CN101121858B - 一种反射太阳热射线的隔热涂料 - Google Patents
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Abstract
一种反射太阳热射线的隔热涂料，其由底涂涂料与面涂涂料两部分构成，所述底涂涂料中固体物质量百分比为：中空微珠隔热材料5-40％，热反射材料10-50％，粘合剂高分子树脂10-70％；面涂涂料中固体物质量百分比为：表面包覆反射热射线复合材料5-40％，热反射材料10-50％，粘合剂高分子树脂10-70％。本发明涂料主要用作建筑物、汽车、火车、管道、储罐等外表面涂料，干涂膜厚度0.3-0.5mm时，对热射线的总反射率可以达到85-90％，能够有效地防止太阳的热辐射。
Description
技术领域
本发明涉及一种隔热涂料，尤其是涉及一种反射太阳热射线的隔热涂料。
背景技术
太阳光的大部分能量都集中在近红外和可见光范围内。经过大气层的吸收，到达地面的太阳光的总能量中，可见光占45％，红外线占50％，其他电磁辐射能占5％。其中95％的红外辐射能量集中在波长为720～2500nm的范围内，即近红外范围内。被太阳光照射的物体吸收其中的可见光与红外光的能量转变成热能，使物体表面的温度升高。夏天，在阳光照射下，建筑物表面吸收太阳能，再传导至室内，使室温升高。为降低室内温度，人们开发了多种方法，其中包括特别符合环保、节能要求的可反射太阳热射线的隔热涂料技术。
中国专利CN1583894A、CN1583908A、CN1590481A分别公开了一种热反射涂料，它们均是采用高分子乳液为成膜剂，空心微珠为隔热材料，再加入填料、颜料、助剂等组成的。CN1515633A公开的反射太阳热射线的隔热涂料是由反射热射线特性材料、在中空微珠表面包覆反射热射线形成的复合材料、粘接料三种主要组分组成。它们在一定程度上均能够较为有效地防止太阳热辐射及其他热辐射源的热辐射。但CN1515633A所用的隔热材料组分空心微珠与其它组分相比，密度很小(小于100kg/m3)，因而在其表面包覆热反射材料时总是漂浮于包覆物料体系的表层。所以在制备过程中，必须强力搅拌，才能混合分散均匀。而空心微珠壁薄，在强力搅拌过程中，空心微珠破损严重，从而使涂料的隔热性能降低；再者，中空微珠在水中分散效果差，所以形成的包覆层不均匀，也影响对热射线的反射效率；第三，中空微珠的反射面为球面，所以其光反射成分中，以漫反射为主，减弱了对阳光的反射效率，因而降低了制成的涂料对阳光的反射效率。
发明内容
本发明的目的是克服现有反射太阳热射线的隔热涂料存在的缺陷，提供一种对阳光的反射效率高，热阻性能好的反射太阳热射线的隔热涂料。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明之隔热涂料由底涂涂料与面涂涂料两部分构成；
所述底涂涂料主要组分为中空微珠隔热材料，热反射材料及粘合剂高分子树脂；底涂涂料中，以底涂涂料总质量为计算基准，固体物质量百分比为：中空微珠隔热材料5-40％(优选10-30％)，热反射材料10-50％(优选15-40％)，粘合剂高分子树脂10-70％(优选20-50％)；
所述面涂涂料主要组分为：表面包覆反射热射线复合材料，热反射材料，粘合剂高分子树脂；以面涂涂料总质量为计算基准，面涂涂料中固体物质量百分比为：表面包覆反射热射线复合材料5-40％(优选15-30％)，热反射材料10-50％(优选20-40％)，粘合剂高分子树脂10-70％(优选20-50％)；
所述中空微珠隔热材料可为玻璃中空微珠或/和陶瓷中空微珠；
所述热反射材料可为金属氧化物，如选自二氧化钛、二氧化锡、三氧化二锑、氧化镁、氧化锌、氧化铝等中的一种或几种的混合物；
所述粘合剂高分子树脂为对热射线吸收率低的透明高分子树脂，如丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅树脂等；所述高分子树脂可以是以溶液或者是乳液状态应用于本发明中；
所述表面包覆反射热射线复合材料，基材为片状无机材料；所述片状无机材料选自玻璃鳞片、云母粉、绢云母粉中的一种，它们的导热系数小，透明度高，密度比水大，在包覆工艺操作时容易分散在水中，可以得到均匀的包覆层；包覆剂可为选自四氯化锡、四氯化钛、硫酸钛、三氯化锑、硫酸锌、氯化锌等中的一种或至少两种的混合物；所述表面包覆反射热射线复合材料为三层平面结构，即包覆层-基材-包覆层；而在制成反射复合膜时，还要在三层平面包覆结构两侧形成高分子树脂层，因此本发明的表面包覆反射热射线复合膜最终由5层组成，即高分子树脂-包覆层-基材-包覆层-高分子树脂。
所述表面包覆热射线反射复合材料可采用化学沉积法制备，沉积的方法可以用溶液-凝胶法、水热法等常用的制备粉体的方法，包覆层的厚度宜为0.03-5微米(优选0.1-3微米)，包覆层可以是一层至多层。
由于所述表面包覆反射热射线复合膜由5层组成，入射到其上的光线，便经过5次反射，且反射膜在对光的反射中，以镜面反射为主，又由于包覆时所形成的反射层是由原始的纳米粒子形成的，反射面平整光滑。因而，与由未包覆的玻璃片、云母、绢云母与热反射材料直接混合形成的反射层相比，包覆所形成的反射层的反射效果要好。
本发明之涂料底涂涂料以导热系数小的隔热材料为主，起阻止热传导的作用；面涂涂料以表面包覆反射热射线复合材料为主，起反射热射线的作用。这样，解决了片状玻璃、云母、绢云母类的材料的热阻比中空微珠小的缺陷，因而对阳光的反射效率高，对太阳光热射线的总热反射率可达85-90％，制备的隔热涂层隔热性能好。
本发明涂料主要用作建筑物、汽车、火车、管道、储罐等外表面涂料，干涂膜厚度0.3-0.5mm。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但不得将这些实施例解释为对本发明保护范围的限制。
参考例1氧化锑-氧化锡包覆云母反射热射线复合材料制备
以溶液-凝胶法制备氧化锑-氧化锡包覆云母反射热射线复合材料。以氯化锑配成0.1-2mol/L的溶液A，把四氯化锡配成0.1-2mol/L的溶液B。A、B两种溶液混合，混合比为1-9∶9-1，按照需要确定。在混合液中加入需要量的片状无机材料，搅拌使之悬浮。调节溶液的pH＝5-9，反应温度20-70℃，反应时间3小时。经过过滤，洗涤，干燥后，再在500-700℃热处理3小时。得到氧化锑-氧化锡包覆云母反射热射线复合材料。
参考例2：二氧化钛包覆云母反射热射线复合材料制备
以水热法制备二氧化钛包覆云母反射热射线复合材料。在0.01-2mol/L的硫酸钛溶液中，加入云母粉。在磁力搅拌的密闭反应器中，加热到140-180℃，反应5小时。然后经过过滤，干燥，得到二氧化钛包覆云母反射热射线复合材料。
实施例1-7：底涂涂料及其制备
本发明底涂涂料实施例如表1所示：
表1本发明热反射涂料底涂涂料实施例配方 单位：kg
| 材料 | 例1 | 例2 | 例3 | 例4 | 例5 | 例6 | 例7 |
| 水 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 分散剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 流平剂 | 2 | 1.5 | 1 | 1 | 1.5 | 2 | 1.5 |
| 丙二醇 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 消泡剂 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 二氧化钛 | 10 | 15 | 15 | 5 | 17 | 17 | 5 |
| 中空玻璃微珠 | 10 | 5 | 3 | 15 | |||
| 中空陶瓷微珠 | 5 | 15 | 3 | ||||
| 有机硅树脂 | 30 | 20 | 50 | ||||
| 聚氨酯树脂 | 70 | 50 | |||||
| 丙烯酸树脂 | 70 | 50 |
注：1.表中二氧化钛可用二氧化锡、三氧化二锑、氧化镁、氧化锌、氧化铝等中的一种或几种的混合物代替；2.表中的有机硅树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂为固含量50％的树脂乳液。
制备方法：(1)按预定配比称取各种原料；(2)在水中加入常规水性涂料用分散剂、流平剂、消泡剂，再加入钛白粉，高速分散20分钟；(3)再加入所选树脂材料，慢速搅拌均匀；(4)最后加入中空玻璃微珠，慢速搅拌，将中空玻璃微珠分散均匀。
实施例8-14：面涂涂料及其制备
本发明面涂涂料实施例如表2所示：
表2本发明热反射涂料面涂涂料实施例配方 单位：kg
| 材料 | 例8 | 例9 | 例10 | 例11 | 例12 | 例13 | 例14 |
| 水 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 分散剂 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 流平剂 | 1 | 1.5 | 2.0 | 1 | 1.5 | 1.5 | 1 |
| 丙二醇 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 消泡剂 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 二氧化钛 | 10 | 10 | 10 | 8 | 30 | 20 | 10 |
| 二氧化钛包覆材料 | 30 | 30 | 10 | 20 | 30 | ||
| 锑-鍚包覆材料 | 30 | 32 | |||||
| 有机硅树脂 | 50 | 40 | 100 | ||||
| 聚氨酯树脂 | 100 | 100 | |||||
| 丙烯酸树脂 | 120 | 50 |
注：1、表中二氧化钛可用二氧化锡、三氧化二锑、氧化镁、氧化锌、氧化铝等中的一种或几种的混合物代替；2、表中有机硅树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂为固含量50％的树脂乳液。
制备方法：(1)按预定配比称取各种原料；(2)在水中加入常规水性涂料用分散剂、流平剂、消泡剂，再加入钛白粉，高速分散20分钟；(3)再加入所选树脂材料，慢速搅拌均匀；(4)最后加入按照参考例制备的二氧化钛包覆云母反射热射线复合材料或其他的包覆反射热射线复合材料，慢速搅拌，将包覆的反射热射线复合材料分散均匀。
涂布方法：在清洁后的墙面上涂布底涂涂料2遍，第一遍干后再涂第二遍。底涂干膜厚度在0.2毫米～0.3毫米左右。当第二遍底涂涂料干后，再涂面涂涂料，控制面涂膜后在0.2毫米左右。为了施工方便，可以把底涂涂料与面涂涂料混合后涂布应用。
本发明的涂料涂层对太阳光热射线的总热反射率为85-90％。
Claims (5)
1.一种反射太阳热射线的隔热涂料，其特征在于，其由底涂涂料与面涂涂料两部分构成；
所述底涂涂料中，以底涂涂料总质量为计算基准，固体物质量百分比为：中空微珠隔热材料5-40％，热反射材料10-50％，粘合剂高分子树脂10-70％；
所述面涂涂料中，以面涂涂料总质量为计算基准，固体物质量百分比为：表面包覆反射热射线复合材料5-40％，热反射材料10-50％，粘合剂高分子树脂10-70％；
所述中空微珠隔热材料为玻璃中空微珠或/和陶瓷中空微珠；
所述热反射材料为选自金属氧化物二氧化钛、二氧化锡、三氧化二锑、氧化镁、氧化锌、氧化铝中的一种或几种的混合物；
所述粘合剂高分子树脂为对热射线吸收率低的透明高分子树脂；
所述表面包覆反射热射线复合材料，基材为片状无机材料；所述片状无机材料选自玻璃鳞片、云母粉、绢云母粉中的一种；包覆剂为选自四氯化锡、四氯化钛、硫酸钛、三氯化锑、硫酸锌、氯化锌中的一种或至少两种的混合物；所述表面包覆反射热射线复合材料为三层平面结构，即包覆层-基材-包覆层；而在制成反射复合膜时，还在三层平面包覆结构两侧形成高分子树脂层。
2.根据权利要求1所述的反射太阳热辐射的隔热涂料，其特征在于，所述底涂涂料中，固体物质量百分比为：中空微珠隔热材料10-30％，热反射材料15-40％，粘合剂高分子树脂20-50％；所述面涂涂料中，固体物质量百分比为：表面包覆反射热射线复合材料15-30％，热反射材料20-40％，粘合剂高分子树脂20-50％。
3.根据权利要求1或2所述的反射太阳热辐射的隔热涂料，其特征在于，所述表面包覆反射热射线复合材料的包覆层厚度为0.03-5微米。
4.根据权利要求3所述的反射太阳热辐射的隔热涂料，其特征在于，所述表面包覆反射热射线复合材料的包覆层厚度为0.1-3微米。
5.根据权利要求1或2所述的反射太阳热辐射的隔热涂料，其特征在于，所述对热射线吸收率低的透明高分子树脂为聚丙烯酸酯、聚氨酯或有机硅树脂。
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