丙烯酸纳米微乳液、水性热反射隔热涂料及其制造方法
本发明要解决的技术问题是：现有的涂料因含有大量有机溶剂会造成环境污染，并且
热反射和隔热性能差。 为解决现有的涂料因含有大量有机溶剂会造成环境污染的技
术问题，本发明采用以下技术方案： 丙烯酸纳米微乳液，它的特殊之处是其原料含
有表 1 中的成分。 表 1原料组成 原料 质量比
甲基丙烯酸甲酯 30~70
丙烯酸丁酯 20~60
和 / 或甲基丙烯酸丁酯 0~30
和 / 或甲基丙烯酸 0~4
和 / 或丙烯酸 0~4
和 / 或顺丁烯二酸酐 0~2
引发剂 1~3
pH 调节剂 3~7
溶剂 20~30
软化水 100~150
表 2 原料组成 原料 质量比
丙烯酸纳米微乳液 15~25
常规丙烯酸乳液 15~25
颜料 1~20
填料 5~20
红外线反射剂 0.1~1
空心微珠 1~10
助剂 0.5~2.5
pH 调节剂 0.1~0.5
增稠剂 0.2~1.5
软化水 20~40
甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、顺丁烯二酸酯为 4 种选择性原料，但必须
含有 1 种以上。引发剂可以采用过氧化苯甲酰，溶剂可以采用正丁醇。在最终生成
的丙烯酸纳米微乳液中应将溶剂脱出，使其基本不含溶剂。 本发明丙烯酸纳米微乳
液可以单独用作制备防锈漆，也可以与常规丙烯酸乳液混合使用，用作内外墙涂料、
地板漆等，它能够提高致密性、耐候性、附着力、耐污染性能等。因为它已将溶剂脱
出，使用过程中不会污染环境，不会产生火灾隐患。 为解决现有的涂料因含有大量
有机溶剂会造成环境污染，并且热反射和隔热性能差的技术问题，本发明采用以下技
术方案：含有上述丙烯酸纳米微乳液的水性热反射隔热涂料，它的特殊之处是其原料
含有表 2 中的成分。 上述的常规丙烯酸乳液可选用市售的丙烯酸建筑乳液，例如东
方 - 罗门哈斯公司的 B - 96 乳液、 AC - 261 乳液。空心微珠的粒径范围为
1~100 μm 。 本发明的空心微珠包括空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠和电厂漂珠中的
一种或几种。 电厂漂珠是发电厂的煤渣中产生的一种副产品。 本发明的空心玻璃微
珠是以水解度低的硼玻璃为原料制得的。 本发明的颜料包括氧化铁黑、氧化铁红、
氧化铁黄、钛白粉、酞青红、酞青蓝和耐晒黄中的一种或几种。 要求所选颜料对红
外线吸收率低或红外反射率高。 本发明的填料包括轻质碳酸钙、沉淀硫酸钡、滑石
粉和云母粉中的一种或几种。 本发明的红外线反射剂是纳米二氧化钛微粉和 / 或贵
金属钌、铑、铱的纳米级氧化物微粉。 本发明的增稠剂是聚醚类和 / 或碱溶性丙烯
酸乳液类缔合型增稠剂。 助剂包括分散剂、润湿剂、流平剂、消泡剂、防霉剂、防
腐剂。其中分散剂的选用因颜料性质而定，对于钛白粉、氧化铁红等无机颜料，可以
采用烯基单体与不饱和羧酸及其酯类共聚物的钠、铵、胺盐，例如：德国汉高公司
的 5040 、 5027 分散剂、美国罗门哈斯公司的 T - 731 分散剂，用量为颜料量的
0.5%~2% ；对于酞青蓝等有机颜料，可以选用带亲颜料基团的高分子嵌段共聚物，例
如德国毕克公司的 Byk184 或荷兰埃夫卡公司的 EFKA - 4550 ，用量为颜料量的 5%
~ 20% ；润湿剂选用聚醚改性炔醇，如美国气体化学公司的 SURFYNOL GA 、
SURFYNOL TG ，用量为涂料量的 0.1%~ 0.3% ，流平剂可以选用硅烷或氟碳改性聚
醚，例如德国毕克公司的 Byk348 、 307 ，荷兰埃夫卡公司的 EFKA - 3570 ；消泡
剂选用聚醚改性有机硅，例如德国汉高公司的 SN313 、 NXZ 、 NDW ，毕克公司的
BYK024 ，，用量为涂料量的 0.01%~0.1% ，防腐剂可以是东方 - 罗门哈斯公司的
KATHONLXE ，用量为涂料量的 0.1%~0.3% ；防霉剂可以是东方 - 罗门哈斯公司的
SKANE M-8 、徐州农药厂的 BCM 防霉剂，用量为涂料量的 0.1%~0.5% 。 pH 调节剂
是挥发性碱，例如：氨水、 2 - 氨基 - 1 - 丙醇、 N - 甲基吗啉、 N - 乙基吗
啉、三乙胺、 N,N 二甲基乙醇胺。增稠剂是聚醚类或碱溶性丙烯酸乳液类缔合型增
稠剂，例如北京东方 - 罗门哈期公司的 TT935 增稠剂，美国维乐斯公司的 Rh -
278 增稠剂。软化水是去离子水或蒸馏水，其中水溶性物质的总量＜ 100 ppm ，电
导率＜ 20 μs/cm 。 本发明制造上述丙烯酸纳米微乳液的方法，它的特殊之处是包
括以下步骤： A 在 1 号反应容器中加入第一份混合不饱和单体、溶剂和引发剂的混
合物，搅拌，通氮气，升温到 80~110 ℃，保温 1.5~2 h ；其中第一份不饱和单体
包含甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸，它们的
质量份依次为： (10~20) 、 (6~20) 、 (0~10) 、 (0~1) 、 (0~1) ；溶剂和引发
剂的质量份依次为： (6~10) 、 (0.3~1) ； B 将第二份混合不饱和单体、溶剂和引
发剂的混合物均匀滴加入 1 号反应容器中，滴加时间为 0.5~1 h ，在 80~110 ℃保
温 1~1.5 h ；其中第二份不饱和单体包含甲基丙烯酸甲酯、丙烯丁酯、甲基丙烯酸
丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸，它们的质量份依次为： (10~20) 、 (6~20) 、
(0~10) 、 (0~1) 、 (0~1) ；溶剂和引发剂的质量份依次为： (6~10) 、
(0.3~1) ； C 将第三份混合不饱和单体、溶剂和引发剂的混合物均匀滴加入 1 号反
应容器中，滴加时间为 0.5~1 h ，在 80~110 ℃保温 1.5~2 h ；其中第三份不饱和
单体包含甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、顺
丁烯二酸酐，它们的质量份依次为： (10~30) 、 (8~20) 、 (0~10) 、 (0~2) 、
(0~2) 、 (0~2) ；溶剂和引发剂的质量份依次为： (8~10) 、 (0.4~1) ； D 将
pH 调节剂和软化水加入到 2 号反应容器中，搅拌，将 1 号反应容器中的物料转移
到 2 号反应容器中，搅拌乳化 1~2 h ；其中： pH 调节剂和软化水的质量份依次
为： (3~7) 、 (100~150) ； E 对步骤 D 中得到的物料抽真空脱出溶剂，并过滤，
滤除较大颗粒，得到丙烯酸纳米微乳液。 上述步骤中的质量份均指在原料总量中所
占的质量份。在步骤 E 中已将溶剂脱出，在最终的产品丙烯酸纳米微乳液中基本不
含溶剂。步骤 E 中抽真空的真空度一般可以为 500~700 mmHg ，过滤可以采用
100~150 目滤网过滤，最好采用 120 目滤网。步骤 E 中得到的丙烯酸纳米微乳液的
主要成分是丙烯酸共聚物，该丙烯酸共聚物的数均相对分子质量为 20 000~100
000 ，数均粒度在 10~ 100 nm 范围内的大于 95% 。 本发明制造上述水性热反射隔
热涂料的方法，它的特殊之处是包括以下步骤： F 在配浆容器中加入软化水、助
剂、红外线反射剂和丙烯酸纳米微乳液，搅拌均匀； G 在步骤 F 中得到的混合料中
加入颜料和填料，搅拌均匀； H 将步骤 G 中得到的混合料研磨至细度 30 μm 以下
得到色浆； I 在调漆容器中加入色浆、空心微珠和常规丙烯酸乳液，搅拌均匀； J
在步骤 I 中得到的混合料中加入增稠剂，搅拌均匀； K 在步骤 J 中得到的混合料
中加入 pH 调节剂，调节 pH 值至 8~10 ； L 将步骤 K 中得到的混合料过滤，滤除
较大颗粒，得到水性热反射隔热涂料。 步骤 F 、 G 、 I 、 J 中可以采用可调式
高速分散机搅拌，步骤 H 中可以采用球磨机或砂磨机研磨，步骤 L 中可以采用
60~100 目滤网过滤，最好采用 80 目滤网。 与普通涂料和现有的溶剂型热反射涂料
相比，本发明有以下优点： ①热反射和隔热性能优异 由于本发明水性热反射隔热涂
料中含有红外线反射剂和空心微珠，前者可以反射光线中的红外线，后者的表面可以
反射光线，中间的空心可以隔热，使本发明水性热反射隔热涂料可以反射 50%~80%
的太阳热能，显著降低容器内或室内温度。 ②使用安全方便 本发明丙烯酸纳米微乳
液和水性热反射隔热涂料以水为介质，不含有机溶剂和助溶剂，不会造成环境污染，
改善了施工环境，避免了火灾陷患。 ③装饰性好 本发明水性热反射隔热涂料的基料
为常规丙烯酸乳液和本发明丙烯酸纳米微乳液，后者乳胶粒径小，可以填充前者的乳
胶粒间隙，得到均匀细腻、高装饰性的涂料。 ④漆膜综合性能好 由于在本发明水性
热反射隔热涂料中，常规丙烯酸乳液和本发明丙烯酸纳米微乳液合理搭配，成膜致
密，漆膜附着力、机械性能、耐水性、耐碱性、耐候性皆佳。 本发明水性热反射隔
热涂料的各项技术指标均已达到或超过溶剂型热反射涂料水平，完全可以取代溶剂型
热反射涂料，已经证明该涂料在建筑物屋顶和内外墙、石油化工厂贮罐、管道、火
车、船舶等设施表面反射和隔热太阳热，降低内部温度方面有很好的实用效果。以本
发明的水性热反射隔热涂料替代普通防护涂料或溶剂型热反射隔热涂料，可以节约能
源，保护环境。 下面对本发明的最佳实施例进行详细描述。 实施例 1~6 如表 3 所
示，实施例 1~6 分别是 6 种丙烯酸纳米微乳液的原料配比。 表 3 中过氧化苯甲酰
为引发剂，正丁醇为溶剂，三乙胺、 2 - 氨基 - 1 - 丙醇和 N,N 二甲基乙醇胺为
pH 调节剂。 表 3 实施例1~6丙烯酸纳米乳液原料配比 步骤 原料
实施例 (g)
1 2 3 4 5
6
A 甲基丙烯酸 8 8 8 8
8 8
甲基丙烯酸甲酯 100 150 150 100
200 200
丙烯酸丁酯 150 150 100 200
200 100
甲基丙烯酸丁酯 150 100 150 100
0 100
过氧化苯甲酰 1.0 1.0 1.0 1.0
1.0 1.0
正丁醇 7 7 7 7 7
7
B 甲基丙烯酸 12 12 12 12
12 12
甲基丙烯酸甲酯 80 110 110 75
150 150
丙烯酸丁酯 110 110 80 150
150 75
甲基丙烯酯丁酯 110 80 110 75
0 75
过氧化苯甲酰 0.5 0.5 0.5 0.5
0.5 0.5
正丁醇 8 8 8 8 8
8
C 甲基丙烯酸 20 10 0 0
10 15
丙烯酸 0 0 20 10 10
0
顺丁烯二酸酐 0 10 0 10
0 20
甲基丙烯酸甲酯 80 110 110 75
150 150
丙烯酸丁酯 110 110 80 150
150 75
甲基丙烯酸丁酯 110 80 110 75
0 75
过氧化苯甲酰 0.5 0.5 0.5 0.5
0.5 0.5
正丁醇 10 10 10 10 10
10
D 三乙胺 3 4 5 3 4
5
2 - 氨基 - 1 - 丙醇 3 2 1 0
0 0
N,N 二甲基乙醇胺 0 0 0 3
2 1
软化水 150 130 110 150 130
110
上述实施例 1~6 的丙烯酸纳米微乳液的制造方法仅以实施例 4 的制造方法为例说
明如下。 实施例 4 的丙烯酸纳米微乳液的制造方法包括以下步骤： A 在 1 号反应
容器中加入第一份混合不饱合单体、溶剂和引发剂的混合物，搅拌，通氮气，升温
到 80~110 ℃，保温 1.5~2 h ；其中第一份不饱和单体包含甲基丙烯酸甲酯、丙烯
酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸，它们的质量 (g) 依次为： 100 、 200 、
100 、 8 ；溶剂采用正丁酯，质量为 7 g ，引发剂采用过氧化苯甲酰，质量为
1.0 g ； B 将第二份混合不饱和单体、溶剂和引发剂的混合物均匀滴加入 1 号反应
容器中，滴加时间为 0.5~1 h ，在 80~110 ℃保温 1~1.5 h ；其中第二份不饱和单
体包含甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸，它们的质量
(g) 依次为： 75 、 150 、 75 、 12 ；溶剂采用正丁醇，质量为 8 g ，引发剂采
用过氧化苯甲酰，质量为 0.5 g ； C 将第三份混合不饱和单体、溶剂和引发剂的混
合物均匀滴加入 1 号反应容器中，滴加时间为 0.5~1 h ，在 80~ 110 ℃ 保温
1.5~2 h ；其中第三份不饱和单体包含甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁
酯、丙烯酸、顺丁烯二酯酐，它们的质量 (g) 依次为： 75 、 150 、 75 、
10 、 10 ；溶剂采用正丁醇，质量为 10 g ，引发剂采用过氧化苯甲酰， 质量为
0.5 g ； D 将 pH 调节剂和软化水加入到 2 号反应容器中，搅拌，将 1 号反应容
器中的物料转移到 2 号反应器中，搅拌乳化 1~2 h ；其中： pH 调节剂采用三乙
表 6 实施例7~15水性热反射隔热涂料性能 项目 实施例
7 8 9 10 11 12
13 14 15
外观 合格 合格 合格 合格 合格 合格
合格 合格 合格
粘度 / s ，＞ 30 30 30 30 30
30 30 30 30
干燥时间 表干 /h 2 2 2 2 2
2 2 2 2
实干 /h 24 24 24 24 24
24 24 24 24
附着力 / 级 1 1 1 1 1
1 1 1 1
冲击强度 /cm 40 40 40 40 40
40 40 40 40
柔韧性 /mm 2 2 2 2 2
2 2 2 2
耐水 (96 h) 通过 通过 通过 通过 通过
通过 通过 通过 通过
太阳热反射率 /% 73 71 71 72 59
63 65 69 56
耐冻融 / 循环次数 5 5 5 5 5
5 5 5 5
胺和 N,N 二甲基乙醇胺，它们的质量都为 3 g ，软化水的质量为 150 g 。 E 对步
骤 D 中得到的物料抽真空脱出溶剂，抽真空的真空度为 500~700 mmHg ，并用 120
目铜滤网过滤，滤除较大颗粒，得到丙烯酸纳米微乳液。 上述实施例 1~6 的 6 种
丙烯酸纳米微乳液的性能见表 4 。 实施例 7~15 如表 5 所示，实施例 7~15 分别
是 9 种水性热反射隔热涂料的原料配比。 表 5 中的 SURFYNOL GA 、分散剂
5040 、分散剂 Byk184 、消泡剂 NXZ 、 KATHON LXE 、 SKANE M-8 和 BCM 防霉剂
为助剂；三乙胺为 pH 调节剂；钛白粉、氧化铁红、氧化铁黄、耐晒黄、酞青红和酞
青蓝为颜料；空心玻璃微珠和电厂漂珠为空心微珠；沉淀硫酸钡和微细滑石粉为填
料；自制 1 # 乳液、自制 2 # 乳液、自制 4 # 乳液和自制 6 # 乳液分别为按照上
述实施例 1 、实施例 2 、实施例 4 和实施例 6 的原料配方制造的丙烯酸纳米微乳
液； B - 96 乳液和 AC - 261 乳液为常规丙烯酸乳液； TT - 935 增稠剂和 Rh -
278 增稠剂为增稠剂。 上述实施例 7~15 的水性热反射隔热涂料的制造方法仅以实
施例 7 的制造方法为例说明如下。 实施例 7 的水性热反射隔热涂料的制造方法包
括以下步骤： F 在配浆容器中加入软化水、助剂、红外线反射剂和丙烯酸纳米微乳
液，用可调式高速分散机搅拌均匀；其中软化水 215 g ，助剂包括 SURFYNOL GA 、
分散剂 5040 、分散剂 Byk 184 、消泡剂 NXZ 、 KATHON LXE 、 SKANE M - 8 ，
分别为 2.0 g 、 1.5 g 、 2 g 、 0.3 g 、 2 g 、 1 g ，红外线反射剂 0.2
g ，采用实施例 1 的原料配方制造的丙烯酸纳米微乳液 150 g ； G 在步骤 F 中得
到的混合料中加入颜料和填料，用可调式高速分散机搅拌均匀；其中颜料包括钛白
粉、氧化铁红，分别为 150 g 、 1.5 g ，填料包括沉淀硫酸钡和微细滑石粉，分别
为 150 g 、 120 g ； H 将步骤 G 中得到的混合料用球磨机研磨至细度 30 μm 以
下得到色浆； I 在调漆容器中加入步骤 H 中得到的色浆、空心微珠和常规丙烯酸乳
液，用可调式高速分散机搅拌均匀；空心微珠采用空心玻璃微珠，质量为 5 g ，常
规丙烯酸乳液采用 B - 96 乳液，质量为 150 g ； J 在步骤 I 中得到的混合料中
加入增稠剂，用可调式高速分散机搅拌均匀； 增稠剂采用 TT - 935 增稠剂，质量
为 10 g ； K 在步骤 J 中得到的混合料中加入 pH 调节剂，调节 pH 值至
8~10 ； pH 调节剂采用三乙胺，质量为 3 g ； L 将步骤 K 中得到的混合料采用
80 目铜滤网过滤，滤除较大颗粒，得到水性热反射隔热涂料。 上述实施例 7~15
的 9 种水性热反射隔热涂料的性能见表 6 。 |
