[发明专利]一种双层壳体微胶囊隔热水性涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及外墙用建筑隔热涂料及其制备方法，特别涉及一种基于双层壳体相变控温微胶囊的热反射型外墙建筑隔热水性涂料及其制备方法。

背景技术

目前我国建筑能源消耗约占社会一次能源总消耗的1/3，并且随着社会经济的发展、人民生活水平的提高，建筑能耗比例将继续提高，而从能源的利用率来讲还非常低，我国建筑采暖能耗约为发达国家的3倍，其中外墙为4～5倍，屋顶为2.5～5.5倍，外窗为1.5～2.2倍。由此可见，我国在建筑节能方面有许多工作要做。

隔热保温涂料是通过在建筑物内外墙和顶部涂覆一层具有阻隔热传导、反射、低辐射等作用的涂层来实现隔热保温的建筑节能材料。近年来，市场上已有一些隔热保温涂料，主要通过在涂料中加入具有阻隔热传导、太阳能热反射、热发射等功能的陶瓷粉末来实现隔热保温，这些陶瓷粉末包括掺锑氧化锡、氧化锌、二氧化钛、碳酸钙、空心玻璃微珠、以及相变控温微胶囊等。

运用相变控温微胶囊可以达到控温和节能的目的。从结构来看，相变微胶囊由芯材与壁材两部分组成。芯材为相变材料，常见的有石蜡类、聚乙二醇、脂肪酸及其酯、水合盐等多种类型，传统的壁材有密胺-甲醛树脂、脲醛树脂、聚氨酯等有机聚合物。这类传统壁材包封的相变微胶囊制备路线简单，工业比较成熟，但在使用过程中往往会释放出甲醛等有害气体，不符合环保要求。无机材料作为壁材，具有不释放有害气体，导热快，不易燃且热稳定性高，微球机械稳定性好等优势。近年来，采用纯无机材料或采用无机-有机高分子复合材料作为壁材的研究已经有一些报导。据文献报道，作为壁材的无机材料主要集中在二氧化硅。例如：公告号为CN101503618A、CN100494305C、CN101824307B以及CN104449590A的专利文献公开了二氧化硅包覆相变微胶囊以及相变纳米胶囊及其制备方法。除此以外，其它无机材料作为壁材的报导还很少见。金红石型钛白粉对太阳光有反射作用，是一类常用的隔热材料。采用钛白粉作为壁材，可以结合相变控温与热反射为一体。然而，迄今为止，以纯钛白粉作为壁材的相变微胶囊未见报道，而采用钛白粉与有机材料复合作为壁材的报导也很少见。目前为止，仅有时雨醛报导的以TiO2/尿醛树脂作为复合壁材的相变微胶囊的制备(纳米复合膜相变微胶囊的制备及性质，化学工业与工程，2006，23(3)，224-227.)，以及Xiaodong Wang报导的二十二烷/TiO2的微胶囊的制备(Applied Energy 138(2015)661–674)。然而这些文献报道的微胶囊可见光反射率较低，以致于涂料热反射性能较差。此外，CN 103740204 A的专利文献公开了一种高反射型相变微胶囊，直接通过硅烷耦联剂的氨基、或者丙烯酰氧基团将金红石二氧化钛颗粒耦联到相变微胶囊表面，尽管可使涂料的太阳反射比高于80％,但是这种高反射型相变微胶囊为填料制备所得的涂料，涂膜容易发生相分离，不均匀，容易脱落。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种基于双层壳体相变控温微胶囊的热反射型外墙建筑隔热水性涂料及其制备方法，采用基于双层壳体相变控温微胶囊、高折光指数氧化物粉体的混合物为隔热功能填料，所述双层壳体包括聚合物内壳层和高折光指数氧化物颗粒外壳层，优选的，高折光指数氧化物颗粒粒径为150～350纳米，保证涂料的太阳能反射比达到85％以上，且具有一定的相变控温功能；还有效防止涂料中的相变微胶囊与氧化物颗粒发生相分离，导致涂膜不均匀，发生脱落等问题。为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种双层壳体微胶囊隔热水性涂料，其特征在于，按质量计算，由水20～45份、乳液35～45份、纳米隔热功能填料5～30份、增稠剂0.1～3.5份、多功能助剂(如AMP-95，主要成分2-氨基-2-甲基-1-丙醇，纯度>95％)0.4～0.6份、消泡剂(如NXZ)0.2～0.3份、防霉剂(如ROCIMA 342)0.2～0.3份和抗老化剂(如Chimassorb 81)0.2～0.3份组成；

所述纳米隔热功能填料为双层壳体相变控温微胶囊和高折光指数氧化物颗粒的混合物，按质量分数100％计算，双层壳体相变控温微胶囊为10～35％，余量为高折光指数氧化物颗粒；

所述双层壳体相变控温微胶囊包括芯材、包裹芯材的内壳层、以及包裹内壳层的外壳层，粒径为1～30μm，芯材为相变温度38～45℃的石蜡，内壳层为聚合物，外壳层为高折光指数氧化物颗粒；