为降低因制冷和保暖等设备的普遍使用而产生的建筑能耗,实现建筑节能的目的,建筑隔热涂料已成为重要的建筑节能材料之一。建筑隔热涂料自开始使用便暴露在大气环境中,在受污染后,隔热涂层的太阳光反射率会大幅降低,导致隔热效果下降。因此,设计与制备具有优异的耐沾污性的建筑隔热涂料具有重要的研究意义和实践价值。基于对隔热涂料的隔热机理和涂层沾污的主要途径的分析,通过对作为涂料成膜基料的乳液的设计与合成以及隔热功能填料和助剂的选择,设计和制备新型的水性建筑隔热涂料;通过系统地考察涂料配方中各组分及其含量对涂层隔热性能和耐沾污性的影响,揭示了具有耐沾污性的水性隔热涂料的设计和制备原理。研究主要包含三部分。第一部分,根据“粒子设计”的理念,首先合成丙烯酸酯共聚物种子乳液;然后,以含氟单体(BY-F300)和乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)为壳层单体进行种子乳液聚合,合成了具有核壳结构的自交联型氟化丙烯酸酯乳液;利用TEM、FTIR、XPS、TGA、激光粒度仪和接触角测量仪等仪器对乳液和乳胶膜性能进行了分析;并考察了乳化体系、引发剂、BY-F300和VTES对乳液和乳胶膜性能的影响。实验结果表明,在种子乳液聚合反应中,BY-F300、VTES能够成功地在乳胶粒子表面共聚合,所制备的乳胶粒具有核壳结构;由2.0 wt%的阴离子乳化剂SDS、1.0 wt%的非离子乳化剂曲拉通X-100和0.6 wt%的引发剂过硫酸钾组成的助剂体系对所实施的种子乳液聚合是适宜的。采用这一助剂体系,当BY-F300和VTES的含量分别为19.72 wt%和4.05 wt%时,所制备的乳胶膜具有较佳的疏水性和热稳定性,水滴接触角为111.2°,Tg为28.3℃,起始裂解温度Td,5%为376.4℃。实验结果表明,BY-F300、VTES成功地参与了乳液聚合反应,所合成的乳胶粒具有核壳结构;阴离子乳化剂SDS的含量为2.0 wt%,非离子乳化剂曲拉通X-100的含量为1.0 wt%,引发剂过硫酸钾的含量为0.6 wt%。利用这一助剂体系和含有19.72 wt%的BY-F300和4.05 wt%的VTES的反应物体系,所制备的自交联型氟化丙烯酸酯乳胶能够形成具有较佳的热稳定性和疏水性的乳胶膜,其Tg和起始裂解温度Td,5%分别为28.3℃和376.4℃,水滴接触角为111.2°。第二部分,以优化的自交联型含氟丙烯酸酯乳液作为成膜基料,分别选取具有高反射率、低导热系数和高辐射率的金红石型钛白粉(Ti O2)、空心玻璃微珠(HGM)、Si O2气凝胶(SA)和远红外陶瓷粉(FICP)等隔热功能颜填料,制备了一系列组成不同的水性隔热涂料;参照行业标准对所制备涂料的隔热性能进行测试;考察了涂料体系的颜料体积浓度(PVC)和各类隔热功能颜填料的含量对涂料隔热性能的影响,利用正交法进一步优化HGM、SA、滑石粉和高岭土的水平组合。研究结果表明,所设计的涂料体系的适宜PVC为50%;当Ti O2含量为15 wt%时,涂层的平衡温度Te最低;添加10 wt%粒径为800目的FICP的涂料具有较佳的隔热性能。在所设计的涂料体系中,当HGM、SA、滑石粉和高岭土的含量分别为6 wt%、4 wt%、6.0 wt%和2.0 wt%时,所制备的涂层的Te较低,为43.1℃,较仅含HGM和仅含SA的隔热涂层的低。第三部分,以优化的水性隔热涂料的配方为基础,通过引入可降低涂层表面能和提高涂层致密度的憎水剂和成膜助剂制备耐沾污隔热涂料;系统地考察了乳液的单体组成、憎水剂、成膜助剂以及涂层的PVC对涂层耐沾污性的影响,优化了涂料配方体系;全面地表征了用优化的涂料配方体系制备的涂料的耐沾污性和隔热性能。研究结果表明:以自交联含氟丙烯酸酯乳液L7为成膜基料的涂层的反射系数下降率XRC和隔热温差衰减ΔT分别为12.65%和5.2℃,均较以保立佳公司的乳液BLJ-961、BLJ-998AD、BLJ-816为成膜基料的涂层低;在以自交联含氟丙烯酸酯乳液为成膜基料制得的涂料中,以有机硅单体VTES的含量为4.05 wt%的自交联含氟丙烯酸酯乳液为成膜基料的涂料的涂层的XRC最低,涂层的耐沾污性较佳;当憎水剂SC011和成膜助剂SeikosolvTMEP-10的含量分别为4.5 wt%和3.0 wt%时,涂层的XRC最低,涂层的耐沾污性能最佳;综合考虑PVC对涂层隔热性能和耐沾污性的影响,这一涂料体系适宜的PVC为50%。优化的水性隔热涂料具有优异的耐沾污性和隔热性能,涂层的XRC为10%,隔热温差达18℃。这一耐沾污性和隔热性能优于行业标准(JG/T 235-2008)规定的XRC为20%,隔热温差为10℃。