技术领域
本发明涉及外墙涂料技术领域，尤其涉及一种复合型水性隔热外墙涂料及其制备方法。
背景技术
建筑保温隔热涂料作为一种具有特殊功能的建筑涂料，其既具有建筑涂料所固有的装饰和保护墙体的作用，同时又可通过阻隔、反射和辐射等方式有效的降低建筑物表面及内部的温度，降低墙面的热量积累，以达到节约建筑能耗的作用。
外墙涂料相对于内墙涂料，面对的环境恶劣程度增大，导致很难实现外墙涂料兼具水性、隔热、防水、防裂等多种功能。现有技术中，往往采用有机聚合物作为主要功能物质，如聚氨酯及改性聚氨酯等，制备具备隔热效果的外墙涂料。但是制备得到的涂料往往防水防碱、抗老化等性能并不理想。因此，制备兼具水性、隔热、防水、防裂等多种功能的外墙涂料仍具有广泛应用前景。
发明内容
本发明提供了一种复合型水性隔热外墙涂料及其制备方法，以解决外墙涂料的多功能复合的问题。
第一方面，本发明提供了一种复合型水性隔热外墙涂料，包括以下组分：硅溶胶、丙烯酸类乳液、复合TiO2/ZrO2气凝胶、复合纤维素/SiO2气凝胶、纳米丝光沸石、钛白粉和助剂，
其中，所述助剂包括分散剂、润湿剂、增稠剂、消泡剂、成膜助剂和防冻剂中的一种或几种。
可选地，各组分的质量份数为：
所述丙烯酸乳液中，羟基含量为2.5％-6％；固含量为50％-60％；黏度为1200-2200帕斯卡秒；所述硅溶胶的密度为1.1-1.2g/cm3，胶体颗粒为10-50nm。
可选地，所述纳米丝光沸石的平均粒径为100-120nm。
可选地，所述分散剂为六偏磷酸钠或分散剂5040；所述润湿剂包括CO-630；所述增稠剂包括羟乙基纤维素；所述消泡剂包括矿物油或有机硅消泡剂；成膜助剂包括十二碳醇酯；防冻剂包括乙二醇。
可选地，所述复合TiO2/ZrO2气凝胶的制备方法如下：
(1)将钛酸异丙酯和锆酸四丁酯在无水乙醇中溶解，得到混合溶液；
(2)将混合溶液在40℃下水浴搅拌加热12小时，加入甲酰胺后，再搅拌10分钟，得到混合溶胶；
(3)在混合溶胶中加入环氧丙烷调凝，得到复合湿凝胶；
(4)将混合湿凝胶在40℃烘箱中老化48小时，其中，每隔24小时使用无水乙醇置换一次，得到复合老化凝胶；
(5)将复合老化凝胶使用超临界CO2干燥，得到复合TiO2/ZrO2气凝胶。
可选地，复合纤维素/SiO2气凝胶的制备方法如下：
(1)将微晶纤维素溶解于NaOH溶液中，50℃下水浴搅拌加热12小时，得到纤维素水凝胶；
(2)在正硅酸乙酯TEOS的乙醇溶液中溶解纤维素水凝胶，50℃下水浴搅拌加热12小时，得到复合水凝胶；
(3)将混合水凝胶在40℃烘箱中老化48小时，其中，每隔24小时使用无水乙醇置换一次，得到复合老化凝胶；
(4)将复合老化凝胶使用冷冻干燥，得到复合纤维素/SiO2气凝胶。
第二方面，本发明还提供了上述复合型水性隔热外墙涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米丝光沸石和钛白粉加入去离子水中，均匀分散得到混合液；
(2)将硅溶胶和丙烯酸类乳液混合，加入至混合液中，得到初级涂料；
(3)在初级涂料中，加入复合TiO2/ZrO2气凝胶、复合纤维素/SiO2气凝胶和助剂，得到复合型水性隔热外墙涂料。
可选地，包括以下步骤：
(1)将纳米丝光沸石和钛白粉加入去离子水中，500转/分下搅拌3小时，均匀分散得到混合液；
(2)将硅溶胶和丙烯酸类乳液混合，加入至混合液中，200转/分下搅拌1小时，得到初级涂料；
(3)在初级涂料中，加入复合TiO2/ZrO2气凝胶、复合纤维素/SiO2气凝胶和助剂，500转/分钟下搅拌0.5小时，得到复合型水性隔热外墙涂料。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用硅溶胶和丙烯酸类乳液，充分发挥小颗粒二氧化硅的抗污防尘性能、耐老化性和防火性能，同时防止墙面龟裂。
(2)复合TiO2/ZrO2气凝胶、复合纤维素/SiO2气凝胶和纳米丝光沸石均为具有丰富孔道的材料，与丙烯酸类乳液、硅溶胶等混合后，形成密闭孔道，具有较高的隔热效果。另外，复合纤维素/SiO2气凝胶同时具有将丝光沸石和硅溶胶中的纳米二氧化硅均匀分散的效果，进一步防止墙面龟裂，复合纤维素/SiO2气凝胶还具有较好的疏水性能，有效提升涂料的自洁性。
(3)本发明提供的复合型水性隔热外墙涂料中，不含苯和醛类物质，对人体和环境友好。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
具体实施方式
本发明提供了一种复合型水性隔热外墙涂料及其制备方法，以解决外墙涂料的多功能复合的问题。下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供的复合型水性隔热外墙涂料，包括以下组分：
其中，丙烯酸乳液中，羟基含量为2.5％-6％；固含量为50％-60％；黏度为1200-2200帕斯卡秒。硅溶胶的密度为1.1-1.2g/cm3，胶体颗粒为10-50nm，纳米丝光沸石的平均粒径为100-120nm。分散剂为六偏磷酸钠；润湿剂为CO-630；增稠剂为羟乙基纤维素；消泡剂为矿物油；成膜助剂为十二碳醇酯；防冻剂为乙二醇。助剂的选择并不仅仅是以上几种。
实施例2
本实施例提供的复合型水性隔热外墙涂料，包括以下组分：
其中，丙烯酸乳液中，羟基含量为2.5％-6％；固含量为50％-60％；黏度为1200-2200帕斯卡秒。硅溶胶的密度为1.1-1.2g/cm3，胶体颗粒为10-50nm，纳米丝光沸石的平均粒径为100-120nm。分散剂为分散剂5040；润湿剂为CO-630；增稠剂为羟乙基纤维素；消泡剂为有机硅消泡剂；成膜助剂为十二碳醇酯；防冻剂为乙二醇。
实施例3
本实施例提供的复合型水性隔热外墙涂料，包括以下组分：
其中，丙烯酸乳液中，羟基含量为2.5％-6％；固含量为50％-60％；黏度为1200-2200帕斯卡秒。硅溶胶的密度为1.1-1.2g/cm3，胶体颗粒为10-50nm，纳米丝光沸石的平均粒径为100-120nm。分散剂为分散剂5040；润湿剂为CO-630；增稠剂为羟乙基纤维素；消泡剂为有机硅消泡剂；成膜助剂为十二碳醇酯；防冻剂为乙二醇。
实施例4
本实施例提供的复合型水性隔热外墙涂料，包括以下组分：
其中，丙烯酸乳液中，羟基含量为2.5％-6％；固含量为50％-60％；黏度为1200-2200帕斯卡秒。硅溶胶的密度为1.1-1.2g/cm3，胶体颗粒为10-50nm，纳米丝光沸石的平均粒径为100-120nm。分散剂为分散剂5040；润湿剂为CO-630；增稠剂为羟乙基纤维素；消泡剂为有机硅消泡剂；成膜助剂为十二碳醇酯；防冻剂为乙二醇。
上述实施例中，复合TiO2/ZrO2气凝胶的制备方法如下：
(1)将钛酸异丙酯和锆酸四丁酯在无水乙醇中溶解，得到混合溶液；
(2)将混合溶液在40℃下水浴搅拌加热12小时，加入甲酰胺后，再搅拌10分钟，得到混合溶胶；
(3)在混合溶胶中加入环氧丙烷调凝，得到复合湿凝胶；
(4)将混合湿凝胶在40℃烘箱中老化48小时，其中，每隔24小时使用无水乙醇置换一次，得到复合老化凝胶；
(5)将复合老化凝胶使用超临界CO2干燥，得到复合TiO2/ZrO2气凝胶。
复合纤维素/SiO2气凝胶的制备方法如下：
(1)将微晶纤维素溶解于NaOH溶液中，50℃下水浴搅拌加热12小时，得到纤维素水凝胶；
(2)在正硅酸乙酯TEOS的乙醇溶液中溶解纤维素水凝胶，50℃下水浴搅拌加热12小时，得到复合水凝胶；
(3)将混合水凝胶在40℃烘箱中老化48小时，其中，每隔24小时使用无水乙醇置换一次，得到复合老化凝胶；
(4)将复合老化凝胶使用冷冻干燥，得到复合纤维素/SiO2气凝胶。
上述实施例中，复合型水性隔热外墙涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米丝光沸石和钛白粉加入去离子水中，500转/分下搅拌3小时，均匀分散得到混合液；
(2)将硅溶胶和丙烯酸类乳液混合，加入至混合液中，200转/分下搅拌1小时，得到初级涂料；
(3)在初级涂料中，加入复合TiO2/ZrO2气凝胶、复合纤维素/SiO2气凝胶和助剂，500转/分钟下搅拌0.5小时，得到复合型水性隔热外墙涂料。
对比例1
本对比例提供的外墙涂料，包括以下组分：
对比例2
本对比例提供的外墙涂料，包括以下组分：
对比例3
本实施例提供的外墙涂料，包括以下组分：
对比例与实施例提供的涂料的制备方法类似，在此不再阐述。
表1实施例和对比例制备的样品性能对比
通过上表可以明显看出，其他组分相同的情况下，对比例1和实施例3相对比发现，采用TiO2气凝胶得到的样品的导热系数明显高于采用复合TiO2/ZrO2气凝胶，这说明复合TiO2/ZrO2气凝胶有理由提高涂料的隔热性能；对比例2和实施例3相对比发现，复合纤维素/SiO2气凝胶的加入不仅可以提高涂料的隔热性能，还可以有效缓解墙面剥落，提高涂料的抗老化性能；对比例3和实施例3相对比发现，丝光沸石的加入可以幅度提升涂料的隔热性能。另外，本发明提供的实施例和对比例的接触角到可以达到150°以上，说明自洁性能良好；VOC指标也合格，说明涂料较为环保。
以上的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。