CN101671502B - 一种低吸收率高发射率涂料填料 - Google Patents

Abstract

一种低吸收率高发射率涂料填料，涉及一种具有高太阳反射率、同时又具有高发射率的辐射率的涂料填料材料。该填料为碱土金属碳酸盐、碱土金属硫酸盐、碱土金属硅酸盐、碱土金属铝酸盐、碱土金属氟铝酸盐的混合物。采用该填料制成涂料进行涂敷可使炎热地区需要降温环境在不消耗矿物能源的情况下使室内温度下降5-10℃。

Description

一种低吸收率高发射率涂料填料

技术领域

本发明涉及一种低吸收率高发射率涂料填料，属于材料科学与工程科学技术领域。

背景技术

房屋的冬暖夏凉是人类自古以来追求的梦想，遗憾的是现实中往往出现冬冷夏热，房屋建筑本身由于自身的限制很难达到冬暖夏凉的作用。近代以来，随着科技进步，建筑行业也步入高速发展阶段，各种新技术，新材料成功的运用到建筑上，很大程度的改善了建筑的功能，人类的居住环境也越来越舒适，但是营造建筑内舒适环境的最常用方式是人工供暖供冷，这种方式大量消耗了地球宝贵的矿物能源，且污染环境，加剧全球温室效应。据统计，美国建筑能耗已占全美总能耗的40％，在我国仅采暖能耗也已占到全国总能耗的30％左右，且随着空调的普遍使用建筑能耗增势迅猛，能源和环境保护形势更加逼人，建筑行业的节能降耗迫在眉睫。

鉴于太阳能能量巨大，分布广，永久，清洁的优点，可充分利用其热量；另一方面，地球表面物体的温度远远高于深冷空间的温度，可进行辐射致冷。人们利用太阳能的热量和深冷空间的冷量来营造舒适的居住环境进行了大量的探索，如特朗伯墙，该墙在一年时间内，在室温控制在20℃的情况下提供了总需热量的70％.可调太阳墙，此墙在冬季可将室温提高7℃以上，在夏季可降室温5℃以上.TIM(Transparent Insulation Material)材料，该材料冬季利用墙面的黑色涂料吸收热量传到室内，夏季利用自动遮阳装置将太阳辐照几乎全部反射掉，装有TIM材料的住宅在断电后，住户能依赖太阳能安全而舒适地生活近两年，在辐射致冷方面，D.Michell和K.L.Biggs建立了以tedlar板为屋顶的房子，在环境温度为10℃，室内温度为5℃的时候，测得有效致冷功率为22W/m2。A.Adder等人建立了用辐射致冷材料作盖顶的房子，对室内外的温度作了对比和记录。J.A.Saobagh建立了白漆和铝板作盖顶的房子，测得致冷功率为50W/m2。上述方法在营造建筑热舒适环境中取得了较好的效果，但是实际推广中却受到价格和空间等的限制。

建筑材料是建筑物的重要组成部分，其热效果会影响建筑物的热环境，构成建筑物的材料如地面、墙体和屋面使用的混凝土、砂浆、水泥、钢筋、砖、砌块、沥青等，其太阳吸收率和发射率与建筑物的热环境密切相关。此前的研究发现，材料日间暴晒效果主要受其太阳吸收率的影响，与发射率无关；材料夜间辐射致冷效果与发射率相关，与太阳吸收率无关。所以从调节建筑热舒适角度看，不同地区建筑对建筑材料热物性有不同的要求：寒冷地区要求材料高太阳吸收率，低发射率的性质；炎热地区要求材料具有低太阳吸收率，高发射率的性质；冬冷夏热地区，则要求材料在冬季具有高太阳吸收率，低发射率性质，到了夏季则转变为低太阳吸收率，高发射率性质。此前对常规建筑材料日间曝晒和夜间辐射致冷热效果进行了研究，从调节室内热环境看常规建材并不适合任何地区使用。

根据上述已有研究结果，本发明针对炎热地区所需要的低太阳吸收率高太阳发射率的材料作了进一步研究。美国能源部长朱棣文于2009年5月26日提出一个应对全球变暖的新设想——用油漆将世界漆成白色。如果将房屋外表面刷成白色或浅色，反射更多的太阳光，从而减少吸收的热量。炎热地区如在建筑物表面涂刷浅色的热反射涂料，这种低太阳吸收率的材料可以有效地反射太阳光，减少热量的吸收，从而降低使用空调降温的能源消耗。如果采用这种做法，所减少的温室气体排放量相当于让全世界的汽车停止排放尾气11年。但是对于市面上的普通热反射涂料而言，其太阳吸收率不够低，或是晚上的辐射致冷效果不太理想，而且成分中主要起热反射作用的钛白粉价格太高，达到每吨一万元以上，成本过高。本发明提出了一种低吸收率高发射率涂料填料，期望有助于解决炎热地区建筑耗能问题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种具有高太阳反射率、同时又具有高发射率的涂料填料，采用该填料组成的涂料可使炎热地区需要降温环境在不消耗矿物能源的情况下使室内温度下降5-10℃。

为达上述目的，本发明采用碱土金属碳酸盐、碱土金属硫酸盐、碱土金属硅酸盐、碱土金属铝酸盐、碱土金属氟铝酸盐的混合物作为涂料填料。该低吸收率高发射率涂料填料的组成比例如下(质量百分比)：

碱土金属碳酸盐    80％-95％

碱土金属硫酸盐    0.1％-5％

碱土金属硅酸盐    0.1％-5％

碱土金属铝酸盐    0.1％-5％

碱土金属氟铝酸盐  0.1％-5％

以上材料总量满足100％。

其较优的组成比例如下(质量百分比)：

碱土金属碳酸盐    85％-92％

碱土金属硫酸盐    1％-4％

碱土金属硅酸盐    1％-5％

碱土金属铝酸盐    1％-4％

碱土金属氟铝酸盐  0.5％-5％

总量满足100％

本发明具有如下优点：

1.由于本发明低吸收率高发射率材料为无机材料，具有良好的辐射致冷和反射降温双重作用。

2.本发明材料来源广泛、价格低廉、加工制作简单、使用操作方便、对环境无毒无害，降温效果可达5-10℃，具有很大的实际应用价值和社会价值。

附图说明

图1为本发明的曝晒和辐射致冷实验装置示意图

图中

1-用本发明填料制成的涂料；2-铝板；3-温度计；4-泡沫塑料；5-木箱。

具体实施方式

实施例1

请参阅图1。该填料的发射率、吸收率测定样品制备：将待测填料研磨，然后用丙烯酸、有机硅等胶粘剂制成涂料，涂覆在40mm×40mm×1mm的铝板基材试片上，将其置于无灰尘处晾干，采用FXL-1的吸收/发射比测定仪测定其发向发射率和吸收率。

上述涂料曝晒实验和辐射制冷效果的测定：采用如图1所示装置进行。进行暴晒实验时，将装置置于室内一昼夜，使其与环境达到热平衡。实验时，将表面涂覆了涂料的装置置于晴朗无风或微风天气室外日光下，每隔半小时测量各装置内的温度及环境温度。将此装置置于晴朗夜空下测试装置内空腔温度，以其与环境温度相比下降幅度表示其辐射致冷效果。进行辐射致冷实验时，将装置置于室内一昼夜，使其与环境达到热平衡。然后将装置置于晴朗、无风、无月夜晚的空旷处，每隔一小时记录一次致冷空间温度和环境温度，致冷空间温度与环境温度间的最大温差为相对温降。

先按如下质量百分比量取：

碱土金属碳酸盐    89％

碱土金属硫酸盐    0.5％

碱土金属硅酸盐    0.5％

碱土金属铝酸盐    5％

碱土金属氟铝酸盐  5％

将其研磨成粉后制得本发明的填料，然后按照填料∶丙烯酸粘结剂＝1∶0.05(质量比)混合拌制成涂料涂覆于40mm×40mm×1mm的铝板2基材试片上，置于室内环境中晾干，采用FXL-1的吸收/发射比测定仪测定其发向发射率为0.90，吸收率为0.53。采用图1所示实验装置测得其降温效果为5℃。

实施例2

采用如下配比(质量比)混合物：

碱土金属碳酸盐    85％

碱土金属硫酸盐    5％

碱土金属硅酸盐    5％

碱土金属铝酸盐    3％

碱土金属氟铝酸盐  2％

将其研磨成粉后制得本发明的填料，然后按照填料∶丙烯酸粘结剂＝1∶0.05(质量比)混合拌制成涂料涂覆于40mm×40mm×1mm的铝板基材试片上，置于室内环境中晾干，采用FXL-1的吸收/发射比测定仪测定其发向发射率为0.90，吸收率为0.45。采用图1所示实验装置测得其降温效果为7℃。

实施例3

采用如下配比(质量比)混合物：

碱土金属碳酸盐    90％

碱土金属硫酸盐    3％

碱土金属硅酸盐    2％

碱土金属铝酸盐    2％

碱土金属氟铝酸盐  3％

将其研磨成粉后制得本发明的填料，然后按照填料∶丙烯酸粘结剂＝1∶0.05(质量比)混合拌制成涂料涂覆于40mm×40mm×1mm的铝板基材试片上，置于室内环境中晾干，采用FXL-1的吸收/发射比测定仪测定其发向发射率为0.92，吸收率为0.42。采用图1所示实验装置测得其降温效果为9℃。

实施例4

采用如下配比(质量比)混合物：

碱土金属碳酸盐    88％

碱土金属硫酸盐    3％

碱土金属硅酸盐    3％

碱土金属铝酸盐    3％

碱土金属氟铝酸盐  3％

将其研磨成粉后制得本发明的填料，然后按照填料∶丙烯酸粘结剂＝1∶0.05(质量比)混合拌制成涂料涂覆于40mm×40mm×1mm的铝板基材试片上，置于室内环境中晾干，采用FXL-1的吸收/发射比测定仪测定其发向发射率为0.92，吸收率为0.41。采用图1所示实验装置测得其降温效果为10℃。

Claims (2)

1.一种低吸收率高发射率涂料填料，其特征是：该填料为碱土金属碳酸盐、碱土金属硫酸盐、碱土金属硅酸盐、碱土金属铝酸盐和碱土金属氟铝酸盐的混合物；该低吸收率高发射率涂料填料的质量百分比组成如下：

以上材料总量满足100％。

2.根据权利要求1所述的一种低吸收率高发射率涂料填料，其特征是：所述低吸收率高发射率涂料填料的质量百分比组成如下：

总量满足100％。