1.本发明涉及一种相变调温无机内墙涂料及其制备方法，应用在无机内墙涂料生产领域。


背景技术：

2.我国作为世界第一大能源生产国和消费国，要如期实现碳达峰、碳中和的目标是一场硬仗。目前，我国建筑能耗约占社会总能耗的1/3，建筑能耗大多数来自于室内温度调节。建筑储能系统的发展成为解决问题的方案之一。
3.相变材料(pcms)是一种利用相变潜热吸收、储存和释放热能的材料。采用微胶囊技术对相变材料进行封装，制成稳定的微胶囊相变材料(mcpcm)固体微粒，这种微粒可以在很窄的温度范围内吸收/释放相变潜热，具有较为显著的储热调温功能。将微胶囊相变材料应用于建筑领域，可降低室内空气温度波动的频率，能在一个较长的时期内将温度保持在所需的温度，增加人体舒适度的同时，达到节能的目的。
4.中国专利103642364a公开了一种无机复合相变储能涂料，其无机相变材料具有腐蚀性和毒性，在相变过程中存在过冷和相分离现象，存在明显缺陷。中国专利cn105062241b公开了一种相变储能调温内墙涂料，该发明中以凹凸棒土基石蜡复合相变材料为控温基材，得到的相变涂料不仅具有较好的储能性能，而且价格低廉，耐候性优良，节省能耗，能提高室内的舒适度，更因为其可调的相变温度，使该相变涂料的使用不受地域和气候的限制，这拓宽了相变涂料的应用领域，使其具备良好的经济、环境效益和广阔的应用前景。但是相变储能涂料想要达到调温的目的，需厚涂1mm左右，容易开裂，且该涂料中有机乳液含量高，作为内墙使用，存在易燃的安全缺陷。
5.因此，提供一种兼具调温能力佳、防火性能佳和绿色环保性的相变调温无机内墙涂料及其制备方法己成为当务之亟。


技术实现要素：

6.为了克服现有无机内墙涂料存在无法兼具调温能力佳、防火性能佳和绿色环保性的缺点，本发明提供一种相变调温无机内墙涂料及其制备方法，以无机成膜物质为主要粘结剂，丙烯酸乳液及其他优选组分种类和用量比例为辅，既保证了涂层的防火性能，又能使其厚涂不易开裂；并配合优选的相变微胶囊芯壁比，具有调温能力佳、防火性能佳、且绿色环保的优点。
7.本发明的技术方案如下：
8.一种相变调温无机内墙涂料，主要由以下组分按照以下质量份数比制备而成：增稠剂0.2-1份，分散润湿剂0.2-1份，相变微胶囊10-40份，钛白粉5-15份，功能性填料5-15份，丙烯酸乳液6-10份，消泡剂0.5-1份，无机成膜物15-30份，防霉剂0.2-1份，疏水剂0.2-1份，成膜助剂0.5-1份，水30-60份；
9.所述无机成膜物为硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂或硅溶胶的其中一种或任意两种以上
的任意组合；
10.相变微胶囊中每个相变微胶囊单元的芯壁比为1.1-1.3:1。
11.本技术的相变调温无机内墙涂料以无机成膜物质为主要粘结剂，丙烯酸乳液及其他优选组分种类和用量比例为辅，既保证了涂层的防火性能，又能使其厚涂不易开裂；优选的相变微胶囊芯壁比，保证了包覆率的同时，最大程度发挥其储能调温能力。其中，优选的乳液是大分子，其柔韧性高，成膜后内应力小，涂层不开裂。一般而言，相变微胶囊的芯壁比越高，微胶囊与芯材的相变潜热越接近，涂料的储能调温能力越强；但随着相变微胶囊芯壁比的增加，其包覆率会降低，微胶囊中会含有一定量的空壳壁材，使其芯材实际含量降低，从而导致涂料的储能调温能力降低，而优选的芯壁比1.1-1.3:1最合适，能实现包覆率与储能调温性能的平衡；优选的无机成膜物使得体系的成膜性好，稳定性高。
12.所述相变微胶囊的芯材为多元醇、石蜡或无机水合盐的其中一种或任意两种以上的任意组合。
13.优选的相变材料，相变焓值高，能将室内温度调节在人体舒适度最佳的25℃左右。
14.所述增稠剂为纤维素、膨润土、碱溶胀增稠剂或聚氨酯缔合型增稠剂的其中一种或任意两种以上的任意组合。
15.优选的增稠剂能提高涂料体系的触变性。
16.所述功能性填料为重钙、高岭土、凹凸棒土或硅藻土的其中一种或任意两种以上的任意组合。
17.优选的功能性填料能提高涂层的抗开裂性。
18.所述乳液为苯丙乳液、纯丙乳液或硅丙乳液的其中一种或任意两种以上的任意组合。
19.优选的乳液赋予涂层一定的柔韧性，提高抗开裂性。
20.所述相变调温无机内墙涂料的制备方法，主要包括以下依序进行的步骤：
21.(1)启动反应釜，将搅拌转速调至1000-1500rpm，将占自身总质量88-92％的水加入反应釜中，接着向内加入增稠剂、分散润湿剂、相变微胶囊、钛白粉和功能性填料，搅拌10-20min；
22.(2)然后，将搅拌转速调至500-1000rpm，向步骤(1)获得的混合物中加入乳液、消泡剂、无机成膜物、防霉剂、疏水剂、成膜助剂以及剩余的水，搅拌10-30min，即得到相变调温无机内墙涂料。
23.本技术相变调温无机内墙涂料的制备方法步骤简便、操作简单。
24.与现有技术相比，本发明申请具有以下优点：
25.1)本技术的相变调温无机内墙涂料以无机成膜物质为主要粘结剂，丙烯酸乳液及其他优选组分种类和用量比例为辅，既保证了涂层的防火性能，无安全隐患，又能使其厚涂不易开裂，施工简便；并配合优选的相变微胶囊芯壁比和优选的相变微胶囊种类，储能调温效果好，能将室内温度较长时间调节在人体舒适度最佳的25℃左右，节能降耗；
26.2)所述相变调温无机内墙涂料是水性的，可挥发性有机物含量低，对人和环境的危害小；
27.3)所述相变调温无机内墙涂料的制备方法步骤简便、操作简单。
具体实施方式
28.下面结合说明书各实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
29.实施例1
30.本发明所述的一种相变调温无机内墙涂料，主要由以下组分按照以下质量份数比制备而成：增稠剂0.5份，分散润湿剂0.5份，相变微胶囊10份，钛白粉10份，功能性填料15份，丙烯酸乳液8份，消泡剂0.5份，无机成膜物20份，防霉剂0.5份，疏水剂0.5份，成膜助剂0.5份，水40份；
31.所述无机成膜物为硅酸钾；
32.相变微胶囊中每个相变微胶囊单元的芯壁比为1.2:1。
33.所述相变微胶囊的芯材为石蜡。
34.所述增稠剂为纤维素。
35.所述功能性填料为重钙。
36.所述乳液为苯丙乳液。
37.所述消泡剂为有机硅消泡剂。
38.所述疏水剂为有机硅疏水剂。
39.所述相变调温无机内墙涂料的制备方法，主要包括以下依序进行的步骤：
40.(1)启动反应釜，将搅拌转速调至1200rpm，将占自身总质量90％的水加入反应釜中，接着向内加入增稠剂、分散润湿剂、相变微胶囊、钛白粉和功能性填料，搅拌15min；
41.(2)然后，将搅拌转速调至800rpm，向步骤(1)获得的混合物中加入乳液、消泡剂、无机成膜物、防霉剂、疏水剂、成膜助剂以及剩余的水，搅拌20min，即得到相变调温无机内墙涂料。
42.实施例2
43.本发明所述的一种相变调温无机内墙涂料，主要由以下组分按照以下质量份数比制备而成：增稠剂0.2份，分散润湿剂1份，相变微胶囊20份，钛白粉15份，功能性填料5份，丙烯酸乳液10份，消泡剂0.8份，无机成膜物15份，防霉剂1份，疏水剂0.2份，成膜助剂1份，水30份；
44.所述无机成膜物为硅酸钠；
45.相变微胶囊中每个相变微胶囊单元的芯壁比为1.1:1。
46.所述相变微胶囊的芯材为多元醇。
47.所述增稠剂为膨润土。
48.所述功能性填料为高岭土。
49.所述乳液为纯丙乳液。
50.所述相变调温无机内墙涂料的制备方法，主要包括以下依序进行的步骤：
51.(1)启动反应釜，将搅拌转速调至1000rpm，将占自身总质量92％的水加入反应釜中，接着向内加入增稠剂、分散润湿剂、相变微胶囊、钛白粉和功能性填料，搅拌10min；
52.(2)然后，将搅拌转速调至500rpm，向步骤(1)获得的混合物中加入乳液、消泡剂、无机成膜物、防霉剂、疏水剂、成膜助剂以及剩余的水，搅拌30min，即得到相变调温无机内墙涂料。
53.实施例3
54.本发明所述的一种相变调温无机内墙涂料，主要由以下组分按照以下质量份数比制备而成：增稠剂1份，分散润湿剂0.2份，相变微胶囊40份，钛白粉5份，功能性填料10份，丙烯酸乳液6份，消泡剂1份，无机成膜物30份，防霉剂0.2份，疏水剂1份，成膜助剂0.8份，水60份；
55.所述无机成膜物为硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂与硅溶胶的任意组合；
56.相变微胶囊中每个相变微胶囊单元的芯壁比为1.3:1。
57.所述相变微胶囊的芯材为多元醇、石蜡与无机水合盐的任意组合。
58.所述增稠剂为碱溶胀增稠剂和聚氨酯缔合型增稠剂的任意组合。
59.所述功能性填料为凹凸棒土和硅藻土的任意组合。
60.所述乳液为苯丙乳液、纯丙乳液和硅丙乳液的任意组合。
61.所述相变调温无机内墙涂料的制备方法，主要包括以下依序进行的步骤：
62.(1)启动反应釜，将搅拌转速调至1500rpm，将占自身总质量88％的水加入反应釜中，接着向内加入增稠剂、分散润湿剂、相变微胶囊、钛白粉和功能性填料，搅拌20min；
63.(2)然后，将搅拌转速调至1000rpm，向步骤(1)获得的混合物中加入乳液、消泡剂、无机成膜物、防霉剂、疏水剂、成膜助剂以及剩余的水，搅拌10min，即得到相变调温无机内墙涂料。
64.各实施例涉及的原料信息：
65.相变微胶囊：上海亘多材料科技有限公司，ph-25；
66.增稠剂：亚跨龙250hbr
67.分散润湿剂：圣诺普科sn-5040、海名斯德谦fn 211
68.钛白粉：龙蟒r-996
69.功能性填料：晶福800目重钙
70.乳液：万华archsol tt-114
71.无机成膜物：厦门培藤mos-1010
72.消泡剂：巴斯夫st2410
73.防霉剂：埃迪特troysan80
74.疏水剂：道康宁z-6040
75.成膜助剂：伊士曼十二醇酯。
76.实验数据：
77.对照样：
78.主要包括以下依序进行的步骤：
79.按比例称取原料，将28份水、0.4份膨润土、0.5份分散润湿剂、10份石蜡相变微球、5份钛白粉和20份云母粉加入反应釜中以1500rpm搅拌20min；然后继续加入30份环氧乳液、0.5份消泡剂、0.3份防霉剂、0.5份疏水剂、0.9份成膜助剂和3.8份水，以500-1000rpm搅拌10-30min后，即得到相变调温内墙涂料。
80.检测方法：
81.一、漆膜燃烧性能检测
82.燃烧性能级别：参照gb 8624-2019标准进行检测；
83.吸、放热相变潜热：采用差式扫描量热法(dsc)。
84.检测结果如下：
85.表1漆膜性能参数检测结果
[0086][0087]
由上表可知：
[0088]
实施例1-3的吸热相变范围为25.0-30.1℃，放热相变范围为11.2-14.9℃。由表1可知，实施例1-3中相变微胶囊的含量增大，其吸、放热相变潜热值增大，储能调温能力增强。实施例1-3的燃烧等级都达到了a2级，这是本技术与现有技术的核心差异，在厚涂不开裂的情况下，具有优异的防火性能，解决了现有相变调温内墙涂料存在易燃的安全隐患。对比例是普通相变调温内墙涂料，采用有机乳液，防火性能差(b2级)，有很大的安全风险。
[0089]
二、涂料基本性能测试
[0090]
检测方法：依照gb/t 9756-2018《合成树脂乳液内墙涂料》进行检测。
[0091]
表2涂料基本性能检测结果
[0092]
[0093]
可见，各实施例的漆膜性能优异。
[0094]
三、有害物质检测
[0095]
检测方法：依照gb 18582-2020《建筑用墙面涂料中有害物质限量》进行检测。
[0096]
表3涂料有害物质检测结果
[0097][0098]
可见，各实施例的漆膜绿色环保，无毒害。
[0099]
本发明所述的相变调温无机内墙涂料及其制备方法并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本发明原理的任何改进或替换，均应在本发明的保护范围之内。