CN101092533B - 光谱选择性涂料,及其制备方法、用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光谱选择性涂料，及其制备方法、用途。本发明以丙烯酸酯共聚物或有机硅丙烯酸酯共聚物为基料，以钛白粉、重钙粉、硅灰石和滑石粉等为填料，并添加空心微珠，配以防腐剂、乳化剂、消泡剂等辅料，研制出一种在0.2-2.8微米波段反射率和在8-13.5微米波段发射率均大于80％的涂料，该涂料能直接引太空冷能冷却被涂覆物体表面并具有隔热保温功能。本发明的光谱选择性涂料制备工艺简单、成本低、辐射致冷效果好。

Description

光谱选择性涂料，及其制备方法、用途

技术领域

本发明涉及一种涂料，具体涉及一种反射和发射特定波长的光谱选择性涂料，及其制备方法、用途。

背景技术：

炎炎夏日，如何降低建筑物顶层室内的温度是一个必须考虑的问题。目前，大多通过空调来调节室内温度，这需要消耗大量的电能。在许多国家冬季供暖和夏季空调所用的能量，占全年总能量消耗的20％以上。因此，如何用新的方法来调节室内温度，减少空调能耗，已成为研究的热点。

将夏季炎热的太阳光中热能最集中的可见光和红外线进行反射，从而降低热吸收量，同时又将所吸收的热量转换为特定频率的红外线发射至外太空以降低温度，这无疑是一种方便又节能的降温方法。但是，如何实现对红外线的反射及转换是一个比较复杂的问题。

地面发射的辐射并非都能穿过大气层到达太空，其相当大的一部分辐射被地球大气所吸收和重新发射到地球表面，特别是被称作“温室气体”的水蒸气、二氧化碳和臭氧及悬浮颗粒所吸收，其中起主要作用的是水蒸汽和二氧化碳。在波长为8-13.5微米的区域内，水蒸汽和二氧化碳的吸收能力较弱，这样就使大气层对8-13.5微米的红外辐射有很高的透过能力。在红外气象学中，称这个透过率很高的波段为“红外窗口”，通过这个“窗口”，地面上的辐射体可以直接辐射到外太空。因此，如果在建筑物表面涂上光谱选择性涂料，这种涂料在可见光和红外线波段有强的反射能力，同时在8-13.5微米波段又有很强的发射能力，则不仅可以降低热吸收量，而且可以从建筑物内部吸收热能，以热辐射的形式再辐射该能量至外太空，进而实现引太空冷能直接冷却地面物体的目的。

中国专利申请CN1583894A公开了一种“隔热防晒涂料及其制备方法”，涂料成分为，成膜剂10-40％：采用丙烯酸乳液、有机硅改性丙烯酸乳液、氟碳乳液；填料5.0-30％：采用钛白粉、滑石粉、轻质碳酸钙、高岭土；颜料0.5-5.0％：采用无机颜料和有机颜料；助剂0.5-3.0％：采用分散剂和消泡剂；溶剂30-70％：采用乙二醇、二甲苯、水；空心陶瓷隔热材料1.0-30％，云母粉1.0-10％。这种涂料主要是通过反射太阳光中的紫外线、可见光、红外线，并隔绝太阳光热辐射和空气中热辐射的传导来降低建筑物内部温度，并不能从内部空域吸收热能、以热辐射的形式辐射该能量、实现该空域的净辐射冷却。

中国专利申请CN1518582A公开了一种“辐射冷却的表面涂料”，通过向含有日光反射颜料的组合物中添加微球制备了一种日光反射率大于80％，辐射发射率大于85％的表面涂料。但说明书中仅给出了一种含有日光反射颜料组合物的实施方式。并且制备这种涂料的工艺过程复杂：加入的微球粒径较大，搅拌中容易损坏；所说的微球难以获得，生产价格昂贵，使得该涂料的生产成本极高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在0.2-2.8微米波段有强的反射能力、在8-13.5微米又有强的发射能力、并具有隔热保温性能的光谱选择性涂料。

本发明的另一目的在于提供上述光谱选择性涂料的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供上述光谱选择性涂料的的使用方法。

本发明的光谱选择性涂料，其中，所述涂料由以下重量份的原料制备而成：

基料  25-55           填料  20-58

辅料  1-22            溶剂  10-40

中空陶瓷微粒或中空玻璃微粒  5-30

所述基料为：丙烯酸酯共聚物或有机硅丙烯酸酯共聚物；

所述填料为：钛白粉、重钙粉、硅灰石和滑石粉四种物质，其中填料中每一种物质均不为零；

所述辅料：包括防腐剂、乳化剂和消泡剂；

所述溶剂为：蒸馏水。

本发明通过丙烯酸酯共聚物或有机硅丙烯酸酯共聚物为基料，钛白粉、重钙粉、硅灰石和滑石粉为填料，并添加中空陶瓷微粒或中空玻璃微粒，配以防腐剂、乳化剂、消泡剂等辅料，研制出一种在0.2-2.8微米波段反射率和在8-13.5微米波段发射率均大于80％、并具有隔热保温性能的光谱选择性涂料。

为了增强本发明涂料的光学性能，所述填料还含有方解石、沉淀硫酸钡、高岭土其中任意一种、两种或三种；所述辅料还含有0.1-0.5重量份的钇系稀土。

所述防腐剂为：异噻啉酮、聚丙烯酸钠盐水溶液其中任意一种或两种，或其他杀菌剂；所述乳化剂为：烷乙酚聚氧乙烯醚、十二醇脂其中任意一种或两种；所述消泡剂为：有机硅、矿油其中任意一种或两种。

所述填料优选方案为按重量计，钛白粉∶重钙粉∶硅灰石∶滑石粉

＝3∶0.5∶0.3∶1。

所述钇系稀土是指含有钇元素的多种稀土元素的混合物。

所述聚丙烯酸钠盐水溶液是市场上可购买到的浓度为45％的商品聚丙烯酸钠盐水溶液。

本发明的光谱选择性涂料，所述空心微珠粒径小于5μm。

这种中空陶瓷微粒或中空玻璃微粒可以在市场上买到，因此生产工艺简单、成本低。

本发明的光谱选择性涂料的制备工艺，包括如下步骤：

(1)按重量份计，用5-12份的蒸馏水和20-58份填料在混合罐中进行混合，

(2)通过研磨机进行研磨，制成色浆，

(3)加入5-30份的空心微珠、25-55份基料、1-22份辅料和5-30份蒸馏水，投入调漆器进行调和，

(4)进入过滤器进行过滤，得到所述涂料。

本发明中所说的重量份可以是公斤、斤、吨或克。

本发明的光谱选择性涂料的一种用途是，所述的光谱选择性涂料涂于房屋、建筑物、机房顶层外表面，用于直接引太空冷能冷却被涂物体表面并隔热降温。

本发明的光谱选择性涂料的另一种用途是，所述的光谱选择性涂料涂于汽车发动机外壳可增加散热量。

本发明的光谱选择性涂料的第三种用途是，所述的光谱选择性涂料涂于纺织材料表面，制成隔热降温的窗帘布或汽车罩，帐篷伞布。

本发明的有益效果在于：

1.本发明的涂料在0.2-2.8微米波段有相当强的反射能力，反射率达80％以上；在8-13.5微米波段有很强的发射能力，发射率在80％以上；同时具有一定的隔热保温性能。

本发明的涂料样品经国家建筑材料测试中心检验报告显示，按GB/T9755-2001和GJB2502-1995标准测试结果：符合标准中优等品的全部技术指标要求，表面太阳反射比为0.86，半球发射率为0.86。

本发明涂料在0.2-2.8微米波段强的反射能力和在8-13.5微米波段强发射能力是整个组合物各组分的协同效应，并非某一组分单独的效果。

2.本发明的涂料在实际应用中，用在地面物体的上表面时，由于辐射致冷作用，它能直接引外太空冷能冷却地面物体。用在建筑物表面，可有效抵抗太阳红外热效应，在夏天白天能有效阻止太阳热辐射对建筑物的影响，降低建筑物的温度，减缓建筑物的老化，太阳下山后，辐射致冷功能继续起作用，建筑物表面形成一个低温场，有效消除城市热岛效应，并有一定的保温作用，达到有效节能的目的。

3.本发明所提供的光谱选择性涂料生产工艺简单，其中的空心微珠，粒径较小、易于搅拌混合，且价格较低，降低了本发明涂料的成本。

具体实施方式：

实施例1：

(1)按重量计，用10kg的蒸馏水和21kg填料(填料为6kg钛白粉、5kg重钙粉、5kg硅灰石和5kg滑石粉的混合物)，在混合罐中进行混合，

(2)通过研磨机进行研磨，制成色浆，

(3)加入20kg的中空陶瓷微珠、35kg丙烯酸酯共聚物、6.7kg辅料(辅料为0.1kg钇系稀土、6kg异噻啉酮和0.6kg有机硅的混合物)、10kg蒸馏水，投入调漆器进行调和，

(4)调和后进入过滤器进行过滤，

(5)最后进入罐装机进行包装即得到成品。

所得的涂料涂于纺织材料表面，制成隔热防晒窗帘。

实施例2：

基本与实施例1相同，不同之处在于填料为：2kg钛白粉、2kg重钙粉、2kg硅灰石、15kg滑石粉。

实施例3

基本与实施例1相同，不同之处在于填料为：15kg钛白粉、2kg重钙粉、2kg硅灰石、2kg滑石粉。

实施例4

基本与实施例1相同，不同之处在于填料为：2kg钛白粉、15kg重钙粉、2kg硅灰石、2kg滑石粉。

实施例5

基本与实施例1相同，不同之处在于填料为：2kg钛白粉、2重钙粉、15kg硅灰石、2kg滑石粉。

实施例6

基本与实施例1相同，不同之处在于填料为：3kg钛白粉、3kg重钙粉、3kg硅灰石、12kg滑石粉。

实施例7

基本与实施例1相同，不同之处在于填料为：9kg钛白粉、4kg重钙粉、4kg硅灰石、4kg滑石粉。

实施例8

基本与实施例1相同，不同之处在于填料为：7.5kg钛白粉、2kg重钙粉、2kg硅灰石、7.5kg滑石粉。

实施例9：

(1)按重量计，用10kg的蒸馏水和35kg填料(填料为8kg钛白粉、12kg重钙粉、10kg硅灰石和5kg滑石粉的混合物)，在混合罐中进行混合，

(2)通过研磨机进行研磨，制成色浆，

(3)加入5kg粒径小于5μm的中空玻璃微珠、40kg有机硅丙烯酸酯共聚物、9kg辅料(辅料为3kg烷乙酚聚氧乙烯醚和6kg聚丙烯酸钠盐水溶液的混合物)、15kg蒸馏水，投入调漆器进行调和，

(4)调和后进入过滤器进行过滤，

(5)最后进入罐装机进行包装即得到成品。

所得的涂料涂于房屋顶的外表面，形成隔热防晒层。

实施例10：

(1)按重量百分计，用5kg的蒸馏水和20kg填料(填料为3kg钛白粉、10kg重钙粉、5kg硅灰石和2kg滑石粉的混合物)，在混合罐中进行混合，

(2)通过研磨机进行研磨，制成色浆，

(3)加入7kg的中空陶瓷微珠、26kg丙烯酸酯共聚物、5.12kg辅料(辅料为0.12kg钇系稀土、3kg矿油和2kg丙二醇的混合物)、5kg蒸馏水，投入调漆器进行调和，

(4)调和后进入过滤器进行过滤，

(5)最后进入罐装机进行包装即得到成品。

所得的涂料涂于楼房的顶层外表面，形成隔热防晒层。。

实施例11：

(1)按重量百分计，用7kg的蒸馏水和31kg填料(填料为6kg钛白粉、10kg重钙粉、8kg硅灰石和7kg滑石粉的混合物)，在混合罐中进行混合，

(2)通过研磨机进行研磨，制成色浆，

(3)加入24kg的粒径小于4μm中空玻璃微珠、55kg有机硅丙烯酸酯共聚物、18kg辅料(辅料为18kg十二醇脂)、33kg蒸馏水，投入调漆器进行调和，

(4)调和后进入过滤器进行过滤，

(5)最后进入罐装机进行包装即得到成品。

所得的涂料涂于纺织材料表面，制成遮阳伞。

实施例12：

(1)按重量百分计，用8kg的蒸馏水和25kg填料(填料为6kg钛白粉、3kg重钙粉、5kg硅灰石、3kg滑石粉、4kg方解石和4kg沉淀硫酸钡的混合物)，在混合罐中进行混合，

(2)通过研磨机进行研磨，制成色浆，

(3)加入23kg的中空陶瓷微珠、31kg丙烯酸酯共聚物、8.5kg辅料(辅料为0.5kg钇系稀土、8kg烷乙酚聚氧乙稀醚的混合物)、30kg蒸馏水，投入调漆器进行调和，

(4)调和后进入过滤器进行过滤，

(5)最后进入罐装机进行包装即得到成品。

所得的涂料涂于汽车发动机表面，形成隔热层，防止汽车发动机过热。

实施例13：

(1)按重量百分计，用5kg的蒸馏水和42kg填料(填料为12kg钛白粉、8kg重钙粉、11kg硅灰石、4kg滑石粉、7kg高岭土)，在混合罐中进行混合，

(2)通过研磨机进行研磨，制成色浆，

(3)加入10kg粒径小于3μm的空心玻璃微珠、48kg丙烯酸酯共聚物、15.7kg辅料(辅料为0.7kg钇系稀土、9kg聚丙烯酸钠盐水溶液和6kg矿油的混合物)、25kg蒸馏水，投入调漆器进行调和，

(4)调和后进入过滤器进行过滤，

(5)最后进入罐装机进行包装即得到成品。

所得的涂料涂于通讯设备室外机房外表面，形成隔热防晒层并引太空冷能冷却机房，防止机房内温度过热。

实施例14：

基本与实施例13相同，不同之处在于填料为：2kg钛白粉、6kg重钙粉、14kg硅灰石、5kg滑石粉、3kg高岭土、7kg方解石、5kg沉淀硫酸钡。

辅料为：3kg异噻啉酮、5kg烷乙酚聚氧乙烯醚、6kg聚丙烯酸钠盐水溶液、2kg有机硅、1kg矿油、1kg丙二醇、1kg十二醇脂、0.6kg钇系稀土。

实施例15：

基本与实施例13相同，不同之处在于填料为：16kg钛白粉、10kg重钙粉、4kg硅灰石、4kg滑石粉、8kg方解石。

辅料为：9kg异噻啉酮、1kg有机硅、2kg矿油、4kg丙二醇、3kg十二醇脂、0.6kg钇系稀土。

实施例16：

基本与实施例13相同，不同之处在于填料为：3kg钛白粉、16kg重钙粉、9kg硅灰石、8kg滑石粉、6kg沉淀硫酸钡。

辅料为：4kg烷乙酚聚氧乙烯醚、8kg聚丙烯酸钠盐水溶液、3kg有机硅、0.6kg钇系稀土。

实施例17：

基本与实施例13相同，不同之处在于填料为：7kg钛白粉、1kg重钙粉、5kg硅灰石、8kg滑石粉、7kg高岭土、14kg方解石。

辅料为：5kg聚丙烯酸钠盐水溶液、2kg有机硅、3kg矿油、5kg丙二醇、2kg十二醇脂、0.4kg钇系稀土。

Claims (11)

1.一种光谱选择性涂料，其特征在于所述涂料由以下重量份的原料制备而成：

基料  25-55           填料  20-58

辅料  1-22            溶剂  10-40

中空陶瓷微粒或中空玻璃微粒  5-30

所述基料为：有机硅丙烯酸酯共聚物；

所述填料为：钛白粉、重钙粉、硅灰石和滑石粉四种物质，其中填料中每一种物质均不为零；

所述辅料：包括防腐剂、乳化剂和消泡剂；

所述溶剂为：蒸馏水。

2.按照权利要求1所述的光谱选择性涂料，其特征在于所述填料还含有方解石、沉淀硫酸钡、高岭土其中任意一种、两种或三种。

3.按照权利要求1所述的光谱选择性涂料，其特征在于所述辅料还含有0.1-0.5重量份的钇系稀土。

4.按照权利要求1所述的光谱选择性涂料，其特征在于所述防腐剂为聚丙烯酸钠盐水溶液。

5.按照权利要求1所述的光谱选择性涂料，其特征在于所述乳化剂为十二醇酯。

6.按照权利要求1所述的光谱选择性涂料，其特征在于所述消泡剂为有机硅、矿油其中任意一种或两种。

7.按照权利要求1所述的光谱选择性涂料，其特征在于所述填料按重量计，钛白粉∶重钙粉∶硅灰石∶滑石粉＝3∶0.5∶0.3∶1。

8.按照权利要求1所述的光谱选择性涂料，其特征在于所述中空陶瓷微粒或中空玻璃微粒粒径小于5μm。

9.按照权利要求1所述的光谱选择性涂料的制备工艺，其特征在于包括如下步骤：

(1)按重量份计，用5-12份的蒸馏水和20-58份填料在混合罐中进行混合，

(2)通过研磨机进行研磨，制成色浆，

(3)加入5-30份的中空陶瓷微粒或中空玻璃微粒、25-55份基料、1-22份辅料和5-30份蒸馏水，投入调漆器进行调和， 

(4)进入过滤器进行过滤，得到所述涂料。

10.按照权利要求1所述的光谱选择性涂料的用途，其特征在于所述的光谱选择性涂料涂于汽车发动机外表面，用于隔热降温。

11.按照权利要求1所述的光谱选择性涂料的用途，其特征在于所述的光谱选择性涂料涂于纺织材料表面，制成隔热降温的窗帘布或伞布。