一种水性高反射隔热涂层的制备方法

本发明涉及一种隔热涂层的制备方法，特别是涉及一种水性高反射隔热涂层的制备方法。

背景技术：

1、建筑行业的节能降耗一直是急需解决的热点问题，为了解决因太阳光辐射到建筑外墙从而将热量传入室内引发的降温能耗问题研发出了各种各样的反射隔热涂料。这种新型节能材料能有效地反射太阳光，具有降低建筑外墙及室内温度的作用，减少制冷设备的能量消耗，进而有效改善城市热岛效应，是现今建筑涂料行业的研究重点之一。

2、反射隔热涂料中的反射填料是实现高反射率的关键成分。这些填料通过高效反射和散射入射光，显著降低表面的热量吸收，从而达到降温和节能的效果。常见的反射填料包括二氧化钛(tio2)、铝粉、云母粉等。其中，tio2因其高折射率、广泛的光谱反射、优异的稳定性和耐候性，在反射隔热涂料中被广泛应用，特别是在提高涂层的反射率和耐久性方面具有重要作用。tio2作为反射隔热涂料的关键成分，有相关专利曾公开过关于tio2在反射隔热涂料中的应用。例如，有专利报道过一种以tio2为核心成分的涂料组合物，配合有机硅树脂基质，提供高反射率和耐候性；也有专利曾提出，使用特定形态的tio2微粒，可以提高涂料的光反射效率和隔热效果，能够有效反射紫外线和可见光，减少热量吸收等。

3、目前，反射型填料在反射隔热涂层中的应用主要存在如何进一步提高体系反射率及无机粒子在树脂基体中的分散等问题。常见商品化tio2颜料虽具有较高的可见光反射率，但近红外反射率并不理想。另外，在颜料体积浓度(pvc)较高时，填料尺寸越小，与树脂相容性越差，在涂料中聚集倾向越明显。填料的聚集不仅会由于颜料空间固有区重叠而降低其光散射效率，还会对涂层的表观性能、力学强度等产生不利影响。因此，提高高填料体积浓度体系中填料分散性、与树脂基体的相容性，以及通过调控填料尺寸及粒子-粒子间距离，以获得最佳反射效果至关重要。

4、超支化聚合物具有支化程度高、分子链之间不易发生缠结、具有大量的活性端基官能团等特点。一方面，超支化聚合物中丰富的活性端基，使其可与纳米材料表面基团产生化学反应，通过表面包覆改性改善无机粒子在聚合物基体中的分散性。另一方面，利用独特的超支化结构，可通过不同支化代数的超支化聚合物对无机粒子改性，简单实现有机包覆层厚度调控。但现有技术中没有关于超支化聚合物改性功能填料应用于反射隔热涂层的报道。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水性高反射隔热涂层的制备方法，本发明采用超支化聚合物对其进行表面修饰改性，通过选用不同支化代数的超支化聚合物，简单实现有机包覆层厚度调控。通过有机层包覆调控粒子尺寸、改变入射光路线，进一步提升tio2在太阳光谱，特别是近红外波段的反射率；另一方面，改善无机填料在树脂基体中的团聚问题。将制得的高反射填料应用于制备水性反射隔热涂料中，从而达到提高涂层冷却性能的效果，制备的高反射填料方法简单，在树脂基体中分散稳定，所得涂料反射率提高显著。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种水性高反射隔热涂层的制备方法，所述方法包括以下制备过程：

4、(1)制备高反射性涂料的填料，所述填料为端羧基超支化聚合物表明改性的纳米tio2，具体改性步骤如下：

5、步骤1、将纳米tio2粉末分散在无水乙醇中搅拌。向γ-氨丙基三乙氧基硅烷中添加去离子水使偶联剂充分水解(偶联剂、水、乙醇比例保持为1:3:6)，此时调节ph为6～8；将水解液缓慢加入到tio2的无水乙醇分散液中；温度保持在80℃搅拌，反应5～6h，产物用无水乙醇反复洗涤3～5次，放入80℃真空干燥箱干燥，得到表面带有氨基的纳米tio2粉末；

6、步骤2、将端羟基超支化聚合物(hhbp)溶解于n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中，加入适量丁二酸酐，以及催化量的4-二甲氨基吡啶(dmap)，在110℃且n2保护下反应6h，得到端羧基超支化聚合物(chbp)溶液备用；

7、步骤3、将所述步骤1中表面带有氨基的纳米tio2粉末均匀分散在步骤2中得到的端羧基超支化聚合物(chbp)溶液中，接着，向体系中加入少量催化剂dmap，温度继续保持在110℃搅拌，n2保护下反应6-8h；产物用丙酮反复洗涤，重复3～5次，放入40℃真空干燥箱干燥，得到端羧基超支化聚合物(chbp)改性的纳米tio2反射填料；

8、(2)制备水性高反射隔热涂料，该涂料由端羧基超支化聚合物表面修饰改性的纳米tio2微粒，重量配比为：成膜乳液25～35份，功能填料20～30份，水35～40份，助剂5～10份；

9、该涂料制备过程如下：

10、向不断搅拌中的容器内加入35～45份水，1～2份的分散剂、润湿剂、助溶剂和消泡剂，300-500rpm下搅拌3min，随后加入改性后的功能填料20～30份，超声振动30min后在2000-2500rpm条件下搅拌分散至无可见颗粒，继续向其中加入2～5份成膜助剂，搅拌3min后加入25～35份水性丙烯酸树脂分散体(固含量为50％)，在1500-2000rpm条件下搅拌30min，期间视情况加入少量消泡剂，最后加入0.3份流平剂和0.7～0.8份增稠剂，状态稳定后停止搅拌，得到水性反射隔热涂料。

11、所述的一种水性高反射隔热涂层的制备方法，所述端羟基超支化聚合物分别为h202、h203、h204。

12、所述的一种水性高反射隔热涂层的制备方法，所述成膜乳液包括但不限于丙烯酸乳液、聚氨酯乳液、氟碳乳液。

13、所述的一种水性高反射隔热涂层的制备方法，所述助剂为分散剂(rt-8040)、润湿剂(nd-1096)、助溶剂(乙二醇)、消泡剂(643)、成膜助剂(texanol)、消泡剂(nxz)、流平剂(sp-5)、增稠剂(at-50)。

14、本发明的有益效果在于：

15、1.超支化聚合物末端含有丰富的活性基团，易于对纳米tio2进行表面改性。同时，可通过改变超支化代数简单调控tio2包覆层的厚度，从而实现粒子间距调控。

16、2.通过超支化聚合物表面改性的简单方法，一方面，赋予tio2在涂料树脂体系中更好的界面相容性；另一方面，提高了粒子间距及折射率，从而使入射光线在体系中的散射效果更好，能够显著提高涂层太阳光谱，特别是近红外波段的反射性能。此方面工作在现有技术中未见报道。

17、3.采用改性后的纳米tio2制备的反射隔热涂料状态稳定、分散均匀，不仅具有更高的反射性能，且隔热温差也有所提升。

18、4.针对制得的反射隔热涂料，仅添加本发明所述单一功能填料，反射效果即得到显著提升，若与其它功能填料进行合理复配，发挥多种填料的协同作用，涂料的综合性能将会得到更好提升。

技术特征：

1.一种水性高反射隔热涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下制备过程：

2.根据权利要求1所述的一种水性高反射隔热涂层的制备方法，其特征在于，所述端羟基超支化聚合物分别为h202、h203、h204。

3.根据权利要求1所述的一种水性高反射隔热涂层的制备方法，其特征在于，所述成膜乳液包括但不限于丙烯酸乳液、聚氨酯乳液、氟碳乳液。

4.根据权利要求1所述的一种水性高反射隔热涂层的制备方法，其特征在于，所述助剂为分散剂(rt-8040)、润湿剂(nd-1096)、助溶剂(乙二醇)、消泡剂(643)、成膜助剂(texanol)、消泡剂(nxz)、流平剂(sp-5)、增稠剂(at-50)。

技术总结
一种水性高反射隔热涂层的制备方法，涉及一种隔热涂层的制备方法本发明方法是采用超支化聚合物对TiO2进行表面修饰改性，通过选用不同支化代数的超支化聚合物，简单实现有机包覆层厚度调控。一方面，通过有机层包覆调控粒子尺寸、改变入射光路线，提升了TiO2在太阳光谱，特别是近红外波段的反射率；另一方面，改善了无机填料在树脂基体中的团聚问题。进一步，将制得的高反射性功能填料应用于水性反射隔热涂料中。本发明制备的涂层具有优异的反射及隔热性能，与参比黑板的最大隔热温差可达52℃。

技术研发人员：王娜,魏文慧,齐舵
受保护的技术使用者：沈阳化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5