一种功能型环保涂料及其制备方法与流程

本发明属于涂料，具体涉及一种功能型环保涂料及其制备方法。

背景技术：

1、涂料涂在构件或建筑物的表面，对构件和建筑物起到装饰和保护的作用，有助于延长构件或建筑物的使用寿命，隔热涂层材料由于其质轻且具有防腐防水和美观等优点，已成为隔热材料的首选。

2、现有的具有隔热功能的涂料采用水性聚氨酯树脂，同时加入空心陶瓷微珠材料。空心陶瓷微珠虽然具有优良的隔热性和反射性，但空心陶瓷微珠的高表面能导致它们相互吸引，容易产生团聚现象；且空心陶瓷微珠壁厚的不均匀性导致空心陶瓷微珠在受力(如涂料生产制备过程中的机械搅拌)时容易破碎，破碎后的碎片会聚集在一起，进一步降低空心陶瓷微珠的分散性，对涂膜附着力造成负面影响。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种功能型环保涂料及其制备方法，确保制得涂料隔热性能强，且具备高附着力，作为隔热功能型涂层材料的使用寿命长。

2、为了实现上述目的，第一方面的，本发明提供一种功能型环保涂料，按重量份数计，包括以下原料组分：水性聚氨酯树脂-水性聚四氟乙烯树脂混合液40-50份、改性纤维素-多壁碳纳米管包覆粒子25-30份、颜填料20-25份、分散剂0.1-0.12份、防冻剂0.02-0.03份、消泡剂0.15-0.17份、防腐剂0.02-0.05份和水20-30份；所述水性聚氨酯树脂-水性聚四氟乙烯树脂混合液中，水性聚氨酯树脂与水性聚四氟乙烯树脂的质量比为1：(0.7-1.2)。

3、进一步的，所述改性纤维素-多壁碳纳米管包覆粒子的制备方法如下：

4、a1、按重量份数计，将7-10份纤维素投入90份溶解液中，1500-2500rpm搅拌20-30min后，10000-20000rpm离心处理10-20min，得纤维素溶液；再投入0.5-0.8份酸洗多壁碳纳米管，超声分散，得混合溶液；

5、a2、在三口烧瓶中加入3-5份乳化液，然后加入a1所得混合溶液，500-1000rpm匀速搅拌乳化2-4h后，调节ph至中性，静置，分层，去除上层，多次洗涤、离心，得包覆粒子；

6、a3、对a2所得包覆粒子干燥处理，得干燥粒子；

7、a4、对a3所得干燥粒子进行有机硅改性处理，即得改性纤维素-多壁碳纳米管包覆粒子。

8、进一步的，a1中，所述溶解液按质量百分数计，包括四甲基氢氧化铵30-35％、尿素35-40％和水25-35％。

9、进一步的，a1中，所述酸洗多壁碳纳米管的制备方法如下：先用浓硫酸和浓硝酸按体积比3：1混匀，制得酸洗液；再将多壁碳纳米管浸没入酸洗液中，搅拌，加热至60℃，保持2-3h后，自然冷却到室温，过滤，水洗至中性，干燥，即得。

10、进一步的，a2中，所述乳化液的制备方法如下：将白油和非离子型表面活性剂按质量比为1：0.1混合，室温下，500-1000rpm匀速搅拌乳化20-30min，即得。

11、进一步的，a3的具体操作如下：将a2所得包覆粒子置于-80℃的低温冰箱中预冻12h后，转移至冷冻干燥机中，设置冷凝器温度为-60℃，真空度为0.1mbar，干燥时间为24-48h，即得干燥粒子。

12、进一步的，a4的具体操作如下：

13、a41、将3-巯丙基三甲氧基硅烷溶于乙醇，制成质量分数3-5％的改性液；

14、a42、将干燥粒子投入a41所得改性液中，全部浸没，超声震荡1-2h，得粒子分散液；

15、a43、将a42所得粒子分散液搅拌回流10-24h后，离心，过滤，洗涤，干燥，即得改性纤维素-多壁碳纳米管包覆粒子。

16、进一步的，所述颜填料包括钛白粉和滑石粉，且二者的质量比为(3-5)：1。

17、第二方面的，本发明提供一种上述的功能型环保涂料的制备方法，包括如下步骤：将水性聚氨酯树脂-水性聚四氟乙烯树脂混合液投入分散机中，加入改性纤维素-多壁碳纳米管包覆粒子，300-350r/min搅拌10-15min后，加入分散剂、防冻剂、消泡剂、防腐剂和水，350-400r/min搅拌10-15min后，加入颜填料，450-500r/min搅拌20-40min后，转入球磨机中，研磨至粒径小于50μm，即得功能型环保涂料。

18、本申请具有以下有益效果：

19、1、本发明基料为水性聚氨酯树脂-水性聚四氟乙烯树脂混合液时，纤维素存在的情况下，多壁碳纳米管的直接加入，会导致制得涂料的导热系数增大，隔热性能下降。而将多壁碳纳米管附着于纤维素上，即制成改性纤维素-多壁碳纳米管包覆粒子后再加入，制备过程中，对多壁碳纳米管的酸洗操作，及有机硅改性操作，均能使制得涂料的导热系数降低，使隔热性能提高；并且，这两种操作之间存在协同作用，能够协同降低涂料的导热系数，即协同提高制得涂料的隔热性能。

20、2、本发明基料为水性聚氨酯树脂-水性聚四氟乙烯树脂混合液时，纤维素存在的情况下，多壁碳纳米管的直接加入，对涂层的附着力没有明显影响。而将多壁碳纳米管附着于纤维素上，即制成改性纤维素-多壁碳纳米管包覆粒子后再加入，制备过程中，对多壁碳纳米管的酸洗操作，及有机硅改性操作，均能使涂层的附着力增大。并且，这两种操作之间存在协同作用，能够协同提高涂层的附着力。

21、3、改性纤维素-多壁碳纳米管包覆粒子的制备中，通过将多壁碳纳米管附着在纤维素上，可以显著改善其在基料水性聚氨酯树脂-水性聚四氟乙烯树脂混合液中的分散性，良好的分散性可以减少多壁碳纳米管之间的直接接触，降低导热网络的形成；改性纤维素-多壁碳纳米管包覆粒子与基料水性聚氨酯树脂-水性聚四氟乙烯树脂混合液之间存在较多的界面热阻，这些热阻会阻碍热量的传递，从而降低整体材料的导热系数。

技术特征：

1.一种功能型环保涂料，其特征在于，按重量份数计，包括以下原料组分：水性聚氨酯树脂-水性聚四氟乙烯树脂混合液40-50份、改性纤维素-多壁碳纳米管包覆粒子25-30份、颜填料20-25份、分散剂0.1-0.12份、防冻剂0.02-0.03份、消泡剂0.15-0.17份、防腐剂0.02-0.05份和水20-30份；所述水性聚氨酯树脂-水性聚四氟乙烯树脂混合液中，水性聚氨酯树脂与水性聚四氟乙烯树脂的质量比为1：(0.7-1.2)。

2.根据权利要求1所述的功能型环保涂料，其特征在于，所述改性纤维素-多壁碳纳米管包覆粒子的制备方法如下：

3.根据权利要求2所述的功能型环保涂料，其特征在于，a1中，所述溶解液按质量百分数计，包括四甲基氢氧化铵30-35％、尿素35-40％和水25-35％。

4.根据权利要求2所述的功能型环保涂料，其特征在于，a1中，所述酸洗多壁碳纳米管的制备方法如下：先用浓硫酸和浓硝酸按体积比3：1混匀，制得酸洗液；再将多壁碳纳米管浸没入酸洗液中，搅拌，加热至60℃，保持2-3h后，自然冷却到室温，过滤，水洗至中性，干燥，即得。

5.根据权利要求2所述的功能型环保涂料，其特征在于，a2中，所述乳化液的制备方法如下：将白油和非离子型表面活性剂按质量比为1：0.1混合，室温下，500-1000rpm匀速搅拌乳化20-30min，即得。

6.根据权利要求2所述的功能型环保涂料，其特征在于，a3的具体操作如下：将a2所得包覆粒子置于-80℃的低温冰箱中预冻12h后，转移至冷冻干燥机中，设置冷凝器温度为-60℃，真空度为0.1mbar，干燥时间为24-48h，即得干燥粒子。

7.根据权利要求2所述的功能型环保涂料，其特征在于，a4的具体操作如下：

8.根据权利要求1所述的功能型环保涂料，其特征在于，所述颜填料包括钛白粉和滑石粉，且二者的质量比为(3-5)：1。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的功能型环保涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将水性聚氨酯树脂-水性聚四氟乙烯树脂混合液投入分散机中，加入改性纤维素-多壁碳纳米管包覆粒子，300-350r/min搅拌10-15min后，加入分散剂、防冻剂、消泡剂、防腐剂和水，350-400r/min搅拌10-15min后，加入颜填料，450-500r/min搅拌20-40min后，转入球磨机中，研磨至粒径小于50μm，即得功能型环保涂料。

技术总结本发明提供了一种功能型环保涂料及其制备方法，属于涂料技术领域，该功能型环保涂料按重量份数计，包括以下原料组分：水性聚氨酯树脂‑水性聚四氟乙烯树脂混合液40‑50份、改性纤维素‑多壁碳纳米管包覆粒子25‑30份、颜填料20‑25份、分散剂0.1‑0.12份、防冻剂0.02‑0.03份、消泡剂0.15‑0.17份、防腐剂0.02‑0.05份和水20‑30份；所述水性聚氨酯树脂‑水性聚四氟乙烯树脂混合液中，水性聚氨酯树脂与水性聚四氟乙烯树脂的质量比为1：(0.7‑1.2)。本发明确保制得涂料隔热性能强，且具备高附着力，作为隔热涂层材料的使用寿命长。技术研发人员：王超,贾燕受保护的技术使用者：镇江永义新材料技术有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4