本發明涉及一種隔熱反射涂料，尤其涉及到一種水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料，能有效反射95％以上來自太陽的熱量，其適用于廠房、倉庫、化工罐體、混泥土屋面的隔熱保護，屬于功能涂料技術領域。
背景技術：
能源是人類社會生存和發展的前提和基礎，它是經濟的發展的原動力，隨著科學技術的進步，全球經濟的快速發展，人類社會對能源需求量的日益增加，而能源的快速消耗，造成了全球氣候變暖，溫室效應愈演愈嚴重，氣溫越來越高。因此，如何開發新的綠色能源以及提高能源利用率己成為世界性課題。
目前，建筑能耗每年約占全國能耗的35％左右，如何降低建筑能耗成為節能研究中最亟待解決的問題。在建筑隔熱材料中，隔熱涂層因施工簡單，操作方便、隔熱效果較好等優點而備受人們關注。建筑物、糧倉、儲油罐、臨時廠房、工業設備等長時間暴露在陽光下，其在陽光的照射下外表面溫度升高，尤其在夏天，由于外表面溫度的升高，會有大量的熱量傳入室內，這將影響里面人的生活狀態，為降低室內溫度，人們會采用空調等設施降溫，但這會造成能源大量消耗；而對于物品來說，由于受高溫影響，其物理、化學性質等會改變，特別是儲油罐等化工產品設施，嚴重時會發生爆炸等危險情況。對此，人們紛紛研究太陽熱反射涂料，以減少覆蓋物對陽光能量的吸收從而降低其表面溫度。
而目前溶劑型反射隔熱涂料仍占一部分的市場份額。雖然其在涂膜強度和伸長率等物理性能方面比較突出，但是其含有大量的VOC，對環境造成很大污染，且不符合國家可持續發展的發展戰略，特別是應用在建筑領域，不利于用戶的健康。
盡管我國在反射隔熱涂料領域中已公布了很多專利，有水性的，有溶劑型的，但其或多或少會存在一些問題，如：反射率比較低、與基面的粘結力不夠、導熱系數高、易粉化、防水抗污效果差、耐久性差、對環境有污染、壽命較短等缺點。
而一些反射隔熱涂料剛開始效果較好，但由于經歷日曬雨淋而造成涂料表面發生變化，外界環境中的污染物(包括灰塵、有機污染物等)附著在其表面上，從而影響其反射隔熱性能和外觀。因而，耐沾污性也是考察涂層體系性能的重要指標之一。
因此，為避免上述技術問題，有必要提供一種新型的具有自潔能力的納米反射隔熱涂料，以克服現有技術中的所述缺陷，其在鋼瓦、鐵皮房、基站、化工罐體，建筑混凝土屋頂、面具有廣泛的應用前景。
技術實現要素：
本發明是針對建筑外墻在反射隔熱性能以及抗污防水性能方面的需求，提供一種水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料，該涂料能夠高效反射太陽光能量，從而降低外墻對熱量的積累，增大室內和室外的溫差，本發明一種水性自潔納米石墨烯隔熱反射涂料采用納米技術，其具有很低的傳熱系數，從而可以達到優良的保溫隔熱效果。同時為解決對太陽光能量的反射長期有效性，本發明的涂料具有自潔性，耐老化性、耐沾污能力強，能長時間保持墻面干凈、光滑。
本發明的目的旨在提供一種水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料。
為了解決上面所述的技術問題，本發明采取以下技術方案，本發明涉及一種水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料，按重量百分比計，其組成為：石墨烯改性水性氟醇酸樹脂乳液10.0～18.0份、純丙或硅丙乳液10.0～20.0份、潤濕劑0.1～0.5份、分散劑0.5～2.5份、消泡劑0.1～0.6份、pH調節劑0.1～0.5份、填料15.0～25.0份、流平劑0.1～0.5份、殺菌劑0.1～0.3份、增稠劑0.1～1.0份、防凍劑1.0～5.0份、埃康粉10.0～20.0份、鈦白粉10.0～20.0份、納米二氧化硅1.0～5.0份、成膜助劑1.0～5.0份、遮蓋聚合物3.0～8.0份、去離子水10.0～35.0份。
所述的防凍劑是乙二醇，也可以是丙二醇或是兩者的組合。
所述的消泡劑、殺菌劑、分散劑、潤濕劑、pH調節劑、增稠劑、成膜助劑、流平劑、成膜助劑為水性涂料常規的試劑。
所述的埃康粉為一種新型的納米隔熱功能粉體，具有優異的太陽反射率、紅外發射率，其反射功能、隔熱效率、隔熱持久性比傳統的方法更明顯優勢。
所述的遮蓋聚合物是一種不成膜的水性乳液聚合物，具有球狀中空的結構，其外売為玻璃化溫度很高的聚合物，平均粒徑0.33～1.0μm，中間孔穴充滿水。在涂料干燥過程中，水通過聚合物外殼蒸發，留下空氣空隙。由于空氣與周圍聚合物的折射指數不同，使得光照得到有效的散射，從而提高了漆膜的遮蓋力，改善涂膜的耐沾污性、耐擦洗性和戶外保色性。
本發明所述的一種石墨烯改性水性氟醇酸樹脂，基于申請的發明專利“一種石墨烯改性水性氟醇酸樹脂”，主要由植物油類脂肪酸、有機酸酐、多元醇、多元酸、氟烯類單體、丙烯酸類單體、二羥甲基丙酸、多異氰酸酯、石墨烯、中和劑和去離子水組成。
所述的石墨烯改性水性氟醇酸樹脂，其特征在于：按重量百分比計，其組成為：植物油脂肪酸4.0～10.0份、有機酸酐2.0～5.0份、多元酸3.0～6.0份、多元醇2.0～8.0份、二甲苯1.5～5.0份、苯甲酸1.0～4.0份、二羥甲基丙酸1.0～2.5份、丙酮2.0～5.0份、氟烯類單體2.0～5.0份、石墨烯1.5～5.0份、多異氰酸酯4.0～10.0份、丙烯酸類單體2.0～6.0份、中和劑1.5～4.0份、二月桂酸二丁基錫0.02～0.08份、偶氮二異丁腈0.04～0.1份、去離子水40.0～60.0份。
其中，所述的丙烯類單體為丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸環己酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙基庚基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂醇酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、環三羥甲基丙烷甲縮醛丙烯酸酯、丙烯酸四氫糠醇酯、甲基丙烯酸四氫糠醇酯中的一種或幾種的組合；根據樹脂功能的要求可以采用軟硬不同比例的單體進行搭配使用。
所述的氟烯類單體為丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟異丙酯、甲基丙烯酸六氟異丙酯、丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸八氟戊酯、全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基甲基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、全氟烷基乙基丙烯酸酯、全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯中的一種或幾種的組合。
所述的有機酸酐為苯酐、乙酸酐、馬來酸酐中的一種或幾種的組合。
所述多元醇為乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、二縮二乙二醇、一縮二丙二醇、三羥甲基丙烷、甘油、三羥甲基乙烷、季戊四醇、木糖醇、山梨醇中的一種或幾種的組合。
所述的多元酸為鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、已二酸、癸二酸中的一種或幾種的組合。
所述的石墨烯為含羥基的氧化石墨烯，由Hummers法、Staudemaier法、電化學法或Brodie法制備；進一步地，為Hummers法制備的氧化石墨烯。
所述的植物油脂肪酸為精制亞麻油、大豆油、蓖麻油、妥爾油、椰子油、菜籽油中的一種或幾種的組合。
所述的中和劑為三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的一種或幾種的組合。
所述的多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯TDI、異佛爾酮二異氰酸酯IPDI、六亞甲基二異氰酸酯HDI、苯二亞甲基二異氰酸酯XDI、環己烷二亞甲基二異氰酸酯H6XDI、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯TMXDI中的一種或幾種的組合。
本發明所述的石墨烯改性水性氟醇酸樹脂的制備方法，包括以下步驟：
a、將氧化石墨烯和二羥甲基丙酸加入帶有溫度計、冷凝管、攪拌器的四口反應器中，在攪拌下，于60～70℃勻速滴加多異氰酸酯，滴加時間為1h，然后繼續升溫至80℃，保溫反應2h，即得到活性中間體A，待用；
b、在帶有攪拌、滴液裝置的反應器中，按配方要求加入丙烯酸類單體、氟烯類單體和催化劑偶氮二異丁腈，攪拌均勻得一單體混合物B；
c、在裝有溫度計、冷凝管、分水器、攪拌器的四口反應器中，按配方重量百分比，依次加入植物油脂肪酸、有機酸酐、多元醇、多元酸、二甲苯和苯甲酸，加熱升溫至140℃，開慢速攪拌，1h后升溫至180℃，保溫約2h，當出水很少時，繼續升溫至210～220℃，1h后測定其酸值，當酸值達到理論設計值時，真空下蒸除溶劑；降溫至80℃，加入催化劑二月桂酸二丁基錫，在攪拌下，勻速滴加活性中間體A，滴加完畢繼續反應2h，加適量丙酮調節粘度，測定NCO含量，當NCO含量接近理論設計值時，降溫至50℃以下，加入中和劑，攪拌0.5h，加入配方量的去離子水，過濾，脫丙酮，得到石墨烯改性的醇酸樹脂C；
d、將石墨烯改性的醇酸樹脂C加入反應器，升溫至82℃，在攪拌下，勻速滴加單體混合物B，滴加時間為3～5h；滴加完畢繼續升溫至85℃，保溫反應1h，降溫，過濾，得到一種石墨烯改性水性氟醇酸樹脂。
一種水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料，其制備工藝如下：按重量比例計，在400～600r/min轉速下加入去離子水、潤濕劑、分散劑、填料、埃康粉、納米二氧化硅、鈦白粉，攪拌15min，然后在1000～1200r/min轉速下高速分散20min；然后在400～600r/min轉速下加入石墨烯改性水性氟醇酸樹脂、純丙或硅丙乳液、遮蓋聚合物、抗凍劑、成膜助劑、pH調節劑、流平劑、消泡劑、殺菌劑、增稠劑，繼續攪拌10～20min至均勻，過濾包裝。
本發明的一種水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料，其表面張力低、疏水性好、耐老化性強、交聯密度高、耐腐蝕性能好，具有優異的太陽反射率、紅外發射率，其反射功能、隔熱效率、隔熱持久性優于傳統的隔熱反射涂料，而且還有效提高涂膜的耐沾污性、耐擦洗性、自潔性和戶外保色性；廣泛用于廠房、倉庫、化工罐體、混泥土屋面的隔熱保護。
具體實施方式
下面結合實施例對本申請作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋相關發明，而非對該發明的限定。
實施例1
一種隔熱反射涂料用的石墨烯改性水性氟醇酸樹脂，制備工藝如下：
a、將氧化石墨烯2.0份和二羥甲基丙酸2.0份加入帶有溫度計、冷凝管、攪拌器的四口反應器中，攪拌條件下于60～70℃勻速滴加多異氰酸酯8.0份，滴加時間為1h，然后繼續升溫至80℃，保溫反應2h，即得到活性中間體A；
b、在帶有攪拌、滴液裝置的反應器中，按配方要求加入丙烯酸類單體4.0份、氟烯類單體3.0份和催化劑偶氮二異丁腈0.07份，攪拌均勻得一單體混合物B；
c、在裝有溫度計、冷凝管、分水器、攪拌器的四口反應器中，按配方重量百分比，依次加入植物油脂肪酸8.0份、苯酐2.5份、新戊二醇4.0份、間苯二甲酸3.5份、二甲苯3.0份和苯甲酸2.5份，加熱升溫至140℃，開慢速攪拌，1h后升溫至180℃，保溫約2h，當出水很少時，繼續升溫至210～220℃，1h后測定其酸值，當酸值達到理論設計值時，真空下蒸除溶劑；降溫至80℃，加入催化劑二月桂酸二丁基錫0.03份，在攪拌下，勻速滴加活性中間體A，滴加完畢繼續反應2h，加丙酮3.0份調節粘度，測定NCO含量，當NCO含量接近理論設計值時，降溫至50℃以下，加入中和劑2.0份，攪拌0.5h，加入去離子水52.4份，過濾，脫丙酮，得到石墨烯改性的醇酸樹脂C；
d、將石墨烯改性的醇酸樹脂C加入反應器，升溫至82℃，在攪拌下，勻速滴加單體混合物B，滴加時間為3～5h；滴加完畢繼續升溫至85℃，保溫反應1h，降溫，過濾，得到一種石墨烯改性水性氟醇酸樹脂D。
實施例2
一種隔熱反射涂料用的石墨烯改性水性氟醇酸樹脂，制備工藝如下：
a、將氧化石墨烯3.5份和二羥甲基丙酸1.5份加入帶有溫度計、冷凝管、攪拌器的四口反應器中，攪拌條件下于60～70℃勻速滴加多異氰酸酯9.5份，滴加時間為1h，然后繼續升溫至80℃，保溫反應2h，即得到活性中間體E；
b、在帶有攪拌、滴液裝置的反應器中，按配方要求加入丙烯酸類單體3.5份、氟烯類單體2.5份和催化劑偶氮二異丁腈0.06份，攪拌均勻得一單體混合物F；
c、在裝有溫度計、冷凝管、分水器、攪拌器的四口反應器中，按配方重量百分比，依次加入植物油脂肪酸9.5份、苯酐2.5份、新戊二醇5.5份、間苯二甲酸4.0份、二甲苯3.5份和苯甲酸2.5份，加熱升溫至140℃，開慢速攪拌，1h后升溫至180℃，保溫約2h，當出水很少時，繼續升溫至210～220℃，1h后測定其酸值，當酸值達到理論設計值時，真空下蒸除溶劑；降溫至80℃，加入催化劑二月桂酸二丁基錫0.04份，在攪拌下，勻速滴加活性中間體E，滴加完畢繼續反應2h，加丙酮4.5份調節粘度，測定NCO含量，當NCO含量接近理論設計值時，降溫至50℃以下，加入中和劑1.5份，攪拌0.5h，加入去離子水45.9份，過濾，脫丙酮，得到石墨烯改性的醇酸樹脂G；
d、將石墨烯改性的醇酸樹脂G加入反應器，升溫至82℃，在攪拌下，勻速滴加單體混合物F，滴加時間為3～5h；滴加完畢繼續升溫至85℃，保溫反應1h，降溫，過濾，得到一種石墨烯改性水性氟醇酸樹脂H。
實施例3
一種水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料，其制備工藝如下：按配方重量比例計，在400～600r/min轉速下加入去離子水19.6份、潤濕劑0.2份、分散劑1.5份、高嶺土4.5份、碳酸鈣12.0份、埃康粉12.0份、納米二氧化硅1.8份、鈦白粉15.0份、pH調節劑0.1份，攪拌15min，然后在1000～1200r/min轉速下高速分散20min；然后在400～600r/min速度下加入石墨烯改性水性氟醇酸樹脂D12.0份、純丙乳液12.0份、優創E遮蓋聚合物4.5份、丙二醇2.0份、醇酯十二2.0份、流平劑0.1份、消泡劑0.2份、增稠劑0.3份、殺菌劑0.2份，繼續攪拌10～20min至均勻，過濾包裝。
實施例4
一種水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料，其制備工藝如下：按配方重量比例計，在400～600r/min轉速下加入去離子水22.4份、潤濕劑0.2份、分散劑2.0份、硅鈣土5.0份、碳酸鈣15.0份、埃康粉10.0份、納米二氧化硅1.5份、鈦白粉12.0份、pH調節劑0.1份，攪拌15min，然后在1000～1200r/min轉速下高速分散20min；然后在400～600r/min速度下加入石墨烯改性水性氟醇酸樹脂H 12.0份、硅丙乳液10.0份、優創E遮蓋聚合物5.0份、丙二醇2.0份、醇酯十二2.0份、流平劑0.1份、消泡劑0.2份、增稠劑0.3份、殺菌劑0.2份，繼續攪拌10～20min至均勻，過濾包裝。
按照相關標準，對本發明的水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料進行性能檢測，其性能指標如表1所示。
表1水性自潔型石墨烯改性納米隔熱反射涂料性能技術指標
以上描述僅為本申請的較佳實施例以及對所運用技術原理的說明；本領域技術人員應當理解，本申請中所涉及的發明范圍，并不限于上述技術特征的特定組合而成的技術方案，同時也應涵蓋在不脫離所述發明構思的情況下，由上述技術特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術特征進行互相替換而形成的技術方案。