TWI860771B - 水性隔熱塗料 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種水性隔熱塗料組成物，其包含：水性樹脂、成膜助劑、及隔熱劑。水性樹脂選自由丙烯酸系樹脂、聚氨酯樹脂、及環氧樹脂所組成的材料群組的至少其中之一。水性樹脂具有不小於5°C的一最低成膜温度。成膜助劑選自由：可塑劑、醇醚類溶劑、醇酯類溶劑、乙二醇單丁醚及二丙二醇丁醚的混合溶劑、及非質子溶劑，所組成的材料群組的至少其中之一。隔熱劑為一水合二氧化矽。
Description
本發明涉及一種塗料，特別是涉及一種水性隔熱塗料。
在現有技術中，傳統的彩色鋼板及汽車烤漆上的塗料大部分是使用溶劑型塗料，並且該塗料是通過高溫烘烤製程進行乾燥。然而，溶劑型塗料在高溫烘烤過程中，常具有溶劑過度揮發從而造成汙染環境的問題。
儘管現有技術於彩色鋼板及汽車烤漆上，也有使用水性塗料來改善溶劑過度揮發的問題。然而，現有的水性塗料在高溫成膜（如：250℃）的過程中，會因為過早成型為塗膜，因此塗膜表面常有針孔、起泡、龜裂、及密著性不佳的問題。
為了配合傳統彩鋼廠的設備，本發明的目的之一在於提供一種改良的水性隔熱塗料，其可在不更動現有的製程設備及製程條件下，取代現有的溶劑型塗料，從而有效地改善了溶劑過度揮發的問題。由於本發明所提供的水性隔熱塗料具有優異的隔熱效果，因此可以達到節能減碳的效果。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種水性隔熱塗料，其包括：一水性樹脂，所述水性樹脂選自由：丙烯酸系樹脂、聚氨酯樹脂、及環氧樹脂，所組成的材料群組的至少其中之一，並且所述水性樹脂具有不小於5°C的一最低成膜温度；一成膜助劑，所述成膜助劑選自由：可塑劑、醇醚類溶劑、醇酯類溶劑、乙二醇單丁醚及二丙二醇丁醚的混合溶劑、及非質子溶劑，所組成的材料群組的至少其中之一；以及一隔熱劑，所述隔熱劑為一水合二氧化矽。
優選地，所述水性樹脂是通過一水性樹脂組成物經過乳化聚合而成；所述水性樹脂組成物包含：水、混合單體、以及乳化劑；並且所述混合單體進一步包含：一第一單體、一第二單體、一第三單體、以及一第四單體；其中，所述第一單體為丙烯酸酯類單體，所述第二單體為含烷基之甲基丙烯酸酯類單體，所述第三單體為含苯乙烯基之單體，且所述第四單體為含羧基之單體。
優選地，水：所述第一單體：所述第二單體：所述第三單體：所述第四單體：所述乳化劑之間的一重量比例是介於110~150：20~50：5~30：15~40：10~35：1~5。
優選地，水：所述第一單體：所述第二單體：所述第三單體：所述第四單體：所述乳化劑之間的所述重量比例是介於120~140：30~45：8~25：20~35：15~30：2~5。
優選地，所述水性樹脂具有不小於25°C的所述最低成膜温度。
優選地，所述水性樹脂具有25°C至45°C的所述最低成膜温度。
優選地，所述成膜助劑具有介於200℃至400℃的一沸點；並且所述成膜助劑具有如下的揮發速度：（1）基於醋酸丁酯的揮發速度為100，所述成膜助劑具有介於0.005~5的一相對揮發速度；或（2）所述成膜助劑於100℃時的揮發速度介於0.1~1.0 g/1000cm
2/h。
優選地，所述水合二氧化矽是通過溶膠凝膠法製備而得，並且為陰離子型粒子；其中，所述陰離子型粒子具有介於30.1~100 m
2/g的一比表面積。
優選地，所述的水性隔熱塗料進一步包括：無機粉體，其選自由二氧化鈦、氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣、磷酸鈣、硫酸鈣、氧化鋁、二氧化鋯、氧化鋅、滑石粉、高嶺土、白雲母、膨脹珍珠岩、及無機色料，所組成的材料群組的至少其中之一。
優選地，基於所述水性隔熱塗料的總重為100 wt%，所述水性樹脂的含量是介於55 wt%至85 wt%，所述成膜助劑的含量是介於2 wt%至20 wt%，並且所述隔熱劑的含量是介於1 wt%至10 wt%。
本發明的有益效果在於，本發明提供的水性隔熱塗料具有減少碳排放量的技術效果，其能取代傳統溶劑型的塗料、且能具有隔熱的功能。另，本發明所提供的水性隔熱塗料特別適合用於高溫乾燥製程。本發明通過水性樹脂及成膜助劑的選用，將原本不適合用於高溫乾燥製程的水性塗料，在不更動製程設備及製程條件的情況下，取代傳統的溶劑型塗料。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明公開的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種材料或者參數，但這些材料或者參數不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一材料與另一材料，或者一參數與另一參數。
[水性隔熱塗料]
本發明實施例提供一種水性隔熱塗料，並且所述水性隔熱塗料可以在不更動現有的製程設備及製程條件下，取代傳統的溶劑型塗料。所述水性隔熱塗料包含：一水性樹脂（water-based resin）、一成膜助劑（film forming aid）、一隔熱劑（heat insulating agent）及無機粉體（inorganic powders）。
＜水性樹脂＞
所述水性樹脂可以例如是選自由丙烯酸系樹脂（acrylic resin）、聚氨酯樹脂（polyurethane resin）及環氧樹脂（epoxy resin），所組成的材料群組的至少其中之一。
進一步地說，所述水性樹脂較佳地具有一最低成膜温度（minimum film forming temperature，MFFT）。所述最低成膜温度不小於5°C、優選不小於25°C、且特優選介於25°C至45°C之間。
需說明的是，本發明實施例中所指的最低成膜溫度（MFFT）為當樹脂塗佈於基材上時，將樹脂均勻聚結的最低溫度。在本實施例中，所述最低成膜溫度是採用ISO 2115的測試方法進行量測。
在本發明的一些實施方式中，所述水性樹脂為丙烯酸系樹脂，並且所述水性樹脂的最低成膜溫度（MFFT）可以通過調配單體的配方而進行調整。舉例而言，所述水性樹脂是通過將水性樹脂組成物經過乳化聚合而成。所述水性樹脂組成物包含：水、混合單體、及乳化劑。所述混合單體進一步包含：一第一單體、一第二單體、一第三單體、及一第四單體。
其中，所述第一單體為丙烯酸酯類單體（acrylic monomer）。所述第二單體為含烷基之甲基丙烯酸酯類單體（alkyl-containing methacrylate monomer）。所述第三單體為含苯乙烯基之單體（styryl-containing monomer）。所述第四單體為含羧基之單體（carboxyl-containing monomer）。
在本發明的一具體實施方式中，所述第一單體為丙烯酸丁酯（butyl acrylate，BA）。所述第二單體為(甲基)丙烯酸甲酯（methyl methacrylate，MMA）。所述第三單體為苯乙烯（styrene monomer，SM）。所述第四單體為甲基丙烯酸（methacrylic acid，MAA）。
進一步地說，所述乳化劑可以例如是選自由：反應型乳化劑、陰離子乳化劑、陽離子乳化劑，所組成的材料群組的至少其中之一。優選地，所述乳化劑為反應型乳化劑（如：SR-10），但本發明不受限於此。
在用量範圍方面，水：第一單體（丙烯酸酯類單體，如BA）：第二單體（含烷基之甲基丙烯酸酯類單體，如MMA）：第三單體（含苯乙烯基之單體，如SM）：第四單體（含羧基之單體，如MAA）：乳化劑之間的一重量比例可以例如是110~150（水）：20~50（第一單體）：5~30（第二單體）：15~40（第三單體）：10~35（第四單體）：1~5（乳化劑）。優選地，所述的重量比例可以例如是120~140（水）：30~45（第一單體）：8~25（第二單體）：20~35（第三單體）：15~30（第四單體）：2~5（乳化劑）。特優選地，所述重量比例可以例如是125~135（水）：33~40（第一單體）：10~20（第二單體）：25~30（第三單體）：20~25（第四單體）：3~5（乳化劑）。
根據上述配置，所述水性樹脂具有不小於5°C的最低成膜温度、優選不小於25°C、且特優選介於25°C至45°C之間。
值得一提的是，在上述混合單體中，所述第一單體（丙烯酸酯類單體）為提供聚合物低玻璃轉移溫度（低Tg）特性的單體，其能使得樹脂塗膜具優異的密著性。所述第二單體（(甲基)丙烯酸酯類單體）為提供聚合物高玻璃轉移溫度（高Tg）特性的單體，其能提升水性樹脂的最低成膜溫度。所述第三單體（含苯乙烯基之單體）為疏水性單體，其與水分子間具有極性差異，可以使樹脂塗膜具優異的泡水耐刮性。
所述第四單體（含羧基之單體）的分子鏈在水相環境中解離後帶有負電荷，其可以與無機粉體（如：TiO
2）的正電荷結合，使得無機粉體能分散且穩固在樹脂塗膜中，使樹脂塗膜具有優異的耐刮性，不易掉粉。另外，所述第四單體的分子結構具有羧基。所述第四單體的羧基能與水性樹脂架橋劑產生作用，以使得所述樹脂塗膜能形成網狀結構，從而使得樹脂塗膜的機械強度能被提升。
另，值得一提的是，所述水性樹脂的最低成膜温度調控在上述的範圍可以使得水性隔熱塗料在高溫乾燥的製程下不會太早成型。水性隔熱塗料中的水分及添加劑在高溫下仍可以逸出，以使樹脂塗膜表面變得平整，從而有效改善現有技術中，塗膜表面容易產生針孔、起泡、龜裂、及密著性不佳等問題。
＜成膜助劑＞
所述成膜助劑能協助提升水性隔熱塗料的成膜性，並且可輔助避免塗料水性隔熱塗料乾燥時發生龜裂及破損的情況。
在本發明的一些實施方式中，所述成膜助劑是選自由：可塑劑（plasticizer）、醇醚類溶劑（alcohol ether solvent）、醇酯類溶劑（alcohol ester solvent）、乙二醇單丁醚及二丙二醇丁醚的混合溶劑（mixed solvent of ethylene glycol monobutyl ether and dipropylene glycol butyl ether）、及非質子溶劑（aprotic solvent），所組成的材料群組的至少其中之一。
值得一提的是，所述成膜助劑具有介於200℃至400℃的一沸點（boiling point）、且優選介於225℃至375℃。另外，基於醋酸丁酯（butyl acetate）的揮發速度為100，所述成膜助劑具有介於0.005~5的一相對揮發速度（relative evaporation rate）、且優選介於0.01~3。或者，所述成膜助劑於100℃時的揮發速度介於0.1~1.0 g/1000 cm
2/h、且優選介於0.5~0.8 g/1000 cm
2/h。
舉例而言，所述成膜助劑可選用2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇雙異丁酸酯（2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol di-isobutyrate，產品TXIB™），為一種可塑劑，具有281℃的沸點，且於100℃時具有0.674 (g/1000 cm
2)/h的揮發速度。
在一實施方式中，所述成膜助劑可選用對苯二甲酸二辛酯（dioctyl terephthalate，DOTP），其為一種可塑劑，具有375℃的沸點，並且相對揮發速度為0.01（基於醋酸丁酯的揮發速度為100）。
在一實施方式中，所述成膜助劑可選用二乙二醇單己醚（diethylene glycol monohexyl ether，DEGME），其為一種醇醚類溶劑，其具有259℃的沸點，並且相對揮發速度為1（基於醋酸丁酯的揮發速度為100）。
在一實施方式中，所述成膜助劑可選用三乙二醇單丁醚（triethylene glycol monobutyl ether，TEGME），其為一種醇醚類溶劑，具有275℃的沸點，並且相對揮發速度為0.06（基於醋酸丁酯的揮發速度為100）。
在一實施方式中，所述成膜助劑可選用Texanol™醇酯，為一種醇酯類溶劑，具有254℃的沸點，且相對揮發速度為0.2（基於醋酸丁酯的揮發速度為100）。
在一實施方式中，所述成膜助劑可選用Optifilm™增強劑 300（Optifilm™ enhancer 300，OE300），具有281℃的沸點，並且相對揮發速度為0.04（基於醋酸丁酯的揮發速度為100）。
在一實施方式中，所述成膜助劑可選用1,3-二甲基-2-咪唑啉酮（1,3-dimethyl-2-imidazolidinone，DMI），其為一種非質子溶劑，具有225℃的沸點，並且相對揮發速度為3（基於醋酸丁酯的揮發速度為100）。
又或者，所述成膜助劑可依照需求選用Texanol™ 酯醇、乙二醇單丁醚（ethylene glycol monobutyl ether，BCS）、及二（2-乙基己基）對苯二甲酸酯（Di(2-ethylhexyl) terephthalate，DEHT）的至少其中之一。
值得一提的是，在本發明的較佳實施方式中，上述的成膜助劑可以例如為同時選用兩種助劑以上的複合助劑。舉例而言，所述成膜助劑可以例如為同時選用TXIB及DOTP的複合助劑；或為同時選用DEGME及OE300的複合助劑。另外，兩種溶劑之間的體積比例範圍可以例如是30~70：30~70，並且優選為40~60：40~60，但本發明不受限於此。
另外，值得一提的是，所述成膜助劑於水性隔熱塗料中的含量是介於2 wt%至20 wt%之間，以使得所述水性隔熱塗料具有較佳的成膜效果。若所述成膜助劑的含量低於2 wt%，則所述水性隔熱塗料無法達到成膜效果。若所述成膜助劑的含量高於20 wt%，則所述水性隔熱塗料容易分層或膠化。
再者，所述成膜助劑具有相對高的沸點及相對低的揮發速度，因此，所述成膜助劑在高溫乾燥製程下仍然不會完全揮發，並且在高溫下仍可以逸出，使樹脂塗膜表面變得平整，從而輔助改善現有技術中，塗膜表面容易產生針孔、起泡、龜裂、及密著性不佳等問題。
＜隔熱劑＞
所述隔熱劑為通過溶膠凝膠法製備而得的二氧化矽（silicon dioxide），並且優選為一水合二氧化矽（hydrated silica）。
在本發明的一些實施方式中，所述溶膠-凝膠法製備的二氧化矽為陰離子型粒子。所述陰離子型粒子具有介於30.1~100 m
2/g間的一比表面積（specific surface area）。
另，所述陰離子型粒子可懸浮於鈉離子溶液或銨離子溶液中，並且上述溶液的酸鹼值（pH值）較佳是控制在pH9至pH10間，以維持溶液的穩定性及粒子的分散性。
根據上述配置，將所述隔熱劑導入水性隔熱塗料，能有效提升所述水性隔熱塗料的隔熱性能。
＜無機粉體＞
所述無機粉體可以例如是選自由：二氧化鈦（TiO
2）、氫氧化鋁（Al(OH)
3）、氫氧化鎂（Mg(OH)
2）、碳酸鈣（CaCO
3）、磷酸鈣（Ca
3(PO
4)
2）、硫酸鈣（CaSO
4）、氧化鋁（Al
2O
3）、二氧化鋯（ZrO
2）、氧化鋅（ZnO）、滑石粉（Mg
3Si
4O
10(OH)
2）、高嶺土（Al
2Si
2O
5(OH)
4）、白雲母（MICA）、膨脹珍珠岩、以及其它的無機色料，所組成的材料群組的至少其中之一。
在本發明的一些實施方式中，所述無機粉體的一粒徑介於0.08微米至3微米之間，且優選介於0.1微米至0.3微米間。若無機粉體的粒徑過大，則無機粉體無法以攪拌均勻分散。若無機粉體的粒徑過小，則觸變性過高，造成攪拌不均。
＜各成份含量範圍＞
以所述水性隔熱塗料的總重為100 wt%，所述水性樹脂的含量是介於55 wt%至85 wt%之間、優選介於60 wt%至80 wt%之間、且特優選介於62 wt%至75 wt%之間。所述成膜助劑的含量是介於2 wt%至20 wt%之間、優選介於3 wt%至15 wt%之間、且特優選介於5 wt%至15 wt%之間。
所述隔熱劑的含量是介於1 wt%至10 wt%之間、優選介於2 wt%至8 wt%之間、且特優選介於3 wt%至6 wt%之間。所述無機粉體的含量是介於5 wt%至25 wt%之間、優選介於10 wt%至20 wt%之間、且特優選介於13 wt%至17 wt%之間。
本發明的有益效果在於，本發明實施例水性隔熱塗料具有減少碳排放量的技術效果，能取代傳統溶劑型的塗料、並且能具有隔熱的功能。所述水性隔熱塗料特別適合用於高溫乾燥製程（250℃）。本發明實施例通過水性樹脂及成膜助劑的選用，將原本不適合用於高溫乾燥製程的水性塗料，以在不更動製程設備及製程條件的情況下，取代傳統的溶劑型塗料。
[實驗數據及測試結果]
以下，參照以下實驗數據及測試結果詳細說明本發明之內容。然而，以下例子僅作為幫助了解本發明，本發明的範圍並不限於這些例子。其中，實施例1~3為能佐證本發明技術效果的組別，比較例1為測試結果較差的組別。其中，以下先依照水性樹脂例1~3製備具有不同最低成膜溫度MFFT的水性樹脂，以將該些樹脂分別使用於實施例1~3。
＜水性樹脂例1＞參照表1的水性樹脂例1的配方，將130重量份的純水、40重量份的丙烯酸丁酯(BA)、10重量份的(甲基)丙烯酸甲酯(MMA)、30重量份的苯乙烯(SM)、20重量份的甲基丙烯酸(MAA)、及4重量份的乳化劑（反應型乳化劑SR-10），利用攪拌機均勻混合以形成預乳液；而後將預乳液加入到反應槽內進行乳化反應，並且最終製備具有最低成膜溫度MFFT為25℃的水性樹脂。其中，所述最低成膜溫度的定義已於上文說明，在此不再贅述。
＜水性樹脂例2＞參照表1的水性樹脂例2的配方，將130重量份的純水、35重量份的丙烯酸丁酯(BA)、20重量份的(甲基)丙烯酸甲酯(MMA)、25重量份的苯乙烯(SM)、20重量份的甲基丙烯酸(MAA)、及4重量份的乳化劑（反應型乳化劑SR-10），利用攪拌機均勻混合以形成預乳液；而後將預乳液加入到反應槽內進行乳化反應，並且最終製備具有最低成膜溫度MFFT為30℃的水性樹脂。
＜水性樹脂例3＞參照表1的水性樹脂例3的配方，將130重量份的純水、33重量份的丙烯酸丁酯(BA)、16重量份的(甲基)丙烯酸甲酯(MMA)、26重量份的苯乙烯(SM)、25重量份的甲基丙烯酸(MAA)、及4重量份的乳化劑（反應型乳化劑SR-10），利用攪拌機均勻混合以形成預乳液；而後將預乳液加入到反應槽內進行乳化反應，並且最終製備具有最低成膜溫度MFFT為40℃的水性樹脂。
[表1-水性樹脂配方及樹脂物性]
| 項目 | 水性樹脂例1 | 水性樹脂例2 | 水性樹脂例3 | |
| 水性樹脂配方及物性 | 純水用量(重量份) | 130 | 130 | 130 |
| 第一單體- 丙烯酸丁酯(BA)用量(重量份) | 40 | 35 | 33 | |
| 第二單體- (甲基)丙烯酸甲酯(MMA)用量(重量份) | 10 | 20 | 16 | |
| 第三單體- 苯乙烯(SM)用量(重量份) | 30 | 25 | 26 | |
| 第四單體- 甲基丙烯酸(MAA)用量(重量份) | 20 | 20 | 25 | |
| 乳化劑用量(重量份) | 4.0 | 4.0 | 4.0 | |
| 最低成膜溫度MFFT(℃) | 25 | 30 | 40 |
＜實施例1＞實施例1採用的水性樹脂為水性樹脂例1製備的具有最低成膜溫度MFFT為25℃的水性樹脂。實施例1參照表2水性隔熱塗料配方，調配水性隔熱塗料，其包含：72 wt%的水性樹脂、5 wt%的成膜助劑、5 wt%的隔熱劑、17 wt%的無機粉體、及1 wt%的其它助劑(分散劑、架橋劑)。而後，將水性隔熱塗料以250μm的塗佈棒，塗佈於150μm的PET膜及鋼板，置於室溫下乾燥24小時，以形成水性隔熱塗層，而後進行各項物性評估。
＜實施例2＞實施例2採用的水性樹脂為水性樹脂例2製備的具有最低成膜溫度MFFT為30℃的水性樹脂。實施例2參照表2水性隔熱塗料配方，調配水性隔熱塗料，其包含：75 wt%的水性樹脂、8 wt%的成膜助劑、3 wt%的隔熱劑、13 wt%的無機粉體、及1 wt%的其它助劑(分散劑、架橋劑)。而後，將水性隔熱塗料以上述方式塗佈於PET膜及鋼板，乾燥後塗層進行物性評估。
＜實施例3＞實施例3採用的水性樹脂為水性樹脂例3製備的具有最低成膜溫度MFFT為40℃的水性樹脂。實施例3參照表2水性隔熱塗料配方，調配水性隔熱塗料，其包含：62 wt%的水性樹脂、15 wt%的成膜助劑、6 wt%的隔熱劑、16 wt%的無機粉體、及1 wt%的其它助劑(分散劑、架橋劑)。而後，將水性隔熱塗料以上述方式塗佈於PET膜及鋼板，乾燥後塗層進行物性評估。
＜比較例1＞比較例1採用的水性樹脂為市售的丙烯酸系水性樹脂（P-60產協公司製造，MFFT為0°C）。比較例1參照表2的水性隔熱塗料配方調配水性隔熱塗料。而後，將水性隔熱塗料以上述方式塗佈於PET膜及鋼板，乾燥後塗層進行各項物性評估。
物性評估的項目及測試方法描述如下。
＜塗層外觀＞對經過室溫下乾燥24小時的塗層樣品進行外觀的觀察，以評估其外觀是否平滑，或者有凹凸不平的情況發生。
＜280℃乾燥外觀＞因應水性隔熱塗料應用於工業產品，產線以高溫高速下進行塗膜塗製，將上述水性隔熱塗料塗佈於鋼板後且經過室溫下乾燥24小時的塗層樣品，進一步置入烘箱，以280℃的高溫乾燥1分鐘，而後評估其外觀是否正常，或者有起泡、破裂、脫落等異常情況發生。
＜隔熱溫差℃＞依據JG/T 235-2014標準方法，對上述經過280℃高溫乾燥的塗層樣品進行隔熱溫差(℃)測試。
＜200g落球測試＞利用落球衝擊試驗機，將200公克的鋼球，以預定的落球高度（如100公分）自由落在上述經過280℃高溫乾燥的塗層樣品，以觀察是否有塗膜脫落的情況發生。
＜MEK擦拭100次＞ 以紗布用MEK（甲乙酮）浸濕，並利用摩擦試驗機，對上述經過280℃高溫乾燥的塗層樣品來回擦拭100次，而後觀察是否有塗膜脫落的情況發生。
[表2-水性隔熱塗料配方及塗層測試結果]
| 實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 比較例1 | ||
| 水性隔熱塗料的配方 | 水性樹脂 含量(wt%) | 72 | 75 | 62 | 73 |
| 水性樹脂 最低成膜溫度( °C) | 25 | 30 | 40 | 0 | |
| 成膜助劑 含量(wt%) | 5 | 8 | 15 | 3 | |
| 成膜助劑 材料種類 | TXIB+DOTP (體積比1:1) | DEGME+OE300 (體積比1:1) | TXIB+DOTP (體積比1:1) | TXIB+BCS (體積比1:1) | |
| 隔熱劑含量(wt%) | 5 | 3 | 6 | 5 | |
| 隔熱劑材料種類 | 水合二氧化矽 | 水合二氧化矽 | 水合二氧化矽 | 水合二氧化矽 | |
| 無機粉體 含量(wt%) | 17 | 13 | 16 | 18 | |
| 無機粉體 材料種類 | 二氧化鈦TiO 2白雲母MICA (重量比1:1) | 二氧化鈦TiO 2碳酸鈣CaCO 3(重量比1:1) | 二氧化鈦TiO 2氧化鋁Al 2O 3(重量比1:1) | 二氧化鈦TiO 2白雲母MICA (重量比1:1) | |
| 助劑含量(wt%) | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 測試結果 | 塗層外觀 | 平滑 | 平滑 | 平滑 | 平滑 |
| 280℃乾燥外觀 | 正常 | 正常 | 正常 | 部份起泡 | |
| 隔熱溫差℃ | 10 | 8 | 10 | 5 | |
| 200g落球測試 | 塗膜正常 | 塗膜正常 | 塗膜正常 | 塗膜脫落 | |
| MEK擦拭100次 | 塗膜正常 | 塗膜正常 | 塗膜正常 | 塗膜脫落 |
[測試結果討論]
依據上述測試結果可以得知，經實施例1~3製備的水性隔熱塗層以280℃的高溫乾燥1分鐘，其塗層表面外觀皆正常，無任何的起泡、破裂、脫落等異常情況發生。將經過高溫乾燥的水性隔熱塗層進行隔熱溫差測試，可以得到8~10℃的隔熱溫差。將上述水性隔熱塗層進行200g落球測試，測試結果皆為塗膜正常，並無塗膜脫落的情況發生。將上述水性隔熱塗層進行MEK擦拭100次，測試結果皆為塗膜正常，並無塗膜脫落的情況發生。也就是說，經實施例1~3製備的水性隔熱塗層可以經過高溫乾燥，且具有優異的隔熱性、耐衝擊性、及耐溶劑性。此結果說明使用特定最低成膜溫度範圍的水性樹脂，可以有效改善高溫乾燥製成後外觀異常的狀態，並且可以維持良好的物性。
經過比較例1製備的水性隔熱塗層以280℃的高溫乾燥1分鐘，其塗層表面外觀部份起泡，出現異常狀況。將經高溫乾燥的水性隔熱塗層進行隔熱溫差測試，可以得到5℃的隔熱溫差，隔熱效果較實施例1~3差。將上述水性隔熱塗層進行200g落球測試，其測試結果為塗膜脫落。將上述水性隔熱塗層進行MEK擦拭100次，測試結果皆為塗膜脫落。也就是說，比較例1製備的水性隔熱塗層不耐高溫乾燥，並且相關物性結果皆不理想。
[實施例的有益效果]
本發明的有益效果在於，本發明實施例所提供的水性隔熱塗料具有減少碳排放量的技術效果，其能取代傳統溶劑型的塗料、且能具有隔熱的功能。
另，本發明實施例提供的水性隔熱塗料特別適合用於高溫乾燥製程（250℃）。本發明實施例通過水性樹脂以及成膜助劑的選用，將原本不適合用於高溫乾燥製程的水性塗料，在不更動製程設備及製程條件的情況下，取代傳統的溶劑型塗料。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
Claims (6)
- 一種水性隔熱塗料，其包括：一水性樹脂，所述水性樹脂選自由：丙烯酸系樹脂、聚氨酯樹脂、及環氧樹脂，所組成的材料群組的至少其中之一，並且所述水性樹脂具有介於25℃至45℃之間的一最低成膜温度；一成膜助劑，所述成膜助劑選自由：可塑劑、醇醚類溶劑、醇酯類溶劑、乙二醇單丁醚及二丙二醇丁醚的混合溶劑、及非質子溶劑，所組成的材料群組的至少其中之一；以及一隔熱劑，所述隔熱劑為一水合二氧化矽；其中，所述水性樹脂是通過一水性樹脂組成物經過乳化聚合而成；所述水性樹脂組成物包含：水、混合單體、以及乳化劑；並且所述混合單體是由一第一單體、一第二單體、一第三單體、以及一第四單體組成；其中，所述第一單體為丙烯酸酯類單體，所述第二單體為含烷基之甲基丙烯酸酯類單體，所述第三單體為含苯乙烯基之單體，並且所述第四單體為含羧基之單體；其中，水：所述第一單體：所述第二單體：所述第三單體：所述第四單體：所述乳化劑之間的一重量比例是介於110~150：20~50：5~30：15~40：10~35：1~5。
- 如請求項1所述的水性隔熱塗料，其中，水：所述第一單體：所述第二單體：所述第三單體：所述第四單體：所述乳化劑之間的所述重量比例是介於120~140：30~45：8~25：20~35：15~30：2~5。
- 如請求項1所述的水性隔熱塗料，其中，所述成膜助劑具有 介於200℃至400℃的一沸點；並且所述成膜助劑具有如下的揮發速度：(1)基於醋酸丁酯的揮發速度為100，所述成膜助劑具有介於0.005~5的一相對揮發速度；或(2)所述成膜助劑於100℃時的揮發速度介於0.1~1.0g/1000cm2/h。
- 如請求項1所述的水性隔熱塗料，其中，所述水合二氧化矽是通過溶膠凝膠法製備而得，並且為陰離子型粒子；其中，所述陰離子型粒子具有介於30.1~100m2/g的一比表面積。
- 如請求項1所述的水性隔熱塗料，其進一步包括：無機粉體，其選自由二氧化鈦、氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣、磷酸鈣、硫酸鈣、氧化鋁、二氧化鋯、氧化鋅、滑石粉、高嶺土、白雲母、膨脹珍珠岩、及無機色料，所組成的材料群組的至少其中之一。
- 如請求項1至請求項5中任一項所述的水性隔熱塗料，其中，基於所述水性隔熱塗料的總重為100wt%，所述水性樹脂的含量是介於55wt%至85wt%，所述成膜助劑的含量是介於2wt%至20wt%，並且所述隔熱劑的含量是介於1wt%至10wt%。
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