CN101195725B - 一种车辆用隔热节能涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种车辆用隔热节能涂料及其制备方法，以有机树脂成膜物作为主料，且在涂料中至少包含有红外反射颜料、中空陶瓷微珠、二氧化硅气凝胶，通过透明度高的有机树脂成膜物在涂料中形成一种对太阳光吸收率低的有机树脂膜，并通过红外反射颜料、金红石型钛白粉和中空陶瓷微珠反射太阳光中的可见光和近红外线，同时通过中空陶瓷微珠和二氧化硅气凝胶，在被涂物表面形成一种致密的真空层和惰性气体层，有效隔绝太阳的热辐射和降低空气的热传导，形成一种既能有效的反射太阳光中的能量，又能有效隔绝太阳的辐射热和减小空气的热传导，同时又具有良好的耐候性、耐化学品性能和良好的机械性能、装饰性能的车辆用隔热节能涂料。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆用隔热节能涂料及其制备方法。更具体是涉及一种在各类铁路机车车辆、客车巴士车辆、轿车以及各种冷藏运输车、工程机械车辆的外表涂装用隔热节能、装饰保护涂料，该涂料含有隔热颜(填)料，具有阻隔热传导和反射太阳光中的可见光和近红外光的功能。
背景技术
太阳给人们带来便利的同时，也给人们生活带来不便，过量的太阳热也给地球、自然和人类带来了许多麻烦，甚至形成灾害。在夏季的高温环境中，铁路机车车辆、巴士客车、轿车等车辆需要大量使用空调来降低车内温度，同时高温也给车辆的安全行车造成了一定影响。使用空调降温消耗了大量的能源及大量使用氟利昂，以至人们在取得凉爽的同时，又进一步加剧了城市的热岛效应，所有这些都与过量太阳热辐射有着极大的关系。
鉴于以上原因，本发明的目的是为了提供一种车辆用隔热节能涂料，它是一种能够提高太阳热辐射、热反射，降低太阳热吸收，起到隔热降温作用的涂料，将这种涂料涂在被涂装物体的表面，在强烈的太阳热辐射下可以使物体的温度升高较低，且太阳照射越强烈，物体升温的温度差越大，从而在很大程度上降低了太阳热辐射的危害。由于车辆用隔热节能涂料是通过反射太阳光和向外辐射内部能量而达到降温效果的功能涂料，可以实现自主降温，不需消耗能源，只需资金的一次性投入，并且和空调等制冷设备相比价钱低廉，对环境无污染，具有很高的实用价值和市场前景。
目前国内的有关隔热涂料的专利较多，如公开号为CN 1590481A和CN 1583908A的专利，其主要是一种用于建筑物外墙的隔热涂料，它的外观粗糙，装饰效果差，不能满足车辆涂装的需要。而公开号为CN 1530406A的专利，涉及一种陶瓷绝热涂料，主要应用在工厂的煅烧炉和反应釜上。公开号为CN 1361186A、CN 1583894A和CN 1583895A的专利是一类水性隔热涂料，其耐候性能和装饰性能达不到车辆涂装的需要，而且水性汽车面漆目前在国内也还未见应用。
综上所述，目前在国内用于车辆的高耐候、高装饰性能的、通过提高热反射、热辐射、减少热传导的溶剂型隔热涂料尚未见专利报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆用隔热节能涂料及其制备方法，该涂料能有效的反射太阳光中的能量，并能有效隔绝太阳的辐射热和减小空气的热传导，同时该涂料又具有良好的耐候性、耐化学品性能和良好的机械性能、装饰性能。
本发明采用如下技术方案实现以上发明目的：
一种车辆用隔热节能涂料，以有机树脂成膜物作为主料，且在涂料中至少包含有红外反射颜料、中空陶瓷微珠、二氧化硅气凝胶，通过透明度高的有机树脂成膜物在涂料中形成一种对太阳光吸收率低的有机树脂膜，并通过红外反射颜料、金红石型钛白粉和中空陶瓷微珠反射太阳光中的可见光和近红外线，同时通过中空陶瓷微珠和二氧化硅气凝胶，在被涂物表面形成一种致密的真空层和惰性气体层，有效隔绝太阳的热辐射和降低空气的热传导，形成一种既能有效的反射太阳光中的能量，又能有效隔绝太阳的辐射热和减小空气的热传导，同时又具有良好的耐候性、耐化学品性能和良好的机械性能、装饰性能的车辆用隔热节能涂料。其中，所述的填料为金红石型一种或多种混合物粉状物；助剂是高分子分散剂、有机硅消泡剂、有机硅流平剂、丙烯酸流平剂、膨润土防沉剂、紫外光吸收剂、位阻胺光稳定剂的混合物。
本发明的涂料中各组分的质量百分比为：
有机树脂成膜物： 20～50％，
红外反射颜料： 1～30％，
中空陶瓷微珠： 1～30％，
二氧化硅气凝胶： 1～5％，
填料： 1～30％，
助剂： 1～5％，
溶剂： 10～30％。
所述的车辆用隔热节能涂料及其制备方法中的有机树脂成膜物是透明度高，对太阳光吸收率低的有机树脂，其分子结构中含的C＝O、C-O-C、-OH等吸热基团尽可能少，如可以是丙烯酸树脂、聚酯树脂、有机硅树脂和氟碳树脂中的一种、两种或三种复配而成。
所述的一种车辆用隔热节能涂料及其制备方法中的红外反射颜料是一种经过在1000℃以上高温处理的金属氧化物复合颜料，主要是含氧化镍、氧化锑、氧化钛、氧化钨、氧化铬、氧化钴、氧化铝、氧化锌、氧化锰、氧化铜、氧化铁中的两种或两种以上的氧化物复合颜料，颜色有黄色、绿色、蓝色、黑色、红色、褐色、棕色红外反射颜料。
所述的车辆用隔热节能涂料及其制备方法中的中空陶瓷微珠中空陶瓷微珠是一种粒径小于20微米，抗压强度大于10MPa，主要成分是二氧化硅，三氧化二铝的中空陶瓷微珠。
所述的车辆用隔热节能涂料及其制备方法中的二氧化硅气凝胶是一种粒径小于200nm、亲水疏油型的二氧化硅气凝胶。
所述的车辆用隔热节能涂料及其制备方法中的填料包括金红石型二氧化钛、氧化锌、沉淀硫酸钡、滑石粉、碳酸钙中的一种或多种混合物。
所述的车辆用隔热节能涂料及其制备方法中的助剂是高分子分散剂、有机硅消泡剂、有机硅流平剂、丙烯酸流平剂、膨润土防沉剂、紫外光吸收剂、位阻胺光稳定剂的混合物。
所述的车辆用隔热节能涂料及其制备方法中的溶剂是芳香烃类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂和醇类溶剂中的一种或多种混合物。
所述的车辆用隔热节能涂料及其制备方法中的制备方法是按照常规的涂料制作方式，将各物料混合，经高速分散、研磨、调漆、过滤制成成品。
由于采用了以上技术方案，本发明取得了以下积极成果：
所述的车辆用隔热节能涂料及其制备方法由于涂料中添加了具有反射可见光和近红外功能的红外反射颜料、金红石型钛白粉和中空陶瓷微珠，有效提高了涂料对太阳光中的可见光和红外线的反射能力，太阳光反射率(白色漆)可达89％。
所述的车辆用隔热节能涂料及其制备方法由于涂料中添加了中空陶瓷微珠和二氧化硅气凝胶，其可在被涂物表面形成一种致密的真空层和惰性气体层，可有效隔绝太阳的热辐射和降低空气的热传导，太阳光辐射率可达84％以上，导热系数仅为0.05W/m.K。
所述的车辆用隔热节能涂料及其制备方法由于涂料中添加了耐老化性能优异的有机树脂成膜物和紫外光吸收剂、光稳定剂，紫外光人工加速老化达1000小时以上，提高了涂层的耐久性，可有效防止因涂层老化而导致的隔热性能下降。
所述的车辆用隔热节能涂料及其制备方法在相同条件下与未涂装隔热节能涂料的车辆相比，车辆外表温度降低10～20℃，内部温度下降5～10℃，有效节约了因车辆制冷降温所消耗的能源，而且太阳光照越强烈，环境温度越高，其隔热降温效果越明显。
所述的车辆用隔热节能涂料及其制备方法的颜填料的分散直径在20微米以下，其不但可起到提高热反射和热辐射，降低热传导，还可实现薄层涂装，并且颜色多样，外观平整光滑，光泽度高，具有很好的美观装饰效果，可广泛适用于各类铁路机车车辆、客车巴士车辆、轿车以及各种冷藏运输车、工程机械车辆的外表涂装。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
实施例一：
一种丙烯酸聚氨酯黄色隔热涂料，选用丙烯酸聚氨酯作为主料，添加适量黄色红外反射颜料、中空陶瓷微珠、二氧化硅气凝胶，再加入适量1250目滑石粉，以高分子分散剂、有机硅消泡剂、有机硅流平剂、丙烯酸流平剂、膨润土防沉剂、紫外光吸收剂、位阻胺光稳定剂的混合物作为助剂，加入适量有机溶剂。通过透明度高的丙烯酸聚氨酯成膜物在涂料中形成一种对太阳光吸收率低的有机树脂膜，并通过黄色红外反射颜料和中空陶瓷微珠反射太阳光中的可见光和近红外线，同时通过中空陶瓷微珠和二氧化硅气凝胶，在被涂物表面形成一种致密的真空层和惰性气体层，有效隔绝太阳的热辐射和降低空气的热传导，组合形成一种既能有效的反射太阳光中的能量，又能有效隔绝太阳的辐射热和减小空气的热传导，同时又具有良好的耐候性、耐化学品性能和良好的机械性能、装饰性能的车辆用隔热节能涂料。
丙烯酸聚氨酯黄色隔热涂料的主要组分及质量百分含量：
丙烯酸树脂： 45％，
黄色红外反射颜料： 25％，
中空陶瓷微珠： 8％，
二氧化硅气凝胶： 2％，
1250目滑石粉 4％，
助剂： 3％，
有机溶剂： 13％。
其中：助剂为高分子分散剂、有机硅消泡剂、有机硅流平剂、丙烯酸流平剂、膨润土防沉剂、紫外光吸收剂、位阻胺光稳定剂的混合物，可以按照任意分量的组配方式组合；有机溶剂为芳香烃类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂和醇类溶剂中的一种或多种混合物，如丁酮和丁酯的混合物，按照任意比例组配。
所述的车辆用隔热节能涂料及其制备方法中的制备方法是按照常规的涂料制作方式，将各物料混合，经高速分散、研磨、调漆、过滤制成成品。
实施例二：
一种聚酯树脂黑色隔热涂料，选用聚酯树脂作为主料，添加适量黑色红外反射颜料、中空陶瓷微珠、二氧化硅气凝胶，再加入适量1250目滑石粉，以高分子分散剂、有机硅消泡剂、有机硅流平剂、丙烯酸流平剂、膨润土防沉剂、紫外光吸收剂、位阻胺光稳定剂的混合物作为助剂，加入适量有机溶剂。通过透明度高的聚酯树脂成膜物在涂料中形成一种对太阳光吸收率低的有机树脂膜，并通过黑色红外反射颜料和中空陶瓷微珠反射太阳光中的可见光和近红外线，同时通过中空陶瓷微珠和二氧化硅气凝胶，在被涂物表面形成一种致密的真空层和惰性气体层，有效隔绝太阳的热辐射和降低空气的热传导，组合形成一种既能有效的反射太阳光中的能量，又能有效隔绝太阳的辐射热和减小空气的热传导，同时又具有良好的耐候性、耐化学品性能和良好的机械性能、装饰性能的车辆用隔热节能涂料。
聚酯树脂： 20％，
黑色红外反射颜料： 30％，
中空陶瓷微珠： 29％，
二氧化硅气凝胶： 5％，
1250目滑石粉 1％，
助剂： 5％，
有机溶剂： 10％。
其中：助剂为高分子分散剂、有机硅消泡剂、有机硅流平剂、丙烯酸流平剂、膨润土防沉剂、紫外光吸收剂、位阻胺光稳定剂的混合物，可以按照任意分量的组配方式组合；有机溶剂为芳香烃类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂和醇类溶剂中的一种或多种混合物，如二甲苯和丁酮溶剂的混合物，按照任意比例组配。
所述的车辆用隔热节能涂料及其制备方法中的制备方法是按照常规的涂料制作方式，将各物料混合，经常规的高速分散、研磨、调漆、过滤制成成品。
实施例三：
一种有机硅树脂和氟碳树脂白色隔热涂料，选用有机硅树脂和氟碳树脂作为主料，添加适量金红石型二氧化钛、中空陶瓷微珠、二氧化硅气凝胶，再加入适量1250目滑石粉，以高分子分散剂、有机硅消泡剂、有机硅流平剂、丙烯酸流平剂、膨润土防沉剂、紫外光吸收剂、位阻胺光稳定剂的混合物作为助剂，加入适量有机溶剂。通过透明度高的有机硅树脂和氟碳树脂成膜物在涂料中形成一种对太阳光吸收率低的有机树脂膜，并通过金红石型二氧化钛和中空陶瓷微珠反射太阳光中的可见光和近红外线，同时通过中空陶瓷微珠和二氧化硅气凝胶，在被涂物表面形成一种致密的真空层和惰性气体层，有效隔绝太阳的热辐射和降低空气的热传导，组合形成一种既能有效的反射太阳光中的能量，又能有效隔绝太阳的辐射热和减小空气的热传导，同时又具有良好的耐候性、耐化学品性能和良好的机械性能、装饰性能的车辆用隔热节能涂料。
有机硅树脂和氟碳树脂：50％，其中：有机硅树脂25％，氟碳树脂25％，
金红石型二氧化钛： 10％，
中空陶瓷微珠： 1％，
二氧化硅气凝胶： 1％，
1250目滑石粉 7％，
助剂： 1％，
有机溶剂： 30％。
其中：助剂为高分子分散剂、有机硅消泡剂、有机硅流平剂、丙烯酸流平剂、膨润土防沉剂、紫外光吸收剂、位阻胺光稳定剂的混合物，可以按照任意分量的组配方式组合；有机溶剂为芳香烃类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂和醇类溶剂中的一种或多种混合物，如二甲苯和丁酯溶剂的混合物，按照任意比例组配。
所述的车辆用隔热节能涂料及其制备方法中的制备方法是按照常规的涂料制作方式，将各物料混合，经常规的高速分散、研磨、调漆、过滤制成成品。
实施例四：
一种有机氟碳树脂白色隔热涂料，选用有机氟碳树脂作为主料，添加适量金红石型二氧化钛、中空陶瓷微珠、二氧化硅气凝胶，再加入适量1250目滑石粉，以高分子分散剂、有机硅消泡剂、有机硅流平剂、丙烯酸流平剂、膨润土防沉剂、紫外光吸收剂、位阻胺光稳定剂的混合物作为助剂，加入适量有机溶剂。通过透明度高的有机氟碳树脂成膜物在涂料中形成一种对太阳光吸收率低的有机树脂膜，并通过金红石型二氧化钛和中空陶瓷微珠反射太阳光中的可见光和近红外线，同时通过中空陶瓷微珠和二氧化硅气凝胶，在被涂物表面形成一种致密的真空层和惰性气体层，有效隔绝太阳的热辐射和降低空气的热传导，组合形成一种既能有效的反射太阳光中的能量，又能有效隔绝太阳的辐射热和减小空气的热传导，同时又具有良好的耐候性、耐化学品性能和良好的机械性能、装饰性能的车辆用隔热节能涂料。
氟碳树脂： 25％，
金红石型二氧化钛： 15％，
中空陶瓷微珠： 10％，
二氧化硅气凝胶： 4％，
1250目滑石粉 30％，
助剂： 3％，
有机溶剂： 13％。
其中：助剂为高分子分散剂、有机硅消泡剂、有机硅流平剂、丙烯酸流平剂、膨润土防沉剂、紫外光吸收剂、位阻胺光稳定剂的混合物，可以按照任意分量的组配方式组合；有机溶剂为芳香烃类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂和醇类溶剂中的一种或多种混合物，如二甲苯和丁酯溶剂的混合物，按照任意比例组配。
所述的车辆用隔热节能涂料及其制备方法中的制备方法是按照常规的涂料制作方式，将各物料混合，经常规的高速分散、研磨、调漆、过滤制成成品。
参照有关国家或行业标准，对以上具体实施例进行性能检测，结果如下表：
| 序号 | 检测项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 试验方法 |
| 1 | 细度(μm) | 15 | 15 | 12.5 | 12.5 | GB/T6753.1-1986 |
| 2 | 实干时间(h) | 24 | 24 | 20 | 20 | GB/T1728-1979 |
| 3 | 冲击强度(cm) | 50 | 50 | 50 | 50 | GB/T1732-1993 |
| 4 | 柔韧性(mm) | 1 | 1 | 1 | 1 | GB/T1731-1993 |
| 5 | 摆杆硬度 | 0.65 | 0.68 | 0.67 | 0.70 | GB/T 1730-1993 |
| 6 | 划格附着力(级) | 0 | 0 | 0 | 1 | GB/T9286-1979 |
| 7 | 光泽度 | 92 | 91 | 95 | 87 | GB9754-1988 |
| 8 | 耐候性能(h) | 1300 | 1500 | 1200 | 2000 | GB/T14522-1993 |
| 9 | 导热系数(W/m.K) | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | GB11108-1989 |
| 10 | 反射率(％) | 47 | 15 | 89 | 89 | Q/W26A-97 |
| 11 | 辐射率(％) | 86 | 85 | 84 | 84 | Q/W27A-97 |
| 12 | 车表降温幅度(℃) | 15 | 18 | 11 | 12 | 与相同颜色的普通涂料进行对比 |
| 13 | 车内降温幅度(℃) | 7 | 9 | 5 | 6 | |
| 14 | 车辆节能效率(％) | 32 | 40 | 25 | 28 |
Claims (4)
1.一种车辆用隔热节能涂料，以有机树脂成膜物作为主料，且在涂料中至少包含有红外反射颜料、中空陶瓷微珠、二氧化硅气凝胶，其特征在于：通过透明度高的有机树脂成膜物在涂料中形成一种对太阳光吸收率低的有机树脂膜，并通过红外反射颜料和中空陶瓷微珠反射太阳光中的可见光和近红外线，同时通过中空陶瓷微珠和二氧化硅气凝胶，在被涂物表面形成一种致密的真空层和惰性气体层，有效隔绝太阳的热辐射和降低空气的热传导，形成一种既能有效的反射太阳光中的能量，又能有效隔绝太阳的辐射热和减小空气的热传导，同时又具有良好的耐候性、耐化学品性能和良好的机械性能、装饰性能的车辆用隔热节能涂料；其中：
所说的有机树脂成膜物是丙烯酸树脂、聚酯树脂、有机硅树脂和氟碳树脂中的一种、两种或三种复配而成；
所述的红外反射颜料是一种经过在1000℃以上高温处理的金属氧化物复合颜料；金属氧化物复合颜料是含氧化镍、氧化锑、氧化钛、氧化钨、氧化铬、氧化钴、氧化铝、氧化锌、氧化锰、氧化铜、氧化铁中的两种或两种以上的氧化物复合颜料，颜色有黄色、绿色、蓝色、黑色、红色、褐色、棕色红外反射颜料；
所述的车辆用隔热节能涂料的成分及质量百分比如下：有机树脂成膜物：20～50％，红外反射颜料：1～30％，中空陶瓷微珠：1～30％，二氧化硅气凝胶：1～5％，填料：1～30％，助剂：1～5％，溶剂：10～30％。
2.如权利要求1所说的一种车辆用隔热节能涂料，其特征在于：所说的中空陶瓷微珠是一种粒径小于20微米，抗压强度大于10MPa，主要成分是二氧化硅，三氧化二铝的中空陶瓷微珠。
3.如权利要求1所说的一种车辆用隔热节能涂料，其特征在于：所说的二氧化硅气凝胶是一种粒径小于200nm、亲水疏油型的二氧化硅气凝胶。
4.一种如权利要求1所说车辆用隔热节能涂料的车辆用隔热节能涂料制备方法，其特征在于：其制备方法是按照常规的涂料制作方式将各物料混合，经高速分散、研磨、调漆、过滤制成成品。
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