隔热涂料的研究，并申报了不少发明专利，但对粮、油仓库用的隔热涂料的研究并不多，相关隔热涂料的研究普遍存在隔热形式单一，隔热效果不理想等问题。专利号为99114454.6的水性反辐射隔热涂料，属于普通水性涂料的范畴，由于是单层涂料且没有加入纳米材料，对涂料物理性能的加强不够理想；专利申请号为00125488.X的高弹性纳米涂料及其制备方法，利用了纳米材料在物料中形成镶嵌的网络状以增强涂膜的理化性能和附着力，该涂料主要用于墙面和层面的防渗漏，几乎没有隔热的效果；专利申请号为01102763.0的抗紫外线、红外线节能涂料，是加入了纳米材料，研究并利用其对75～80％各种波长的紫外线、红外线的反射原理制成的功能性涂料，但它的单层涂料性质和单一的辐射隔热渠道使自身隔热性能受到限制；专利申请号为01123586.1的新型水性环保高效纳米内外墙乳胶漆，加入的纳米材料是对物理性能的改性，没有专门针对隔热做研究，其隔热能力的提高有限，常用于普通内外墙表面的装饰装修；专利申请号为02109969.3的丙烯酸纳米微乳液、水性热反射隔热涂料及其制造方法，用到的是纳米微乳液而非纳米粉料对涂料改性，同样存在隔热渠道单一的特点，制造方法也较复杂，不利于推广。

发明内容：

本发明的目的是为克服上述各种水性(纳米)涂料存在的问题，提供一种具有优异隔热效果的粮油仓库纳米隔热反光涂料。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的粮、油仓库纳米隔热反光涂料由底漆和面漆组成。按重量分数

(1)底漆的组分及含量为：

    水乳型合成聚合物乳液                35～45％

    水                                  25～35％

    隔热材料                            10～25％

    纳米隔热材料                        5～10％

    颜填料                              5～15％

    涂料助剂                            5～10％

(2)面漆的组分及含量为：

    水乳型合成聚合物乳液                35～45％

    水                                  20～30％

    纳米材料                            1～10％

    反光材料                            20～30％

    颜填料                              10～20％

    涂料助剂                            4～10％

上述水乳型合成聚合物乳液采用的是有机硅树脂乳液、苯乙烯-丙烯酸乳液、丙烯酸共聚乳液、有机硅-丙烯酸乳液、水性环氧树脂乳液、水性聚氨酯乳液中的一种。

上述隔热材料是蛭石、海泡石、漂珠、陶瓷泡及改性云母、膨胀珍珠岩、硅铝酸盐中的一种或一种以上。

上述颜填料是滑石粉、重钙粉、玻璃微珠、钛白粉、氧化铁红、氧化锌、氧化铁黄、立德粉中的一种或一种以上。

上述纳米材料是纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米级陶瓷泡、纳米二氧化硅中的一种或一种以上。

上述反光材料是二氧化钛、氧化铁红、氧化锌、氧化铁黄、珠光云母、铝粉中的一种或一种以上。

好的隔热降温材料或涂层，应具有优良的隔热、反光和红外辐射三种性能。为了使涂料具有优异的隔热效果，最好的方法就是使三种影响因素在涂层中都起到积极的作用。通过大量的分项隔热实验对比和测试，我们选择了以隔热、热辐射为主的底漆和以反光为主的面漆复合成涂料。隔热底漆涂层的隔热性能取决于体质颜料的导热系数大小。以改性硅铝酸盐为例，其导热系数≤0.07w/m·k(由四川省建材科研院测定)，其孔隙率达到80～90％(由中科院成都分院测定)，其孔隙度一般达到亚纳米级别(600mm左右)，其中有10％的孔隙达到纳米级(100mm)。这种材料自身的导热性能优越，与面漆复合涂层作隔热性对比实验，证明比国内同类产品降温效果好。

选用部分阻热反光性都较好的材料来改善面漆的隔热性能，也可降低涂料的成本，使涂料具有高的性价比和良好的推广价值。面漆对可见光有83～92.5％的反光率，反光效果良好。

大气层在8～13.5μm波长内的红外窗口是降温的另一个重要途径.根据材料粒度和热性能等因素，决定了红外辐射材料用于底漆，并通过实验证明面漆底漆复合的优异隔热效果，效果表明复合涂料的整体隔热性能良好，经测试得涂料的热辐射率为91％(中国科学院物理研究所测定)。

下面，我们来看一看纳米材料对涂料的改性：目的是立足于改进涂料的隔热性能，增加涂层在粮、油仓库上使用的附加值，并创高性价比的科技产品以达到仓体的隔热需要。加入一种亚纳米材料与面漆复合，材料单体是微米级别，四针状，(如图1所示)。针尖部分纳米级别，有光催化活性，可降解油污。该材料在涂料中形成导电网络，有抗静电性的良好效果。由于降解油污和抗静电的效果使涂层有了良好的自洁性和耐污性。这对涂料的反光隔热很有帮助，是涂层可以长期保持良好反光隔热的保障。实验测定出涂层的表面电阻是1.62×10^-2MΩ(西南交大高分子材料研究所测定)，具有良好的抗静电能力。

加入一种纳米材料，使涂层和纳米材料形成有高功能的杂化材料，它既兼具了有机材料成膜性好，柔韧性优良的特点，又有无机材料不燃性、耐擦伤性，耐候性、高硬度等优点。纳米材料的显著效果可以使涂层的耐洗刷性由原来的1000次提高2倍以上。其触变性、耐腐蚀性和耐侯性也有相当大的提高。

不同的纳米材料运用在涂层中会有不同的特性和效果。只要能处理好纳米材料在涂层中的分散和絮凝，它就会使涂料具有新的附加属性，如抗紫外线、抗菌性和防霉性。这种涂层如果用于内墙涂料中，不仅有高效的杀菌防霉效果而且可以分解住宅装修所用材料及家俱等游离出的甲醛、丙酮等有害物质，可以大大改善人们的居住环境、净化空气。

综上所述，本发明的粮仓用纳米隔热反光涂料具有如下诸多方面的优点，详见表1。

                                  表1

序号	检验项目	国家一等品标准	检验结果
				1	容器中状态	无硬块，搅拌混合后呈均匀状态
2	施工性	涂刷二道无障碍
				3	耐水性，96h	无异常
4	低温稳定性	不变质
				5	干燥时间(表干)，h≤	2
6	耐人工老化性	400h不起泡，不脱落，无裂纹
				7	涂膜外观	正常
8	耐洗刷性，次≥	1000	2400
				9	涂层耐温变性(5)次循环	无异常	无异常
10	耐沾污性(白色和浅色)，％≤	15	8
				11	挥发性有机物含量(g/L)	200	177
12	重金属含量≤mg/Kg
				铅	90	3.82

	镉	75	5.61
				铬	60	未检出
	汞	60	未检出
				13	粘接强度(kPa)	-	245
14	表面电阻(MΩ)	-	1.62×10-2
				15	光吸收率≤(％)	-	0.15
16	可见光反射率(％)	-	91.5
				17	热辐射率(％)	-	91
18	材料导热系数≤(W/m·k)	-	0.070

将此粮、油仓库纳米隔热反光涂料涂布于混凝土结构或钢板结构的仓库上，隔热降温效果为：钢板结构的仓库仓顶温度平均降低了11.2℃，最大温差19.6℃，仓内温度平均降低了12.5℃，最大温差18.4℃；混凝土结构的仓库仓顶温度平均降低了12.4℃，最大温差16.5℃，仓内温度平均降低了8.6℃，最大温差11℃。

粮、油仓库纳米隔热反光涂料成膜物是水为稀释剂的合成乳液，组成物中的颜填料导热系数低、反光性能好。涂层附着力强、耐候性能好、表面抗静电，无毒无污染、环境友好、涂层薄(0.5～0.8mm)隔热降温效果优异。

本发明的粮、油仓库纳米隔热反光涂料的生产方法如下所述：

底漆生产方法：先将实施例中的第1至第9组分混合均匀，加入功能性纳料材料充分搅拌，继续加入颜填料，隔热材料，热辐射性材料在高速搅拌机中分散成基料，泵入研磨机中研磨，开动高速分散机依次分别加入乳液、流平剂、增稠剂。搅拌后过滤，即得粮、油仓库纳米隔热反光涂料的底漆。

面漆生产方法：先将实施例中的第1至第9组分混合均匀，加入功能性纳米材料和颜填料，反光材料，在高速搅拌机中分散成基料，泵入研磨机中研磨，开动高速分散机依次分别加入乳液、流平剂、增稠剂。分散均匀后过滤，即得粮、油仓库纳米隔热反光涂料的面漆。

附图说明：

图1是本发明的粮、油仓库纳米隔热反光涂料的亚纳米材料单体结构示意图。

图2是本发明的粮、油仓库纳米隔热反光涂料的测温装置示意图。其中1是稳压电源，2是铂金探头，3是碘钨灯，4是支架，5是表面涂有粮油仓库用纳米隔热反光涂料的空镀锌铁皮桶，6是涂抹有涂料的空镀锌铁皮桶，7是温度巡检仪，8是泡沫板，9是环境温度，10是中心温度，11是内壁温度，12是外壁温度。

具体实施方式：

如图2所示，在镀锌铁皮桶5(直径为28cm，高40cm，厚1mm，表面积0.413m2)上进行实验，将本发明的粮、油仓库用纳米隔热反光涂料均匀涂抹于铁皮桶5的表面，分别与空镀锌铁皮桶6进行隔热反光的降温效果对比。实验将两只铁皮桶5、6放置于恒温室内的泡沫板7上，密封底部，同时用二盏碘钨灯3(纵向平行排列)等距对两只铁皮桶5、6进行升温，测试铁皮桶5的外壁12，内壁11，中心点10的温度，籍此测定本发明的涂料的隔热性能。

将底漆，底漆+面漆，腻子+底漆+面漆分别涂抹在中空的镀锌铁皮桶5上，并与空镀锌铁皮桶6作对比。在相同条件下，各样品在加温0.5h、1.5h、2.5h后与空镀锌铁皮桶6相比的降温效果见表2。

                         表2

本发明的具体实施例如表3和表4所示。表3为本发明的底漆的具体实施例1～6。表4为本发明的面漆实施例1～6。

                                                 表3

含量成分	1	2	3	4	5	6
							水	360	300	370	420	250	440
分散剂(PA-02)	3	3.9	4.3	4.8	2.4	5
							分散剂(DA-01)	1.8	2.3	2.4	3	1.5	3
分散剂(3204)	6.1	7.8	8.5	1	4.9	1
							防腐剂(LFM)	6.1	7.8	8.5	9.5	4.8	10
消泡剂(VP0011)	1.7	2.2	2.4	2.8	1.4	2.8
							多功能助剂(AMP-95)	1.2	1.5	1.7	2	1	2
丙二醇	12.2	15.6	17.1	19	9.5	20
							成膜助剂(Texanol)	8.5	10.9	12	14.5	7	15
二氧化钛	15	20	15	24	12	25
							纳米陶瓷泡	10	25	0	15	10	10
立德粉	0	20	30	0	20	0
							氧化锌	0	20	20	20	0	25
滑石粉	25	0	0	20	20	30
							海泡石	0	150	20	20	30	0
改性硅铝酸盐	160	180	150	200	140	250
							云母	0	40	50	0	20	0
HEC(2％)	30.5	39	42.7	48	23.8	50
							纯丙乳液(纯丙2000)	183	234	256	300	150	300
增稠剂(ATX-01)	7	9	10	11.8	5.5	12
							增稠剂(612)	2.2	2.8	3.1	3.8	1.8	4
流平剂(迪高480)	1.5	1.9	2.1	2.4	1.2	2.5

                                                      表4

含量成分	1	2	3	4	5	6
							水	400	250	320	350	400	200
分散剂(JS-A206)	1.3	0.8	1	1.2	1.3	0.6
							分散剂(DP-512)	8	5	6	7	8	4
分散剂(3204)	2.6	1.7	2	2.3	2.6	1.3
							润湿剂(Henel 875)	2.6	1.7	2	2.3	2.6	1.3
疏水剂(HF200)	3	2.5	3	3	3	1.5
							防腐(LFM)	26.5	16.7	22	22	26.5	13.3
消泡剂(Bevaloid 618F)	7.5	4.7	5.5	6	7.5	3.8
							多功能助剂(AMP-95)	5.3	3.3	4	4	5.3	2.6
丙二醇	53	33	40	40	50	25
							成膜助剂(Texanol)	40	25	30	30	40	20
二氧化钛	60	40	70	50	50	25
							氧化锌	624	400	520	600	630	360
珠光云母	0	30	0	20	0	0
							氧化铁黄	1.5	0	0	0	1.5	1.5
氧化铁红	0	1.5	0	1.5	0	0
							纳米氧化锌	14	0	10	0	10	0
纳米二氧化硅	0	20	8	10	0	0
							纳米二氧化钛	0	30	6	0	0	10
氧化锌晶须	40	8	10	15	30	12
							纯丙乳液(BC-2021)	800	520	600	700	800	400
增稠剂(AT-06)	95	60	70	84	95	44
							增稠剂(612)	12	7.5	9	10.5	12	6
流平剂(Henel 2000D)	13	8	10	11.5	13	7.5

使用本发明的粮、油仓库纳米隔热反光涂料，按传统的方式处理粮、油仓库表面后，刷涂(或辊涂或喷涂)隔热底漆3次，面漆2次。涂层平均厚度为0.8mm。

Claims (6)

1、一种粮、油仓库纳米隔热反光涂料，由底漆和面漆组成，其特征在于按重量百分数。

(1)底漆的组分及含量为：

     水乳型合成聚合物乳液              35～45％

     水                                25～35％

     隔热材料                          10～25％

     纳米隔热材料                      5～10％

     颜填料                            5～15％

     涂料助剂                          5～10％

(2)面漆的组分及含量为：

     水乳型合成聚合物乳液              35～45％

     水                                20～30％

     纳米材料                          1～10％

     反光材料                          20～30％

     颜填料                            10～20％

     涂料助剂                          4～10％。

2、根据权利要求1所述的粮、油仓库纳米隔热反光涂料，其特征在于水乳型合成聚合物乳液采用的是有机硅树脂乳液、苯乙烯-丙烯酸乳液、丙烯酸共聚乳液、有机硅-丙烯酸乳液、水性环氧树脂乳液、水性聚氨酯乳液中的一种。

3、根据权利要求1所述的粮、油仓库纳米隔热反光涂料，其特征在于隔热材料是蛭石、海泡石、漂珠、陶瓷泡及改性云母、膨胀珍珠岩、硅铝酸盐中的一种或一种以上。

4、根据权利要求1所述的粮、油仓库纳米隔热反光涂料，其特征在于颜填料是滑石粉、重钙粉、玻璃微珠、钛白粉、氧化铁红、氧化锌、氧化铁黄、立德粉中的一种或一种以上。

5、根据权利要求1所述的粮、油仓库纳米隔热反光涂料，其特征在于纳米材料是纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米级陶瓷泡、纳米二氧化硅中的一种或一种以上。

6、根据权利要求1所述的粮、油仓库纳米隔热反光涂料，其特征在于反光材料是二氧化钛、氧化铁红、氧化锌、氧化铁黄、珠光云母、铝粉中的一种或一种以上。

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