高温高湿高盐环境下耐候的隔热涂料及隔热保温结构

技术领域

本申请涉及涂料的技术领域，尤其涉及高温高湿高盐环境下耐候的隔热涂料及隔热保温结构。

背景技术

建筑物隔热保温是节约能源、改善居住环境的一个重要方法。建筑能耗在人类整个能源消耗中所占比例一般在30～40％，绝大部分是采暖和空调的能耗，故建筑节能意义重大。建筑物常用的隔热保温手段是在其外围喷涂或刷涂一层隔热涂料，一方面可以减少建筑物的能耗，另一方面可以对建筑物的基体表面起到一定的保护作用。

目前常用的隔热涂料主要有三种：反射型隔热涂料，辐射型隔热涂料，阻隔型隔热涂料。阻隔型隔热涂料的作用机理是在有机或无机的连续相中加入具有隔热保温作用的填料。二氧化硅气凝胶因其具有密度小、隔热性好，孔隙率高等特点，使其成为一种理想的隔热功能填料，将二氧化硅气凝胶作为填料加入到涂料体系中，制成二氧化硅气凝胶复合涂料可以大幅提高隔热涂料的隔热效果。中空玻璃微球是一种密闭的玻璃球体，对太阳光就有较好的反射作用，将中空玻璃微球加入到涂料中，可以大大的提高涂料对太阳光的反射效果，以达到隔热的作用。

海南岛属热带季风海洋性气候，年日照时数1780～2600小时年平均温度在22～27℃，属于高热地区；海南年降水量在1000毫米～2600毫米之间，年平均降水量为1639毫米，属于高湿度区域；海南四面环海，中部多山地，盐雾气氛容易在沿海地区沉积，使盐浓度升高，例如文昌地区空气中Cl

因此，有必要提出一种能针对于高温高湿高盐环境下的隔热涂料。

发明内容

有鉴于此，本申请提供高温高湿高盐环境下耐候的隔热涂料及隔热保温结构，能够有效适用于高温高湿高盐环境，具有较好的隔热性能。

已为普遍意识到的是，高温高湿高盐环境下，不同于普通环境，其对涂料的保温隔热性能有较大的影响：以水性树脂作为黏结剂的涂料有绿色环保、成本低廉等优点。但是海南常年高温年平均温度接近30℃，建筑外墙的温度往往在50℃以上，涂料中树脂在较高温度下软化。隔热涂料的隔热原理是利用导热率极低的空气填充涂料中的孔结构形成好的隔热效果。海南属于高湿度地区，空气相对湿度可达90％以上，因此在隔热涂料的施工过程中，难以避免出现高湿环境，在高湿环境下，没有防水层保护的话，空气中的水蒸气容易进入涂层中的孔隙结构中，遇冷凝结成水滴存在于涂料的内部，从而严重影响涂层的隔热性能。同时，海南空气中Cl

相关技术中，针对普通环境下隔热涂料，在追求高隔热性能的同时，通常所采用的手段是致力于隔热填料的种类或者用量。尽管这些手段对隔热性能起到的作用是直接地或者显著地。由于高温高湿高盐环境的隔热效果的特殊性要求，针对于普通环境下隔热涂料所采用的一些常规隔热填料，所收获的隔热性能较普通环境下要明显低很多。即普通环境下所采用的常规手段，在高温高湿高盐环境下，貌似是“失灵的”。

本发明人意外地发现了上述高温高湿高盐环境与普通环境下隔热性能所展现出的迥异性。本发明人经过无数次探索终于发现，高温高湿高盐环境下的盐分(以盐溶液)会很容易渗入涂层体相内，由于隔热填料固有的亲水性较有机树脂的明显要大，盐分便相对较为容易地附着在隔热填料的表面并不断富集，即隔热填料的存在可能为隔热填料在涂层体相内附着提供了有力条件。盐分在隔热填料的外表面富集，会破坏隔热粒子对热传导或光反射等隔热机理的正常发挥。具体而言，当盐分富集在隔热填料的外表面时，对于依赖于光反射隔热机理的隔热粒子，其显然会造成隔热粒子原有的光反射层被覆盖，从而光反射机理会明显被破坏。对于依赖于热传导隔热机理的隔热粒子，盐分会填充隔热粒子原有的孔隙并且利用盐分富集形成的高导热效果(即盐的导热系数是明显大于空气导热系数，而热传导隔热机理的隔热粒子是依赖于制造孔隙，即利用空气导热达到隔热目的)，这样促进了热传导而降低了隔热性。

为了应对上述问题，本发明人意外地提出了一种隔热涂料，在高温高湿高盐环境下具有良好的隔热性。其隔热的过程是：通过添加经低温等离子体改性的所得改性增强纤维进行，由于低温等离子体改性会较未改性而言显著增加纤维表面的羟基含量，即改性增强纤维具有较好的亲水性。当盐分渗入涂层体相后，改性增强纤维的“纤维状”较粒状的特殊性，其更容易与盐分接触而更容易捕获盐分。更重要的是，改性增强纤维的亲水性明显大于隔热填料，更容易与盐分的相容性。这二个先天的优势，促使改性增强纤维将原本可能会附着在隔热粒子上的盐分优先附着，从而降低盐分在隔热粒子附着的机会，避免了隔热粒子的隔热功能不受盐分的损害。基于此，创立了本发明创造。

第一方面，本申请提供一种高温高湿高盐环境下耐候的隔热涂料，包含以下组分：

A、水性有机黏结剂；

B、隔热填料；

C、改性增强纤维；

和，D、涂料助剂；

其中，所述改性增强纤维为将增强纤维进行低温等离子改性所得；所述改性增强纤维的用量为占所述隔热涂料所有组分总质量的2～6％。

可选地，所述低温等离子改性的放电功率为250～300W，放电时间为2～10s，放电气压为20～30Pa。

可选地，所述增强纤维选择硅酸铝纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维中的至少一种。

可选地，所述硅酸铝纤维的直径10μm～20μm，玻璃纤维直径为20～30μm，聚丙烯纤维直径为20～30μm。

可选地，所述隔热填料为为纳米级的二氧化硅气凝胶和微米级中空玻璃微珠。

可选地，所述二氧化硅气凝胶与中空玻璃微珠的质量份数之比为(1～1.5)：(0.5～1.2)。

可选地，所述增强纤维的导热系数在0.025～0.046w/mk。

可选地，按照质量百分比包含以下组分：

水性有机黏结剂30％～40％、二氧化硅气凝胶10％～15％、中空玻璃微珠5％～10％、改性增强纤维2％～6％、稀释剂30％～40％和涂料助剂1％～2％，以所有组分的总质量为100％计。

可选地，所述中空玻璃微珠的目数为60～80目。

关于水性有机黏结剂，可为水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯、乙烯基聚酯树脂中的两种以上的组合，各有机黏结剂之间复配的比例为水性丙烯酸树脂：水性聚氨酯＝(1～1.5)：1，水性丙烯酸树脂：乙烯基聚酯树脂＝(1～1.6)：0.5，水性聚氨酯：乙烯基聚酯树脂＝(1～1.5)：(0.8～1.2)。

上述所述涂料助剂中，可以加入稀释剂。稀释剂为去离子水、天那水中的至少一种；分散剂为阴离子型分散剂，具体为油酸钠、硫酸酯盐、磺酸盐中的至少一种；增稠剂为膨润土、硅酸铝、羟丙基甲基纤维素中的至少一种；消泡剂为DA-1230、迪高810中的至少一种、防腐剂为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-苯并异噻唑啉-3-酮、六氢-1,3,5-三乙基-S-三嗪中的至少一种。

容易想到的是本申请上述隔热涂料的制备方法。作为示范地，高温高湿高盐环境下耐候隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)将二氧化硅气凝胶和中空玻璃微球利用硅烷偶联剂进行改性，将绝热增强纤维进行低温等离子体改性；(2)在水性有机黏结剂中加入改性二氧化硅气凝胶，部分稀释剂、分散剂、消泡剂，并以400～500r/min的转速搅拌10min～30min，得到粘稠浆料1；(3)将改性中空玻璃微球加入到粘稠浆料1中，以100～200r/min的转速搅拌60～80min，得到粘稠浆料2；(4)将改性绝热增强纤维、部分稀释剂、防腐剂加入到粘稠浆料2中，以200～300r/min的转速搅拌60～80min得到所述高温高湿高盐环境下耐候隔热涂料。

第二方面，本申请提供一种建筑体的隔热保温结构，包括如上述的隔热涂料形成的隔热涂层。

至于隔热涂层的形成工艺是常规的任何形式。例如，将隔热涂料一次涂覆在基材上的厚度1～2mm，在室温26℃下2～3小时固化，6～8小时干燥，在80～100℃温度下20～40min固化，2～3小时干燥。

附图说明

图1为实施例1所制备的改性纤维复合隔热涂料固化干燥后的外观图。

图2为实施例2所制备的改性纤维复合隔热涂料固化干燥后的外貌图。

图3为实施例3所制备的改性纤维复合隔热涂料固化干燥后的外貌图。

图4为比较例1所制备的改性纤维复合隔热涂料固化干燥后的外貌图。

图5为比较例2所制备的改性纤维复合隔热涂料固化干燥后的外貌图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

(1)将二氧化硅气凝胶和中空玻璃微球利用硅烷偶联剂进行改性，将绝热增强纤维进行低温等离子体改性

(2)将15％～25％水性丙烯酸乳液、15％～20％的水性聚氨酯乳液、13％～15％改性二氧化硅气凝胶、16～20％去离子水、1％～2％油酸钠、1％～2％消泡剂DA-1230混合，并以400～500r/min的转速搅拌10min～30min，得到粘稠浆料1

(3)将4％～6％改性中空玻璃微球加入到粘稠浆料1中，以100～200r/min的转速搅拌60～80min，得到粘稠浆料2

(4)将2％～4％的改性硅酸铝纤维、16％～20％稀释剂、0.5％～1％防腐剂2-苯并异噻唑啉-3-酮加入到粘稠浆料2中，以200～300r/min的转速搅拌60～80min得到所述高温高湿高盐环境下耐候隔热涂料

(5)将步骤(3)配制的高温高湿高盐环境下耐候隔热涂料涂刷在25.4ⅹ76.2mm的玻璃片上，涂刷厚度1～2mm，在80～100℃下固化干燥1～2小时，将固化后的涂层放在高温高湿高盐的环境中25～35天，观察涂层的外观变化，实施结果如图1

实施例2

(1)将二氧化硅气凝胶和中空玻璃微球利用硅烷偶联剂进行改性，将绝热增强纤维进行低温等离子体改性

(2)将20％～25％水性丙烯酸乳液、10％～20％的乙烯基聚酯树脂、10％～12％改性二氧化硅气凝胶、16～20％去离子水、1％～2％磺酸钠、1％～2％消泡剂DA-1230混合，并以400～500r/min的转速搅拌10min～30min，得到粘稠浆料1

(3)将3％～5％改性中空玻璃微球加入到粘稠浆料1中，以100～200r/min的转速搅拌60～80min，得到粘稠浆料2

(4)将3％～5％的改性硅酸铝纤维、16％～20％去离子水、0.5％～1％防腐剂2-苯并异噻唑啉-3-酮加入到粘稠浆料2中，以200～300r/min的转速搅拌60～80min得到所述高温高湿高盐环境下耐候隔热涂料

(5)将步骤(3)配制的高温高湿高盐环境下耐候隔热涂料涂刷在25.4ⅹ76.2mm的玻璃片上，涂刷厚度1～2mm，在80～100℃下固化干燥1～2小时，将固化后的涂层放在高温高湿高盐的环境中25～35天，观察涂层的外观变化，实施结果如图2。

实施例3

(1)将二氧化硅气凝胶和中空玻璃微球利用硅烷偶联剂进行改性，将绝热增强纤维进行低温等离子体改性

(2)将20％～25％水性聚氨酯、15％～20％的乙烯基聚酯树脂、10％～12％改性二氧化硅气凝胶、16～20％去离子水、1％～2％磺酸钠、1％～2％消泡剂DA-1230混合，并以400～500r/min的转速搅拌10min～30min，得到粘稠浆料1

(3)将3％～5％改性中空玻璃微球加入到粘稠浆料1中，以100～200r/min的转速搅拌60～80min，得到粘稠浆料2

(4)将3％～5％的改性玻璃纤维、16％～20％去离子水、0.5％～1％防腐剂2-苯并异噻唑啉-3-酮加入到粘稠浆料2中，以200～300r/min的转速搅拌60～80min得到所述高温高湿高盐环境下耐候隔热涂料

(5)将步骤(3)配制的高温高湿高盐环境下耐候隔热涂料涂刷在25.4ⅹ76.2mm的玻璃片上，涂刷厚度1～2mm，在80～100℃下固化干燥1～2小时，将固化后的涂层放在高温高湿高盐的环境中25～35天，观察涂层的外观变化，实施结果如图3

比较例1

同实施例1，不同之处在于步骤(4)加入的硅酸铝纤维未改性，实施结果如图4

比较例2

同实施例1，不同之处在于步骤(4)加入的硅酸铝纤维进行改性，改性方法是：将硅酸铝纤维加入乙醇(10wt％)混合乙二醇(5wt％)的水溶液中，并调节pH至8-9，采用超声分散(功率为1000w，超声时间为30min)，然后干燥，在120℃的烘箱中烘干。实施结果如图5

<评价>

1、评价过程

将以上各例制备的涂料涂刷固化后制成符合测试条件的涂层试块，在高温高湿高盐环境中处理24h，进行性能测试。

(1)导热系数测试：将涂层制成薄片(50mm*30mm*5mm)，使用Hot Disk热常数分析仪进行测试。

(2)隔热性能测试：将涂料涂在10mm×10mm的铁板上做成样板，相同条件下测试样板的隔热效果。

(3)拉伸强度:将涂层制成60mm×10mm×3mm的薄片，根据GB/T528 1992《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》规定测量拉伸强度。

(4)硬度测试：按GB/T6739-2006《涂膜硬度铅笔测定法》的规定测定涂层的硬度。

(5)涂层开裂情况观察：将配制的高温高湿高盐环境下耐候隔热涂料涂刷在25.4ⅹ76.2mm的玻璃片上，涂刷厚度1～2mm，在80～100℃下固化干燥1～2小时，将固化后的涂层放在高温高湿高盐的环境中处理25～35天，观察涂层表面的外观变化。

2、评价结果

由上表数据可以看出本发明制备的隔热涂料在经过高温高湿高盐环境处理后，仍然具有较强的隔热效果和较好的力学性能。

参考图1-5，由这些图结果可以得出绝热增强纤维是否经过改性对涂料在高温高湿高盐环境下的抗裂能力影响明显，当涂料体系中加入改性的绝热增强纤维时，三个实施例的涂层均不发生开裂，当涂料体系中加入未改性的绝热增强纤维时，涂层发生开裂。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。