CN102762669A - 日光反射率 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种分层的有色的日光反射体系，其包含(i)第一层，所述第一层包含分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态和约0.55μm~约0.95μm平均粒度的第一微粒材料和(ii)位于所述第一层的至少一部分上的第二层，所述第二层包含分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态和约1.0μm~1.6μm平均粒度的第二微粒材料和着色剂。所述分层的有色的日光反射体系可应用到构筑物上以提供暗、浓色，以及提高的总日光反射率。
Description
发明领域
本发明一般地涉及有色的日光反射体系和这种有色体系的各种用途，所述日光反射体系提供高日光反射率。
发明背景
正在连续开发新技术以提高能量效率。一种这种技术是在位于建筑物(或其他物体)外部上的涂层中使用红外线反射颜料。关于人们关心的，太阳作为近红外辐射发射其能量的约50%。当这种近红外辐射被吸收时，将其在物理上转化为热。含有红外线反射颜料的涂层通过反射掉太阳光并通过阻断热的传递而发挥作用，由此降低了建筑物的热负荷。例如，已经将诸如二氧化钛的白色颜料用于涂层中以反射大部分太阳能。通常，出于美观的原因，期望提供一种着色涂层以代替白色。然而，可使用的颜料的选择受到限制，因为其会吸收比所期望的更多的太阳能，导致上述效果明显下降。由此，已经开发并继续尝试各种体系以提供具有更高日光反射率的着色涂层。
例如，美国专利5,540,998号描述了一种体系，其中将具有50μm以下粒径的两种以上的非白色颜料合并以得到低亮度的颜色，尤其是消色差的黑色。美国专利5,962,143号还描述了一种带黑色的涂层，其含有一种或多种黑色颜料、一种或多种非白色颜料和硅酸。
在美国专利6,174,360号中，提出在涂层中使用复杂的无机着色颜料(CICP)以在可见光部分中展示暗褐色并在电磁光谱的近红外部分中展示反射性。
美国专利6,336,397号描述了一种红外线反射体系，其含有两个以上的层，一个层含有树脂和提供期望颜色的颜料且另一个层含有提供红外线反射性能的颜料。美国专利公布2009/0268278号还公开了两层的片状红外线反射体系，其具有层压到由合成树脂和氧化钛基白色颜料构成的底层上的由合成树脂和有机颜料构成的顶层。WO 04/094539还公开了具有底漆层的分层体系，所述底漆层比所述基底涂层的颜色更浅且反射性更强。
另外，美国专利6,521,038号提出了一种近红外反射复合颜料，其含有近红外非吸收着色剂和利用这种着色剂包覆的白色颜料。于是可将所述复合颜料用作涂层中的着色试剂。
最后，WO 2009/136141描述了散射近红外线的微粒材料的使用，其提供近红外辐射的高反射并以与各种着色剂组合的方式消除了可见光的反射性。
尽管各自提供了日光反射率，但是在使用这些当前可获得的体系中的一些劣势包括：其提供相对苍白的色彩，因为为了提供期望水平的日光反射，需要高含量的常规二氧化钛；在所述体系内含有的杂质能够导致在光谱的近红外部分中发生吸收，从而导致日光反射率下降；且不能设计底漆层以提供最大的日光反射率。鉴于此，仍极其期望替代体系，所述替代体系在暗色或更浓的均匀颜色的宽范围内展示比其他可获得的体系更高的日光反射率。
发明概述
本发明提供一种分层的有色的日光反射体系，其包括第一层和第二层，所述第一层包含分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态和约0.55μm~0.95μm平均粒度的第一微粒材料且所述第二层包含分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态和约1.0μm~1.6μm平均粒度的第二微粒材料和着色剂。所述分层的有色的日光反射体系可应用到构筑物上以提供暗、浓色，以及提高的总日光反射率。
在一个方面中，本发明提供一种分层的有色的日光反射体系，其含有(i)第一层，所述第一层包括分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态和约0.55μm~0.95μm平均粒度的第一微粒材料和(ii)位于所述第一层的至少一部分上的第二层，所述第二层包括分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态和约1.0μm~1.6μm平均粒度的第二微粒材料和着色剂。
在另一个方面中，可使用分层的有色的日光反射体系对构筑物如汽车、建筑物、航空器或容器进行涂覆，以使得所述构筑物展示深、明亮、鲜明的颜色和高的总日光反射率。
优选实施方案说明
在该说明书中和在随后的权利要求书中，提及的大量术语将被理解为具有如下意思。
术语“可见光”是指波长在400nm~760nm电磁光谱范围内的电磁辐射。
术语“近红外光”是指波长在760nm~约2500nm电磁光谱范围内的电磁辐射。
术语“总日光反射率”或“TSR”是指入射的太阳能(~360nm~2500nm)被所研究的表面反射的比例。其为反射波的能量与入射波的能量之比。例如，0.8的反射率等于入射波80%的反射率。可按照标准试验方法ASTM E903中所规定的确定总日光反射率，通过参考将其完整内容并入本文中。
术语“能耗”是指常规形式的能量如电、气等的使用或消耗。由此，在构筑物中能耗的下降与在构筑物中例如电的使用的减少相关。
术语“构筑物”或“基材”是指可暴露在太阳下的所有物体，例如建筑物、汽车、火车、容器、导管、管道、地板、织物、飞机、轮船、潜水艇、窗户异型材、壁板、屋顶粒料、屋顶板、农膜、食品包装膜、包括建筑玻璃的玻璃产品和工业玻璃。所述构筑物或基材的材料无特别限制，因此其及其表面可包含金属、玻璃、陶瓷、塑料、混凝土、木材、瓷砖、天然或人造纤维、橡胶等。
术语“透明的”是指具有透过诸如光的能量而没有可察觉的散射的能力。
本发明一般地涉及分层的有色的日光反射体系。所述分层的有色的日光反射体系在由这些体系制备或由这些体系覆盖的构筑物中提供更高的红外线反射率，同时还提供先前达不到的颜色和色调。例如，将本分层的有色的日光反射体系应用于构筑物的外表面如墙壁或屋顶上，使得构筑物展示提高的总日光反射率。这进而通过涂布的构筑物导致表面温度下降且热传递下降。因此，构筑物的内部温度更低，因此，对构筑物内部进行冷却所需要的能量更少。另外，因蒸发构筑物内所含有的所有挥发性组分所造成的潜在损耗下降。此外，构筑物的整体性提高，因为因热造成的损害如裂纹、热翘曲和颜色褪色明显消失。
根据一个实施方案，所述分层的有色的日光反射体系包括(i)第一层，所述第一层包含分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态和约0.55μm~约0.95μm、优选约0.6μm~约0.9μm且甚至更优选约0.7μm~约0.8μm平均粒度的第一微粒材料和(ii)位于所述第一层的至少一部分上的第二层，所述第二层包含分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态和约1.0μm~1.6μm、优选约1.2μm~约1.4μm平均粒度的第二微粒材料和着色剂。
在一个实施方案中，所述第一微粒材料选自二氧化钛、掺杂的二氧化钛及其混合物。
可用于本发明第一层中的二氧化钛是能够散射最大近红外光的二氧化钛。当二氧化钛具有约0.55μm~约0.95μm的平均粒度时，可实现这种性质。在还另一个实施方案中，第一层中的二氧化钛具有约0.6μm~约0.9μm、更优选约0.7μm~约0.8μm的平均粒度。已经惊奇地发现，这种二氧化钛在异乎寻常的高水平下反射近红外光。
由于其高折射率，所以可用于本发明第一层中的二氧化钛基本处于金红石晶体形态。由此，根据另一个实施方案，基于所述第一微粒材料的总重量，在第一层中大于约90重量%的二氧化钛、在第一层中优选大于95重量%的二氧化钛且在第一层中甚至更优选大于99重量%的二氧化钛，处于金红石晶体形态。
如同本领域中技术人员所已知的，晶体尺寸与粒度截然不同。晶体尺寸涉及用于构成微粒材料的基础晶体的尺寸。于是这些晶体聚集至一定程度而形成更大的颗粒。例如，处于金红石晶体形态的常规二氧化钛具有约0.17μm~0.29μm的晶体尺寸和约0.25μm~0.40μm的粒度，而处于锐钛矿晶体形态的常规二氧化钛具有约0.10μm~0.25μm的晶体尺寸和约0.20μm~0.40μm的粒度。由此，粒度受诸如晶体尺寸以及制造期间所使用的研磨技术如干法、湿法或合并研磨的因素的影响。因此，优选地，第一层中二氧化钛的粒度为约等于晶体尺寸。
通过本领域中技术人员所熟知的方法可确定第一层中二氧化钛的晶体尺寸和粒度。例如，通过在磨碎的试样上利用透射电子显微镜，利用得到的照片的图像分析，可确定晶体尺寸。晶体尺寸的结果，通过参考使用乳液NANOSHPHERETM尺寸标准(得自Thermo Scientific)也可确认。可用于确定二氧化钛粒度的方法包括X射线沉降。
可用于制备第一层中的二氧化钛的已知方法包括但不限于，硫酸盐法、氯化物法、氟化物法、水热法、气溶胶法和沥出法；然而，这种已知方法中的各种方法可通过实现期望平均粒度所需要的如下条件中的一个或多个条件进行改进：
(a)在更高温度下如在900℃以上进行处理；
(b)处理更长的时间段如5小时以上；
(c)提高或降低在所述方法期间存在的生长减速剂的典型水平；和
(d)降低金红石晶种的典型水平。
由此，例如，通过硫酸盐法可制备第一层中的二氧化钛，所述方法一般包括：
(i)将含钛的原料与硫酸反应以形成固态、水溶性反应饼；
(ii)将所述反应饼溶于水和/或弱酸中以制造硫酸钛溶液；
(iii)将所述硫酸钛溶液水解以将硫酸钛转化成二氧化钛水合物；和
(iv)将沉淀的二氧化钛水合物与所述溶液分离并煅烧以得到二氧化钛。
其中所述方法可通过上述条件(a)~(d)中的一个或多个条件进行改进以实现期望的平均粒度。在一个实施方案中，利用条件(a)对所述方法进行改进；在另一个实施方案中，利用条件(b)对所述方法进行改进；在另一个实施方案中，利用条件(c)对所述方法进行改进；且在另一个实施方案中，利用条件(d)对所述方法进行改进。
第一层中的二氧化钛可以为白色或半透明的或其可为有色的。优选地，第一层中的二氧化钛为白色。由此，在一个实施方案中，第一层中的二氧化钛具有大于95的亮度值L＊(CIE L＊a＊b＊颜色空间)、小于5的a＊值和小于5的b＊值。
在另一个实施方案中，所述第一微粒材料为掺杂的二氧化钛。如本文中所使用的，“第一层中的掺杂的二氧化钛”是指本发明的第一层中的二氧化钛，但还包括在制备所述二氧化钛期间已经并入的一种或多种掺杂剂。可通过已知方法并入的掺杂剂包括但不限于，钙、镁、钠、镍、铝、锑、磷或铯。基于第一层中的二氧化钛的总重量，可以以不大于30重量%、优选不大于15重量%且更优选不大于5重量%的量并入掺杂剂。例如，相对于二氧化钛的总重量，可以0.1~30重量%、或0.5~15重量%或1~5重量%的量并入掺杂剂。可确认这种掺杂的二氧化钛基本处于金红石晶体形态。由此，根据另一个实施方案，基于所述第一微粒材料的总重量，在第一层中大于约90重量%的掺杂的二氧化钛、在第一层中优选大于95重量%的掺杂的二氧化钛且在第一层中甚至更优选大于99重量%的掺杂的二氧化钛，处于金红石形态。
在还另一个实施方案中，所述第一微粒材料还可按本领域中已知的利用包覆剂进行处理以形成包覆的二氧化钛或包覆的掺杂的二氧化钛。例如，可将所述第一微粒材料与包覆剂一起分散在水中。然后，对溶液的pH进行调节，使得期望的水合氧化物沉淀以在第一微粒材料表面上形成涂层。在包覆之后，可对第一微粒材料进行洗涤并干燥，然后例如在流能磨或微粉磨中进行研磨以将通过包覆而粘结在一起的颗粒分开。在该研磨阶段，如果期望，还可施加有机表面处理。
适合使用的包覆剂包括通常用于在颗粒表面上包覆无机氧化物或含水氧化物的包覆剂。典型的无机氧化物和含水氧化物包括硅、铝、钛、锆、镁、锌、铈、磷或锡的一种或多种氧化物和/或含水氧化物，例如Al2O3、SiO2、ZrO2、CeO2、P2O5、硅酸钠、硅酸钾、铝酸钠、氯化铝、硫酸铝或其混合物。以无机氧化物和/或含水氧化物的重量相对于第一层中二氧化钛或掺杂的二氧化钛的总重量计，包覆到第一层中二氧化钛或掺杂的二氧化钛表面上的涂层的量可为约0.1重量%~约20重量%。
在研磨阶段适合应用的有机表面处理剂包括多元醇、胺、烷基磷酸和有机硅的衍生物。例如，所述有机表面处理剂可以为三羟甲基丙烷、季戊四醇、三乙醇胺、正辛基磷酸或三羟甲基乙烷。
然后，将所述第一微粒材料分散在载色剂中。所述载色剂可以为能够在其中分散所述第一微粒材料的任意一种组分或组分的组合。
在一个实施方案中，所述载色剂为合成或天然树脂。所述树脂可以为但不限于，聚烯烃树脂、聚氯乙烯树脂、ABS树脂、聚苯乙烯树脂、甲基丙烯酸类树脂、聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚酰胺树脂、醇酸树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、三聚氰胺树脂、含氟聚合物或环氧树脂。
在另一个实施方案中，所述载色剂为载体。所述载体可以为但不限于，含水溶剂如水。所述载体还可为非水溶剂，例如有机溶剂如石油馏出物、醇、酮、酯、二醇醚等。
在还另一个实施方案中，所述载色剂为漆基。所述漆基可以为金属硅酸盐漆基如硅铝酸盐漆基。所述漆基还可以为聚合物漆基如丙烯酸类聚合物或共聚物漆基。
分散在所述载色剂中的第一微粒材料的量无限制；然而，基于所述第一层中各组分的总体积，优选约5体积%~约40体积%的量。
可以预期，可将第一层直接施加到构筑物或基材的表面上。然而，在某些实施方案中，所述构筑物或基材还可包括其他处理层。然而，还可考虑，当在所述构筑物上施加这些其他层时，将第一层施加到实施方案中的构筑物的表面上。例如，当所述构筑物为交通工具如汽车或航空器的面板时，所述面板可还包括电镀涂层处理层或在其上的磷酸盐处理层。尽管在该实例中，将第一层实际应用到电镀涂层或磷酸盐层上，但是还可考虑将第一层应用到构筑物的表面上。
然后，将第二层安置在所述第一层的至少一部分上。根据某些实施方案，“至少一部分”是指第二层覆盖所述第一层的大于50%，优选大于90%且更优选大于99.99%。另外，在优选实施方案中，将所述第二层安置在第一层的顶上并与构筑物的表面相对。所述第二层包括分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态和约1.0μm~1.6μm、优选1.2μm~1.4μm平均粒度的第二微粒和着色剂。
根据一个实施方案，所述第二微粒材料选自二氧化钛、掺杂的二氧化钛及其混合物。
可用于本发明的第二层中的二氧化钛是能够散射近红外光并还展示比常规二氧化钛颜料更显著下降的可见光反射率的二氧化钛。与常规二氧化钛相比，将所述第二层的二氧化钛与着色剂共混而不会过度影响所述层的颜色，从而提供暗色或更浓着色的层的可更广泛获得的调色板，所述常规二氧化钛非常强烈地反射可见光，使得其中使用所述常规二氧化钛的常规着色体系的颜色苍白。当第二层中的二氧化钛的平均粒度为约1.0μm~约1.6μm时，可获得这种性质。在还另外的实施方案中，第二层中的二氧化钛的平均粒度为约1.1μm~约1.5μm，更优选约1.2μm~约1.4μm。已经惊奇地发现，这种二氧化钛能够在异乎寻常的高水平下散射近红外光，而不影响色调下降。
可用于本发明第二层中的二氧化钛基本处于金红石晶体形态。由此，根据另一个实施方案，基于所述第二微粒材料的总重量，在第二层中大于90重量%的二氧化钛、在第二层中优选大于95重量%的二氧化钛且在第二层中甚至更优选大于99重量%的二氧化钛，处于金红石晶体形态。
如上所述，本领域技术人员应理解，晶体尺寸与粒度截然不同。因此，优选地，第二层中二氧化钛的粒度约等于晶体尺寸。
通过本领域中技术人员所熟知的方法如上述方法可确定第二层中二氧化钛的晶体尺寸和粒度。例如，通过透射电子显微镜可确定晶体尺寸，且通过X射线沉降可确定粒度。
可使用已知方法如上述方法来制备第二层中的二氧化钛，所述方法包括但不限于，硫酸盐法、氯化物法、氟化物法、水热法、气溶胶法和沥出法。然而，这种已知方法中的各种方法可通过上述条件(a)~(d)中的一个或多个条件进行改进以实现第二层中二氧化钛的期望平均粒度。在一个实施方案中，利用条件(a)对所述方法进行改进；在另一个实施方案中，利用条件(b)对所述方法进行改进；在另一个实施方案中，利用条件(c)对所述方法进行改进；且在另一个实施方案中，利用条件(d)对所述方法进行改进。
在某些实施方案中，所述第二层中的二氧化钛可以为白色或半透明的或其可为有色的。优选地，第二层中的二氧化钛为白色。由此，在一个实施方案中，第二层中的二氧化钛具有大于95的亮度值L＊(CIE L＊a＊b＊颜色空间)、小于5的a＊值和小于5的b＊值。
在另一个实施方案中，所述第二微粒材料为掺杂的二氧化钛。如本文中所使用的，“第二层中掺杂的二氧化钛”是指本发明的第二层中的二氧化钛，但还包括在制备所述二氧化钛期间已经并入的一种或多种掺杂剂。通过已知方法并入的掺杂剂包括但不限于，钙、镁、钠、钒、铬、镍、铝、锑、铌、磷或铯。基于第二层中的二氧化钛的总重量，可以以不大于30重量%、优选不大于15重量%且更优选不大于5重量%的量并入掺杂剂。例如，相对于二氧化钛的总重量，以0.1~30重量%、或0.5~15重量%或1~5重量%的量并入掺杂剂。
在还另一个实施方案中，所述第二微粒材料还可按本领域中已知的利用包覆剂进行处理以如上所述形成包覆的二氧化钛或包覆的掺杂的二氧化钛。
适合使用的包覆剂包括通常用于在颗粒表面上包覆无机氧化物或含水氧化物的包覆剂。典型的无机氧化物和含水氧化物包括硅、铝、钛、锆、镁、锌、铈、磷或锡的一种或多种氧化物和/或含水氧化物，例如Al2O3、SiO2、ZrO2、CeO2、P2O5、硅酸钠、硅酸钾、铝酸钠、氯化铝、硫酸铝或其混合物。以无机氧化物和/或含水氧化物相对于第二层中二氧化钛或掺杂的二氧化钛的总重量计，包覆到二氧化钛或掺杂的二氧化钛表面上的涂层的量为约0.1重量%~约20重量%。
在研磨阶段适合应用的有机表面处理剂包括多元醇、胺、烷基磷酸和有机硅的衍生物。例如，所述有机表面处理剂可以为三羟甲基丙烷、季戊四醇、三乙醇胺、正辛基磷酸或三羟甲基乙烷。
所述第二层可还包含着色剂。根据各种实施方案，所述第二层可包括单种着色剂或两种以上不同的着色剂。所述着色剂可选自黑色、褐色、蓝色、青色、绿色、紫色、品红色、红色、橙色、黄色颜料及其混合物。所述选择取决于实现期望颜色所需要的必要的着色剂。
在一个实施方案中，着色剂选自一种或多种无机着色剂、一种或多种有机着色剂及其混合物。无机着色剂的实例包括但不限于，包覆或未包覆的金属氧化物颜料如硼、铬、钴、镓、铟、铁、镧、锰、钼、钕、镍、铌和钒；复合金属氧化物体系颜料；和络合无机彩色颜料如在美国专利6,174,360、6,416,868和6,541,112中所述的颜料，通过参考将其完整内容并入本文中。
有机颜料的实例包括但不限于，铜酞菁、不同的金属（例如镍、钴、铁等）酞菁、非金属酞菁、氯化的酞菁、氯化-溴化的酞菁、溴化的酞菁、蒽醌、喹吖啶酮体系颜料、二酮吡咯并吡咯体系颜料、二萘嵌苯体系颜料、单偶氮体系颜料、二偶氮体系颜料、缩合的偶氮体系颜料、金属络合物体系颜料、喹酞酮体系颜料、阴丹士林蓝颜料、二噁二烯（dioxadene）紫色颜料、苯并咪唑酮体系颜料、苝酮体系颜料、靛/硫靛体系颜料、二噁嗪体系颜料、异二氢吲哚酮体系颜料、异吲哚啉体系颜料、偶氮甲碱或偶氮甲碱-偶氮体系颜料。
然后将所述第二微粒材料和一种或多种着色剂分散在载色剂中。所述载色剂可以与第一层中的载色剂相同或不同且可包括能够在其中分散第二微粒材料和着色剂的任意一种组分或组分的组合。所述载色剂可包括合成或天然树脂、载体和/或漆基。这种树脂、载体和漆基的实例为如上所述。
分散在所述载色剂中的第二微粒材料和着色剂的量无限制；然而，优选的是，基于所述第二层中各组分的总体积，所述着色剂的量为约0.1体积%~约20体积%且所述第二微粒材料的量为约5体积%~约40体积%的量。
优选地，所述第一层和第二层分别由第一涂布组合物和第二涂布组合物形成。所述涂布组合物可以为液体如油漆或油墨，或可以为粉末，或可以为箔。因此，在一个实施方案中，提供或制备分层的有色的日光反射体系的方法包括将第一涂布组合物施加到构筑物上以在所述构筑物表面上形成第一层并然后将第二涂布组合物施加到所述第一层的至少一部分上以形成第二层。在其他实施方案中，所述第一或第二层中的一个或两个层可以为热固性或热塑性垫，其从固体组分中挤出并粘合到构筑物和/或第一层中的任意一者上。
所述分层的体系可任选地包括施加到第二层上的一个或多个其他层。如果存在，这些一个或多个其他层在近红外光区域中是透明的，从而构筑物外部的近红外光传播透过这一个或多个其他层。例如，在一个实施方案中，所述分层体系可含有由涂布组合物如清漆涂布组合物形成的第三层。将所述清漆的涂布组合物施加到第二层的至少一部分上以形成清漆的层。所述清漆涂布组合物可以为基于溶剂产生的、基于水产生的或基于粉末的，且能够包括丙烯酸类物质、三聚氰胺、聚酯、碳酸酯、硅烷、氨基甲酸酯、异氰酸酯和/或聚氨酯及其混合物。
所述第一、第二和任何任选的涂布组合物和因此的各个层可还包括一种或多种惯用添加剂。适合使用的添加剂包括但不限于，增稠剂、稳定剂、乳化剂、纹理形成剂、粘合促进剂、UV稳定剂、消光剂、分散剂、消泡剂、润湿剂、聚结剂和抗微生物剂/杀真菌剂。
所述第一、第二和任何任选的涂布组合物和因此的各个层可还包括用于隔开或支持所述组合物中所含有的材料的一种或多种隔离颗粒。所述隔离颗粒可以为处于中空微珠形式或微球形式的二氧化硅、硅酸盐、铝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、粘土或聚合物颗粒。
通过任意一种已知手段如通过喷雾(例如空气或旋转雾化)、浸蘸、辊涂、刷涂等可对所述第一、第二和任何任选的涂布组合物进行涂布。在一个实施方案中，将所述第一涂布组合物喷施到所述构筑物上以形成第一层，将所述第二涂布组合物喷施到所述第一层的至少一部分上以形成第二层，任选地，将所述第三涂布组合物喷施到所述第二层的至少一部分上以形成第三层。这些涂层可以是在各个层之间具有或不具有闪干时间的“湿上涂湿”或“湿上涂湿再涂湿”。另外，在随后涂布下一个层之前对一个层进行固化的步骤也是优选的。由此，在一个实施方案中，在涂布第二涂布组合物的步骤之前，可对第一层进行固化。
尽管可随其应用而变化，但是在一个实施方案中，分层的有色的日光反射体系的厚度不大于约55μm，优选不大于约50μm，更优选不大于约45μm且甚至更优选不大于约40μm。在其他实施方案中，所述第一层的厚度在约1μm~约20μm的范围内且所述第二层的厚度在约5μm~约35μm的范围内。
在还另一个实施方案中，可将所述第一、第二和任选的第三层挤出以在所述构筑物上形成第一、第二和如果存在的第三层压物层。
在还另一个实施方案中，本发明提供一种涂覆的构筑物，其包含安置在所述构筑物的一个或多个表面上的分层的有色的日光反射体系。
在另一个实施方案中，本发明提供一种分层的有色的日光反射体系，其展示了75以下、优选65以下、更优选55以下、甚至更优选45以下的亮度值L＊(CIE L＊a＊b＊颜色空间)。
如上所述，所述分层的有色的日光反射体系还提供更高的近红外反射率。由此，在另一个实施方案中，所述分层的有色的日光反射体系展示了大于30%的总日光反射率。在还另一个实施方案中，所述分层的有色的日光反射体系展示了大于35%、优选大于40%且甚至更优选大于45%的总日光反射率。
在另外的实施方案中，本发明提供一种包含分层的有色的日光反射体系的构筑物，其中所述构筑物展示了大于30%、优选大于35%、更优选大于40%且甚至更优选大于45%的总日光反射率。
在还另一个实施方案中，本发明提供一种通过在构筑物的一个或多个表面上应用分层的有色的日光反射体系以降低构筑物能耗的方法。因为其提高了近红外反射率，所以所述分层体系使得制得的涂覆表面的表面温度低于利用相同颜色的非反射涂层涂覆的表面的表面温度。由此，需要更少的能量来冷却构筑物内部。
在另一个实施方案中，可使用所述分层的有色的日光反射体系来控制暴露在红外线辐射下的构筑物的温升。该实施方案包括向构筑物上施加第一涂布组合物以形成第一层和(ii)向所述第一层的至少一部分上施加第二涂布组合物以形成第二层，其中所述第一涂布组合物包含分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态和约0.55μm~约0.95μm、优选约0.6μm~约0.9μm且甚至更优选约0.7μm~约0.8μm平均粒度的第一微粒材料，且其中所述第二涂布组合物包含分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态和约1.0μm~1.6μm、优选约1.2μm~约1.4μm平均粒度的第二微粒材料和一种或多种着色剂。
如通篇所述，已经惊奇地发现，本发明分层的有色的日光反射体系特别适合于产生冷深色、明亮色、变动色或暗颜色，其能够应用于各种构筑物或基材。所述第二层吸收宽光谱的可见光以实现期望颜色并同时对近红外光提供合理的反射率。所述第一层在基本不影响色调下降的条件下提供最佳的日光反射率。所述两个层的组合在有色的分层体系中导致出奇高的总日光反射率，所述体系可应用于吸收性构筑物或基材上。以此方式，用其涂覆的构筑物或基材比通过驱逐近红外光的常规分层体系经历减少的温升。特别地，所述分层的有色的日光反射体系可用于汽车涂层、建筑物涂层、工业涂层、宇航涂层和柔性涂层(例如用于织物上)中。
考虑如下实例，进一步对本发明进行说明，所述实例是本发明的示例。
实施例
实施例1A.制造白色30%二氧化钛体积浓度的底漆油漆并施加到基材上。
使用丙烯酸类树脂、交联剂和溶剂制备了清澈的树脂溶液。在下表1中列出了各种组分的量。
| 清澈的树脂溶液 | 重量% |
| 60%的丙烯酸类树脂(40%的溶剂) | 68 |
| 溶剂 | 9 |
| 交联剂 | 23 |
表1：清澈树脂溶液的构成
将19.57g 0.7微米粒度的二氧化钛添加至7.5g清澈树脂溶液中以产生漆浆(millbase)，然后将其剧烈混合30秒。然后，利用另外15g清澈树脂对该调色的漆浆进行稀释。然后，将该漆浆研磨另外2分钟以提供白色底漆。使用3根线的卷绕涂布器将该底漆涂布到热浸镀锌(HDG)的钢板上，以提供约9.8微米的底漆干膜厚度。使得溶剂蒸发并然后将所述面板在105℃的炉子中放置30分钟。
实施例1B.制造有色的油漆并将其应用到HDG钢的面板和底漆层上。
关于各种规定的颜料(PY180 Clariant Fast Yellow HG、PR122 HPCPR1220、PV23 Ciba Cromophtal Violet Gt、PBlack 32 BASF PaliogenBlack L0086、PO71 Ciba Irgazin DPP Cosmoray、PY128 Ciba 8GNP)，使用丙烯酸类树脂、润湿和分散添加剂、溶剂以及特定的调色剂制备了调色剂浓缩物。将各种组分的量示于表2中。然后，利用钢球对调色剂浓缩物进行研磨。
表2：调色剂浓缩物的构成
应理解，ral是标准颜色且ral体系是标准颜色体系。关于ral 3003和ral 8004，通过提取表3中所示量的各种所需要的调色剂浓缩物并与规定量的额外的丙烯酸类树脂剧烈混合2分钟，制备了有色的溶液。
| ral 3003 | ral 8004 | |
| 调色剂浓缩物PR122(g) | 5.33 | 6.9 |
| 调色剂浓缩物PY128(g) | 18.88 | - |
| 调色剂浓缩物PB32(g) | 0.125 | - |
| 调色剂浓缩物PV23(g) | - | 4.1 |
| 调色剂浓缩物PY180(g) | - | 32.9 |
| 调色剂浓缩物PO71(g) | - | 50.4 |
| 60%的丙烯酸类树脂(40%的溶剂)(g) | 0.725 | 5.6 |
表3：有色的树脂溶液的构成
然后向7.5g有色的树脂溶液中添加1.4微米粒度的二氧化钛(表4中所示的量)以产生漆浆，然后将其剧烈混合30秒。然后，利用另外13g有色树脂对该调色的漆浆进行稀释。然后，将该漆浆研磨另外2分钟。使用4根线的卷绕涂布器将该油漆涂布到HDG钢板和底漆层(实施例1A中制备的)上，以提供22微米的顶涂层干燥厚度。使得溶剂蒸发并然后将所述面板在105℃的炉子中放置30分钟。总的膜厚度等于32微米。
| ral 3003 | ral 8004 | |
| TiO2(g) | 3.6 | 13.2 |
| TiO2体积浓度% | 8 | 24 |
表4：添加至有色树脂溶液中的二氧化钛的量
使用具有积分球和300nm~2500nm波长范围的UV/vis/NIR光谱仪测量反射光谱。根据在ASTM E903中所述的方法，由该数据计算总日光反射率。另外由该数据计算了在D65发光体下的L＊、a＊和b＊。对于ral 3003的总日光反射率确定为47%，同时对于ral 8004的总日光反射率确定为50%。
实施例1C.将实施例1B中的结果与从公开获得用于标准着色2层体系的TSR值所收集的数据进行了比较，并将所述结果示于表5中。
表5：与本发明体系相比的常规2层体系的TSR值。
认为上述公开的主旨是示例性的而不是限制性的，附属权利要求书倾向于覆盖落在本发明真实范围内的所有这种变化、提高和其他实施方案。由此，在法律允许的最大范围内，本发明的范围由如下权利要求书的最宽泛的容许解释及其等价物确定，而不是由上述详细说明来约束或限制。
Claims (22)
1.一种分层的有色的日光反射体系，其包含(i)第一层，所述第一层包含分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态和约0.55μm~约0.95μm、优选约0.6μm~约0.9μm且甚至更优选约0.7μm~约0.8μm平均粒度的第一微粒材料和(ii)位于所述第一层的至少一部分上的第二层，所述第二层包含分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态和约1.0μm~1.6μm、优选约1.2μm~约1.4μm平均粒度的第二微粒材料和着色剂。
2.权利要求1的分层的有色的日光反射体系，其中所述第一微粒材料和第二微粒材料独立地选自二氧化钛、掺杂的二氧化钛及其混合物。
3.权利要求2的分层的有色的日光反射体系，其中所述第一微粒材料和第二微粒材料是二氧化钛。
4.权利要求1、2或3中任一项的分层的有色的日光反射体系，其中所述着色剂选自一种或多种无机颜料、一种或多种有机颜料及其混合物。
5.权利要求4的分层的有色的日光反射体系，其中所述着色剂是选自以下物质中的一种或多种无机着色剂：包覆或未包覆的金属氧化物颜料、复合金属氧化物体系颜料和络合无机彩色颜料。
6.权利要求4的分层的有色的日光反射体系，其中所述着色剂是选自以下物质中的一种或多种有机着色剂：铜酞菁颜料、不同的金属酞菁颜料、非金属酞菁颜料、氯化的酞菁颜料、氯化-溴化的酞菁颜料、溴化的酞菁颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮体系颜料、二酮吡咯并吡咯体系颜料、二萘嵌苯体系颜料、单偶氮体系颜料、二偶氮体系颜料、缩合的偶氮体系颜料、金属络合物体系颜料、喹酞酮体系颜料、阴丹士林蓝颜料、二噁二烯（dioxadene）紫色颜料、苯并咪唑酮体系颜料、苝酮体系颜料、靛/硫靛体系颜料、二噁嗪体系颜料、异二氢吲哚酮体系颜料、异吲哚啉体系颜料、偶氮甲碱或偶氮甲碱-偶氮体系颜料。
7.权利要求1、2或3中任一项或权利要求4~6中任一项的分层的有色的日光反射体系，其中所述第一层中的载色剂和所述第二层中的载色剂独立地选自合成树脂、天然树脂、载体、漆基及其混合物。
8.权利要求1~7中任一项的分层的有色的日光反射体系，其中所述分层的有色的日光反射体系的厚度为不大于约55μm，优选不大于约50μm，更优选不大于约45μm且甚至更优选不大于约40μm。
9.一种涂覆的构筑物，其包含置于所述构筑物表面上的权利要求1~8中任一项的分层的有色的日光反射体系。
10.权利要求9的涂覆的构筑物，其中所述表面包括金属、玻璃、陶瓷、塑料、混凝土、沥青、木材、瓷砖、天然纤维、人造纤维或橡胶。
11.权利要求9或10的涂覆的构筑物，其中所述构筑物是建筑物、汽车、火车、容器、导管、管道、地板、甲板、织物、飞机、轮船、潜水艇、窗户异型材、壁板、屋顶粒料、屋顶板、农膜、食品包装膜或玻璃产品。
12.一种制造分层的有色的日光反射体系的方法，所述方法包括：(i)将第一涂布组合物施加到构筑物上以形成第一层和(ii)将第二涂布组合物施加到所述第一层的至少一部分上以形成第二层，其中所述第一涂布组合物包含分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态和约0.55μm~约0.95μm、优选约0.6μm~约0.9μm且甚至更优选约0.7μm~约0.8μm平均粒度的第一微粒材料，且其中所述第二涂布组合物包含分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态和约1.0μm~1.6μm、优选约1.2μm~约1.4μm平均粒度的第二微粒材料和着色剂。
13.权利要求12的方法，其中所述第一和第二涂布组合物是各自选自如下的组合物：油漆、油墨、粉末和箔。
14.权利要求12或13的方法，还包括向所述第二层的至少一部分上施加第三涂布组合物以形成第三层。
15.权利要求14的方法，其中所述第一涂布组合物是底漆表面涂布组合物，所述第二涂布组合物是基底涂层涂布组合物且所述第三层是清漆涂布组合物。
16.权利要求12~15中任一项的方法，其中通过喷施、浸蘸、辊涂、刷涂或挤出来施加所述第一和第二涂布组合物。
17.权利要求12~16中任一项的方法，其中所述第一层的厚度为约1μm~约20μm且所述第二层的厚度为约5μm~约35μm。
18.一种包含根据权利要求1~8中任一项的分层的有色的日光反射体系的构筑物，其中所述构筑物展示大于30%、优选大于35%、更优选大于40%且甚至更优选大于45%的总日光反射率。
19.一种降低构筑物能耗的方法，所述方法包括在所述构筑物的一个或多个表面上应用权利要求1~8中任一项的分层的有色的日光反射体系，其中所述分层的有色的日光反射体系使得制得的涂覆表面的表面温度低于利用相同颜色的非反射涂层涂覆的表面的表面温度，使得需要更少的能量来冷却所述构筑物内部。
20.一种控制暴露在红外线辐射下的构筑物的温升的方法，所述方法包括：(i)向所述构筑物上施加第一涂布组合物以形成第一层和(ii)向所述第一层的至少一部分上施加第二涂布组合物以形成第二层，其中所述第一涂布组合物包含分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态和约0.55μm~约0.95μm、优选约0.6μm~约0.9μm且甚至更优选约0.7μm~约0.8μm平均粒度的第一微粒材料，且其中所述第二涂布组合物包含分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态和约1.0μm~1.6μm、优选约1.2μm~约1.4μm平均粒度的第二微粒材料和着色剂。
21.权利要求1~8中任一项的分层的有色的日光反射体系的用途，其用于降低构筑物的能耗。
22.权利要求1~8中任一项的分层的有色的日光反射体系的用途，其用于控制暴露在红外线辐射下的构筑物的温升。
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