CN102762670B - 二氧化钛 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种有色的太阳光反射体系，其包含：(1)具有基本金红石晶体形态并具有约0.5μm~约2.0μm平均粒度的微粒材料和(2)在可见光区域中具有约5000mm-1以上的最大吸收系数，在可见光区域中具有约500mm-1以下的最大散射系数并在红外光区域中具有约50mm-1以下的平均吸收系数的有机颜料。可用于涂覆组合物或用作由其能够形成制品的组合物的所述太阳光反射体系，展示了暗、浓色，同时还提供了提高的总太阳光反射率。

Description

二氧化钛
技术领域
本发明一般地涉及改进的有色的太阳光反射体系、含有所述有色的太阳光反射体系的有色的组合物，并涉及这种有色的组合物的各种用途。
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，太阳所发射的能量的约50%是近红外辐射。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，期望提供一种有色的涂层以代替白色。然而，可使用的非白色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，已经并正在继续开发各种体系以提供具有改善的太阳光反射系数的有色的涂层。
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有色的颜料(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，其含有两个或更多个层，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，其具有由合成树脂和有机颜料构成的顶层和由合成树脂和氧化钛基白色颜料构成的底层。
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性着色剂和利用这种有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，WO2009/136141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非白色有色剂组合的方式消除了可见光的反射性。
尽管各自提供了太阳光反射性，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，因为提供期望水平的太阳光反射，需要高含量的常规二氧化钛；应用两个或更多个层既耗时又昂贵，并能够导致涂层易于随时间而变白的有色的斑或不均匀的外观；和在所述体系中所含有的杂质导致在光谱的近红外部分发生吸收，从而降低太阳光反射性。鉴于此，仍极其期望替代体系，所述替代体系在暗色或更强均匀颜色的宽范围内展示比其他可获得的体系更高的太阳光反射率。
发明概述
本发明提供一种有色的太阳光反射体系，所述体系包括具有大平均粒度的微粒材料和根据如下性质选择的有机颜料：(i)其在可见光区域内必须强烈吸收；(ii)其在近红外光区域中的吸收必须可忽略；且(iii)其在可见光区域中对光的散射必须可忽略。可用于涂覆组合物或用作能够形成制品的组合物的太阳光反射体系展示了暗、浓色，同时还提供增强的总太阳光反射。
在一个方面中，本发明提供一种有色的太阳光反射体系，其含有：(1)具有基本金红石晶体形态并具有约0.5μm~约2.0μm平均粒度的微粒材料，和(2)有机颜料，该有机颜料在可见光区域中具有约5000mm-1以上的最大吸收系数，在可见光区域中具有约500mm-1以下的最大散射系数并在近红外光区域中具有约50mm-1以下的平均吸收系数。在某些实施方案中，具有上述性质的有机颜料可以为单种有机颜料或其可以为其中各种颜料具有上述性质的有机颜料的混合物。
在另一个方面中，可将有色的太阳光反射体系分散在载色剂中以形成有色组合物。于是可将所述有色组合物用作一层涂层或用作由其能够形成制品的组合物。
附图简述
为了详细了解并更好理解本发明，结合附图，参考本发明的如下详细说明。
图1是描述ral8007(淡褐色)在各种波长下的反射的图。其显示了关于比较体系和本发明的反射体系对于ral8007(淡褐色)的反射率与波长之间的关系。
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，提及的大量术语应被理解为具有如下意思。
术语“可见光”是指具有在电磁光谱的400nm~760nm范围内的波长的电磁辐射。
术语“近红外光”是指具有在电磁光谱的760nm~约2500nm范围内的波长的电磁辐射。
术语“总太阳光反射率”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%被反射。按照标准试验方法ASTME903中所规定的，可确定总太阳光反射率，通过参考将其完整内容并入本文中。
术语“有机颜料”是指基本不溶于应用介质中的有机颗粒，所述有机颗粒分散在所述应用介质中并赋予颜色。
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减少相关。
术语“构筑物”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、道路、地板、行车道、停车场、人行道、游泳池、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、农膜或玻璃产品。所述构筑物的材料无特别限制，因此其可包含金属、玻璃、陶瓷、塑料、混凝土、沥青、木材、瓷砖、天然或人造纤维、橡胶等。
本发明一般地涉及有色的太阳光反射体系。已经惊奇地发现，本发明的有色的太阳光反射体系使得颜色与近红外反射性质无关，即所述有色体系的近红外反射率和光催化性质将独立于颜色而变化。由此，一旦利用特定有机颜料实现了期望的颜色，则会独立地保持取决于颗粒浓度的期望的太阳光反射率性质。
所述有色的太阳光反射体系还在由这些体系制备或由这些体系覆盖的构筑物中提供改进的红外线反射率，同时还提供先前达不到的颜色和色调，包括但不限于色谱中的蓝色部分。例如，将该有色的太阳光反射体系应用于构筑物的外表面如墙壁或屋顶，使得构筑物展示提高的总太阳光反射率。这进而导致表面温度下降且通过涂覆的构筑物热传递下降。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和热翘曲明显消失。最后，所述有色的太阳光反射体系可以以减少时间和成本的单层涂覆的方式应用，同时在整个涂覆的涂层中提供一致的色彩。
根据实施方案，所述有色的太阳光反射体系包括：(1)具有基本金红石晶体形态并具有约0.5μm~约2.0μm、优选约0.6μm~约1.7μm且还更优选约0.7μm~约1.4μm平均粒度的微粒材料，和(2)有机颜料，该有机颜料在可见光区域中具有约5000mm-1以上、优选约10000mm-1以上且更优选约15000mm-1以上的最大吸收系数，在可见光区域中具有约500mm-1以下、优选约250mm-1以下且更优选约100mm-1以下的最大散射系数并在近红外光区域中具有约50mm-1以下、优选约30mm-1以下且更优选约10mm-1以下的平均吸收系数。
在一个实施方案中，所述微粒材料选自二氧化钛、掺杂的二氧化钛及其混合物。
用于本发明中的二氧化钛是能够散射近红外光并同时还对可见光提供低散射和低吸收的二氧化钛。当二氧化钛具有约0.5μm~约2.0μm的平均粒度时，可实现这种性质。在还另一个实施方案中，所述二氧化钛具有约0.6μm~约1.7μm，更优选约0.7μm~约1.4μm的平均粒度。已经惊奇地发现，与常规二氧化钛颜料相比，这种二氧化钛在异乎寻常的高水平下反射近红外光，同时还展示了明显减少的可见光反射率。此外，与常规二氧化钛相比，本发明的二氧化钛与有机颜料共混而不会过度影响体系的颜色，从而提供暗色或更浓有色体系的更广泛利用的调色板，所述常规二氧化钛对可见光的反射极高，使得使用所述常规二氧化钛的常规有色体系的颜色苍白。
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粒子。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，在某些实施方案中，二氧化钛的粒度大于晶体尺寸。在还其他实施方案中，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可确定二氧化钛的晶体尺寸和粒度。例如，通过对磨碎过的试样进行透射电子显微镜，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ThermoScientific)也可进一步确认。可用于确定二氧化钛粒度的方法包括X射线沉降。
由于更高的折射率，所以微粒材料含有基本以金红石晶体形态的二氧化钛。由此，根据另一个实施方案，基于微粒材料的总重量，大于约90重量%的二氧化钛，优选大于95重量%的二氧化钛，还更优选大于99重量%的二氧化钛，处于金红石晶体形态。在还另一个实施方案中，所述微粒材料可还含有处于锐钛矿晶体形态的二氧化钛。
可用于制备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、气溶胶法和浸取法；然而，各种此类已知方法可通过如下条件中的一个或多个进行改进：
(a)在更高温度（如900℃以上）下进行处理；
(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含量；和
(d)降低金红石晶种的典型含量。
由此，例如，通过硫酸盐法可制备二氧化钛，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/或弱酸中以产生硫酸钛溶液；
(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。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。
本发明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，所述二氧化钛为白色。由此，在一个实施方案中，所述二氧化钛具有大于95的亮度值L＊(CIEL＊a＊b＊颜色空间)、小于5的a＊值和小于5的b＊值。
优选地，基于微粒材料的总重量，所述微粒材料含有大于70重量%的二氧化钛。在另一个实施方案中，基于微粒材料的总重量，所述微粒材料含有大于80重量%、优选大于90重量%、更优选大于95重量%且还更优选大于99.5重量%的二氧化钛。
在另一个实施方案中，所述微粒材料为掺杂的二氧化钛。如本文中所使用的，“掺杂的二氧化钛”是指本发明的二氧化钛，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、钒、铬、锰、铁、镍、铝、锑、磷、铌或铯。基于二氧化钛的总重量，可以以不超过30重量%、优选不超过15重量%且更优选不超过5重量%的量并入掺杂剂。例如，相对于二氧化钛的总重量，可以以0.1~30重量%、或0.5~15重量%或1~5重量%的量并入掺杂剂。因为其折射率更高，所以可确认这种掺杂的二氧化钛基本处于金红石晶体形态。在其他实施方案中，所述微粒材料可还含有处于锐钛矿晶体形态的掺杂的二氧化钛。
在还另一个实施方案中，所述微粒材料还可按本领域中已知的利用涂覆剂进行处理以形成涂覆的二氧化钛或涂覆的掺杂的二氧化钛。例如，可将所述微粒材料与涂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微粒材料表面上形成涂层。在涂层之后，对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涂层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。
适合使用的涂覆剂包括通常用于在颗粒表面上涂覆无机氧化物或含水氧化物的涂覆剂。典型的无机氧化物和含水氧化物包含硅、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二氧化钛或掺杂的二氧化钛的总重量计，涂覆到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。
除了上述微粒材料，有色的太阳光反射体系还包括有机颜料。根据各种实施方案，有机颜料可选自黑色、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如鲜明的蓝色、红色、褐色和绿色所需要的有机颜料。所述有机颜料可得自商业来源并根据如下性质进行选择：(i)其在可见光区域内必须强烈吸收；(ii)其在近红外光区域中的吸收必须可忽略；且(iii)其在可见光区域中对光的散射必须可忽略。由于“在可见光区域中强烈吸收”，所以有机颜料在可见光区域中必须具有至少约5000mm-1、优选至少约10000mm-1且更优选至少约15000mm-1的最大吸收系数。由于“在近红外光区域中的吸收可忽略”，所以有机颜料在近红外区域中必须具有小于约50mm-1、优选小于约30mm-1、更优选小于约15mm-1且还更优选小于约10mm-1的平均吸收系数。由于“在可见光区域中的光的散射可忽略”，所以有机颜料在可见光区域中必须具有小于约500mm-1、优选小于约250mm-1且更优选小于约100mm-1的最大散射系数。通过本领域中技术人员所熟知的方法如在“SolarSpectralOpticalPropertiesofPigments–PartI:ModelforDerivingScatteringandAbsorptionCoefficientsFromTransmittanceandReflectanceMeasurements”,RLevinsonetal.,SolarEnergyMaterialsandSolarCells89(2005)319-349中所述的方法，可确定吸收系数和散射系数，其完整内容通过参考并入本文中。
在某些实施方案中，所述有机颜料为具有上述性质(i)、(ii)和(iii)的一种有机颜料。在其他实施方案中，所述有机颜料为超过一种有机颜料的混合物，所述有机颜料各自具有上述性质(i)、(ii)和(iii)。在还其他实施方案中，所述有色的太阳光反射体系的特征在于，基于有色的太阳光反射体系的总重量，还含有小于约5重量%的一种或多种有机颜料，所述一种或多种有机颜料不具有上述性质(i)、(ii)和(iii)。在还另一个实施方案中，所述有色的太阳光反射体系的特征在于，基于有色的太阳光反射体系的总重量，还含有小于约2.5重量%、优选小于约1重量%的一种或多种有机颜料，所述一种或多种有机颜料不具有上述性质(i)、(ii)和(iii)。在一个实施方案中，所述有色的太阳光反射体系的特征在于，基于有色的太阳光反射体系的总重量，含有0~2.5重量%如0.1~1重量%的一种或多种有机颜料，所述一种或多种有机颜料不具有上述性质(i)、(ii)和(iii)。
根据一个实施方案，所述(或各种)有机颜料可以为偶氮、蒽醌、酞菁、苝酮/二萘嵌苯、靛/硫靛、二噁嗪、喹吖啶酮、异吲哚啉酮、异吲哚啉、二酮吡咯并吡咯、偶氮甲碱或偶氮甲碱-偶氮颜料。
通过将微粒材料和有机颜料合并可形成有色的太阳光反射体系。由此，在一个实施方案中，通过包括将微粒材料与有机颜料混合的方法可制备有色的太阳光反射体系。可通过任意已知的手段进行混合。
在还另一个实施方案中，本发明提供一种有色组合物，其含有分散在载色剂中的有色的太阳光反射体系。所述载色剂可以为能够在其中分散有色的太阳光反射体系的任意一种组分或组分的组合。基于有色组合物的总体积，包括在所述有色组合物中的有色的太阳光反射体系的量是足以提供约0.1体积%~约20体积%的有机颜料且基于有色组合物的总体积提供约0.5体积%~约40体积%的微粒材料的量。由此，在一个实施方案中，基于有色组合物的总体积，所述有色组合物包含分散在载色剂中的约0.1体积%~约20体积%的有机颜料和约0.5体积%~约40体积%的微粒材料。
根据一个实施方案，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。所述漆基可以为但不限于，金属硅酸盐漆基如铝硅酸盐漆基。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。
所述有色组合物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。
所述有色组合物可还包括用于隔开或负载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。
所述有色组合物可以用作涂覆组合物，例如用作油漆、油墨、液体涂料、粉末涂料等，或其可用作组合物，例如用作塑料或聚合物成型组合物，由其通过成型、挤出或其他已知方法能够形成制品。
由此，在一个实施方案中，本发明提供一种一层太阳光反射有色涂层，其含有分散在载色剂中的有色的太阳光反射体系。在另一个实施方案中，所述一层太阳光反射有色涂层具有75以下、优选65以下、更优选55以下且还更优选45以下的亮度值L＊(CIEL＊a＊b＊颜色空间)。
如上所述，所述有色的太阳光反射体系还提供提高的近红外反射率。由此，在另一个实施方案中，所述一层太阳光反射有色涂层具有大于30%的总太阳光反射率。在还另一个实施方案中，所述一层太阳光反射有色涂层具有大于35%、优选大于40%且还更优选大于45%的总太阳光反射率。
一旦配制，可将一层太阳光反射有色涂层应用于构筑物的一个或多个表面上。由此，在另一个实施方案中，本发明提供一种包含一层太阳光反射有色涂层的构筑物。
在另一个实施方案中，所述一层太阳光反射有色涂层覆盖基材，其中所述基材吸收一定比例的近红外辐射。所述反射层的厚度使得超过1%的入射近红外辐射到达基材。
在还另外的另一个实施方案中，本发明提供一种通过将一层太阳光反射有色涂层应用于构筑物的一个或多个表面上而降低构筑物能耗的方法。通过任意一种已知的手段如通过刷涂、辊涂、喷涂、浸渍等，可以应用所述一层太阳光反射有色涂层。因为其提高的近红外反射率，所以一层太阳光反射有色涂层使得制得的涂覆表面的表面温度相对于利用相同颜色的非反射涂层涂覆的表面的表面温度下降。由此，需要更少的能量来冷却构筑物内部。
在已经向构筑物应用一种或多种底漆之后，还可将本文中提供的一层太阳光反射有色涂层应用于构筑物表面上。例如，在应用一层有色涂层之前，可利用底漆对构筑物的表面进行涂覆。
本发明还提供一种包含所述有色组合物的制品。在一个实施方案中，所述制品具有75以下、优选65以下、更优选55以下且还更优选45以下的亮度值L＊(CIEL＊a＊b＊颜色空间)。
如上所述，有色的太阳光反射体系还提供提高的近红外反射率。由此，在另一个实施方案中，制品具有大于30%的总太阳光反射率。在还另一个实施方案中，所述制品具有大于35%、优选大于40%且还更优选大于45%的总太阳光反射率。根据在ASTME903中所述的方法可确定总太阳光反射率。
通过考虑作为本发明示例的如下实例，对本发明做进一步说明。
实施例
实施例1A.采取实验程序以使得颜色匹配ral8007(淡褐色)。目标为：L＊=39.56，a＊=12.20且b＊=18.01。有机颜料PB60(AlbionColoursBricoforBlue3GRP)、PY154(HighPerformanceColoursPY1540)和PR122(HighPerformanceColoursPR1220)，其中以与具有1.4μm平均粒度的二氧化钛组合的方式使用PB60和PY154。然后，将该体系与含有本发明组合的体系进行比较，所述本发明组合为有机颜料PY128(Ciba8GNP)、PR122(HighPerformanceColoursPR1220)和PV23(CibaCromophtalVioletGt)与具有1.4μm平均粒度的二氧化钛的组合。
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漆(tinter)浓缩物以用于特定的颜料(PB60、PY154、PR122、PY128、PV23)中的每一种。将各种组分的量示于表1中，利用钢球对该调色剂浓缩物进行研磨。
调色漆浓缩物组分 重量%
60%的丙烯酸类树脂(40%的溶剂) 78
溶剂 4
润湿和分散添加剂 9
调色剂 9
表1：调色漆浓缩物组分
然后提取表2中规定量的各种所需要的调色漆浓缩物并与规定量的另外的丙烯酸类树脂剧烈混合2分钟，从而制备有色的树脂溶液。
表2：有色的树脂溶液的构成
向7.5g有色的树脂溶液中添加二氧化钛(表3中所规定的量)以产生漆浆，然后将其剧烈混合30秒。然后，利用另外13g有色树脂对这种调色的漆浆进行稀释。然后，将该漆浆研磨另外的2分钟。
比较的有色树脂 本发明的有色树脂
TiO2(g) 7.1 2.75
TiO2体积浓度% 14.5 6
表3：添加至有色树脂溶液中的二氧化钛的量
然后，使用150根线的卷绕涂覆器将试验油漆涂覆到不透明图表上，所述涂覆器的轨距决定标称湿膜厚度。使得溶剂蒸发并将面板在105℃下在炉子中放置30分钟。然后重复该工艺以进行第二次涂覆。
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ASTME903中所述的方法，由该数据计算总太阳光反射率。另外，根据该数据计算了在D65光源下的L*、a*和b*。
在实现比较体系中的%TSR与本发明体系中相同的尝试中，在比较体系中必须提高TiO2PVC。尽管这种提高，但仍可不能到达本发明体系的最高%TSR。在比较体系中也不能实现所需要的颜色，因为黄色颜料在可见光区域中明显散射光。蓝色颜料在超过760nm的区域中显示了明显的吸收，损坏了反射率潜力。这在图1中能够清晰看出，其中在比较体系中在760nm之后反射率小得多。尽管在比较体系中存在另外的二氧化钛，但是该体系中的%TSR仍比发明体系的低，因为在近红外区域中来自蓝色颜料的吸收。将各个体系的%TSR示于下表4中。
ral 8007 比较体系 本发明体系
在黑色上的%TSR 43.52 44.50
在白色上的%TSR 43.80 49.67
表4：关于ral8007的%TSR
实施例1B：使用具有1.4μm平均粒度的二氧化钛，以颜色ral8007(淡褐色)制备了PVC饰板。通过将40g的各种颜料与350g的乙酰基柠檬酸三丁酯进行混合，制备了PY128(Ciba8GNP)、PR122(HighPerformanceColoursPR1220)和PV23(CibaCromophtalVioletGt)的原料溶液。
组分 克每100g树脂
PVC树脂 100
硬脂酸 0.5
Lankromark LZB320 2.5
DIMP 8.49
PV23原料溶液 6.5
PR122原料溶液 10.6
PY128原料溶液 39.1
TiO2 34.45
表5：PVC制剂
按如下制备PVC饰板：使用crypto-peerless型混合器制备了干共混物。然后，使用J.R.Dare的双辊研磨机(前辊为140℃且后辊为135℃)制造PVC。在165℃下将制得的PVC预热3分钟，然后在15te/in2下压制2分钟。
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ASTME903中所述的方法，由该数据计算总太阳光反射率并确定其等于50.87%。
实施例2。在油漆体系中使用具有1.4μm平均粒度的二氧化钛和有机颜料PY180(ClariantFastYellowHG)、PR122(HPCPR1220)、PV23(CibaCromophtalVioletGt)、PB15:3(HPCPB1530)、PBlack32(BASFPaliogenBlackL0086)、PO71(CibaIrgazinDPPCosmoray)的发明体系，以使得有色油漆与ral标准6011、7010、7022和7034匹配。
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以用于每种特定的颜料(PY180、PR122、PV23、PB15:3、PBlack32、PO71)。将各种组分的量示于表6中，利用钢球对该调色剂浓缩物进行研磨。
表6：调色漆浓缩物组分
然后提取表7中规定量的各种所需要的调色漆浓缩物并与规定量的另外的丙烯酸类树脂剧烈混合2分钟，从而制备有色的树脂溶液。
表7：有色的树脂溶液的构成
以表8中所规定的量，向7.50g有色的树脂溶液中添加二氧化钛以产生漆浆，然后将其剧烈混合30秒。然后，利用另外13.00g量的有色树脂对这种染色的漆浆进行稀释。然后，将该漆浆研磨另外的2分钟。
表8：添加至有色树脂溶液中的二氧化钛的量
然后，使用6根线的卷绕涂覆器将油漆涂覆到黑色基材上，使得干膜厚度为约28微米。使得溶剂蒸发并将面板在105℃下在炉子中放置30分钟。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ASTME903中所述的方法，由该数据计算总太阳光反射率。
关于使用复合颜色无机颜料优化的体系，将%TSR与从公开获得的TSR值所收集的数据进行了比较。已知的TSR值报道为根据ASTME903(对于300-2500nm的加权坐标)计算的，在顶涂层和底漆上测得的。由此，未对发明体系进行优化，因为在黑色基材上测量太阳光反射率，但从表9能够看出，本发明体系的%TSR仍明显增大。
表9：关于各个ral数的%TSR值
实施例3。使用4种不同的二氧化钛平均粒度(0.7微米、1.1微米、1.4微米和1.7微米)和有机颜料PY180(ClariantFastYellowHG)、PV23(CibaCromophtalVioletGt)、PBlack32(BASFPaliogenBlackL0086)制备了Ral7024(石墨灰)。按照上表6中的细节，将有机颜料制成调色漆浓缩物。然后提取表10中规定量的各种所需要的调色漆浓缩物并与规定量的另外的丙烯酸类树脂剧烈混合2分钟，从而制备有色的树脂溶液。
表10：有色树脂溶液的构成和添加至有色树脂溶液中的二氧化钛的量
向7.50g有色的树脂溶液中添加二氧化钛以产生漆浆，然后将其剧烈混合30秒。然后，利用另外13.00g量的有色树脂对这种调色的漆浆进行稀释。然后，将该漆浆研磨另外的2分钟。这在所有四种油漆中产生了10%的TiO2体积浓度。
使用150根线的卷绕涂覆器将油漆涂覆到基材上，使得干膜厚度为约77微米。使得溶剂蒸发并将面板在105℃下在炉子中放置30分钟。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ASTME903中所述的方法，由该数据计算总太阳光反射率并将结果示于表11中。
表11：关于ral7024的TSR结果
0.7微米粒度的TiO2提供了最高的TSR值，但因TiO2的着色（pastelisation）效果，需要添加大量有机物以保持颜色。1.1微米和1.4微米的TiO2仍提供了高的TSR值，但当与0.7微米粒度的TiO2相比时，使用了约2/3量的有机物。
认为上述公开的主旨是示例性的而不是限制性的，附属权利要求书意图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约束或限制。

Claims (80)

1.一种有色的太阳光反射体系，其包含：(1)具有基本金红石晶体形态并具有0.5μm～2.0μm平均粒度的微粒材料，所述微粒材料选自二氧化钛、掺杂的二氧化钛及其混合物；和(2)有机颜料，其在可见光区域中具有5000mm-1或更大的最大吸收系数，在可见光区域中具有500mm-1或更小的最大散射系数并在红外光区域中具有50mm-1或更小的平均吸收系数，并且所述有机颜料为(1)喹吖啶酮和/或苝酮/二萘嵌苯颜料、与(2)偶氮、偶氮甲碱和偶氮甲碱-偶氮颜料中的一种的组合。
2.权利要求1的有色的太阳光反射体系，其中所述有机颜料在可见光区域中具有10000mm-1或更大的最大吸收系数。
3.权利要求1的有色的太阳光反射体系，其中所述有机颜料在可见光区域中具有15000mm-1或更大的最大吸收系数。
4.权利要求1的有色的太阳光反射体系，其中所述有机颜料在可见光区域中具有250mm-1或更小的最大散射系数。
5.权利要求1的有色的太阳光反射体系，其中所述有机颜料在可见光区域中具有100mm-1或更小的最大散射系数。
6.权利要求1的有色的太阳光反射体系，其中所述有机颜料在红外光区域中具有30mm-1或更小的平均吸收系数。
7.权利要求1的有色的太阳光反射体系，其中所述有机颜料在红外光区域中具有10mm-1或更小的平均吸收系数。
8.权利要求1的有色的太阳光反射体系，其中基于所述微粒材料的总重量，所述微粒材料含有大于70重量％的二氧化钛。
9.权利要求1的有色的太阳光反射体系，其中所述掺杂的二氧化钛为钛酸镍锑。
10.权利要求8的有色的太阳光反射体系，其中所述掺杂的二氧化钛为钛酸镍锑。
11.权利要求1的有色的太阳光反射体系，其中所述掺杂的二氧化钛为钛酸铬锑。
12.权利要求8的有色的太阳光反射体系，其中所述掺杂的二氧化钛为钛酸铬锑。
13.权利要求1的有色的太阳光反射体系，其中所述二氧化钛具有0.7μm～1.4μm的平均粒度。
14.权利要求8的有色的太阳光反射体系，其中所述二氧化钛具有0.7μm～1.4μm的平均粒度。
15.权利要求1的有色的太阳光反射体系，其中所述二氧化钛和/或掺杂的二氧化钛是涂覆的二氧化钛或涂覆的掺杂的二氧化钛。
16.权利要求8的有色的太阳光反射体系，其中所述二氧化钛和/或掺杂的二氧化钛是涂覆的二氧化钛或涂覆的掺杂的二氧化钛。
17.权利要求9的有色的太阳光反射体系，其中所述二氧化钛和/或掺杂的二氧化钛是涂覆的二氧化钛或涂覆的掺杂的二氧化钛。
18.权利要求10的有色的太阳光反射体系，其中所述二氧化钛和/或掺杂的二氧化钛是涂覆的二氧化钛或涂覆的掺杂的二氧化钛。
19.权利要求11的有色的太阳光反射体系，其中所述二氧化钛和/或掺杂的二氧化钛是涂覆的二氧化钛或涂覆的掺杂的二氧化钛。
20.权利要求12的有色的太阳光反射体系，其中所述二氧化钛和/或掺杂的二氧化钛是涂覆的二氧化钛或涂覆的掺杂的二氧化钛。
21.权利要求13的有色的太阳光反射体系，其中所述二氧化钛和/或掺杂的二氧化钛是涂覆的二氧化钛或涂覆的掺杂的二氧化钛。
22.权利要求14的有色的太阳光反射体系，其中所述二氧化钛和/或掺杂的二氧化钛是涂覆的二氧化钛或涂覆的掺杂的二氧化钛。
23.一种制备有色的太阳光反射体系的方法，所述方法包括将具有基本金红石晶体形态并具有0.5μm～2.0μm平均粒度的微粒材料与有机颜料进行混合，所述微粒材料选自二氧化钛、掺杂的二氧化钛及其混合物，所述有机颜料在可见光区域中具有5000mm-1或更大的最大吸收系数，在可见光区域中具有500mm-1或更小的最大散射系数并在近红外光区域中具有50mm-1或更小的平均吸收系数，并且所述有机颜料为(1)喹吖啶酮和/或苝酮/二萘嵌苯颜料、与(2)偶氮、偶氮甲碱和偶氮甲碱-偶氮颜料中的一种的组合。
24.权利要求23的制备有色的太阳光反射体系的方法，其中所述有机颜料在可见光区域中具有10000mm-1或更大的最大吸收系数。
25.权利要求23的制备有色的太阳光反射体系的方法，其中所述有机颜料在可见光区域中具有15000mm-1或更大的最大吸收系数。
26.权利要求23的制备有色的太阳光反射体系的方法，其中所述有机颜料在可见光区域中具有250mm-1或更小的最大散射系数。
27.权利要求23的制备有色的太阳光反射体系的方法，其中所述有机颜料在可见光区域中具有100mm-1或更小的最大散射系数。
28.权利要求23的制备有色的太阳光反射体系的方法，其中所述有机颜料在近红外光区域中具有30mm-1或更小的平均吸收系数。
29.权利要求23的制备有色的太阳光反射体系的方法，其中所述有机颜料在近红外光区域中具有10mm-1或更小的平均吸收系数。
30.一种有色的组合物，其包含分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态并具有0.5μm～2.0μm平均粒度的微粒材料，所述微粒材料选自二氧化钛、掺杂的二氧化钛及其混合物；和有机颜料，所述有机颜料在可见光区域中具有5000mm-1或更大的最大吸收系数，在可见光区域中具有500mm-1或更小的最大散射系数并在近红外光区域中具有50mm-1或更小的平均吸收系数，并且所述有机颜料为(1)喹吖啶酮和/或苝酮/二萘嵌苯颜料、与(2)偶氮、偶氮甲碱和偶氮甲碱-偶氮颜料中的一种的组合。
31.权利要求30的有色的组合物，其中所述有机颜料在可见光区域中具有10000mm-1或更大的最大吸收系数。
32.权利要求30的有色的组合物，其中所述有机颜料在可见光区域中具有15000mm-1或更大的最大吸收系数。
33.权利要求30的有色的组合物，其中所述有机颜料在可见光区域中具有250mm-1或更小的最大散射系数。
34.权利要求30的有色的组合物，其中所述有机颜料在可见光区域中具有100mm-1或更小的最大散射系数。
35.权利要求30的有色的组合物，其中所述有机颜料在近红外光区域中具有30mm-1或更小的平均吸收系数。
36.权利要求30的有色的组合物，其中所述有机颜料在近红外光区域中10mm-1或更小的平均吸收系数。
37.权利要求30的有色的组合物，其中基于所述有色组合物的总重量，所述有机颜料以0.1体积％～20体积％的量存在，且基于所述有色组合物的总重量，所述微粒材料以0.5体积％～40体积％的量存在。
38.权利要求30的有色的组合物，其中所述载色剂为合成或天然树脂，包含聚烯烃树脂、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。
39.权利要求37的有色的组合物，其中所述载色剂为合成或天然树脂，包含聚烯烃树脂、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。
40.权利要求30的有色的组合物，其中所述载色剂为载体或漆基。
41.权利要求37的有色的组合物，其中所述载色剂为载体或漆基。
42.权利要求30的有色的组合物，其还包含一种或多种增稠剂、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、隔离颗粒或抗微生物剂/杀真菌剂。
43.权利要求37的有色的组合物，其还包含一种或多种增稠剂、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、隔离颗粒或抗微生物剂/杀真菌剂。
44.权利要求38的有色的组合物，其还包含一种或多种增稠剂、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、隔离颗粒或抗微生物剂/杀真菌剂。
45.权利要求39的有色的组合物，其还包含一种或多种增稠剂、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、隔离颗粒或抗微生物剂/杀真菌剂。
46.权利要求40的有色的组合物，其还包含一种或多种增稠剂、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、隔离颗粒或抗微生物剂/杀真菌剂。
47.权利要求41的有色的组合物，其还包含一种或多种增稠剂、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、隔离颗粒或抗微生物剂/杀真菌剂。
48.权利要求30～47中任一项的有色组合物的用途，其用作油漆、油墨或涂层或用作能够由其形成制品的组合物。
49.一层的太阳光反射有色涂层，其包含分散在载色剂中的具有基本金红石晶体形态并具有0.5μm～2.0μm平均粒度的微粒材料，所述微粒材料选自二氧化钛、掺杂的二氧化钛及其混合物；和有机颜料，所述有机颜料在可见光区域中具有5000mm-1或更大的最大吸收系数，在可见光区域中具有500mm-1或更小的最大散射系数并在红外光区域中具有50mm-1或更小的平均吸收系数，并且所述有机颜料为(1)喹吖啶酮和/或苝酮/二萘嵌苯颜料、与(2)偶氮、偶氮甲碱和偶氮甲碱-偶氮颜料中的一种的组合。
50.权利要求49的一层的太阳光反射有色涂层，其中所述有机颜料在可见光区域中具有10000mm-1或更大的最大吸收系数。
51.权利要求49的一层的太阳光反射有色涂层，其中所述有机颜料在可见光区域中具有15000mm-1或更大的最大吸收系数。
52.权利要求49的一层的太阳光反射有色涂层，其中所述有机颜料在可见光区域中具有250mm-1或更小的最大散射系数。
53.权利要求49的一层的太阳光反射有色涂层，其中所述有机颜料在可见光区域中具有100mm-1或更小的最大散射系数。
54.权利要求49的一层的太阳光反射有色涂层，其中所述有机颜料在红外光区域中具有30mm-1或更小的平均吸收系数。
55.权利要求49的一层的太阳光反射有色涂层，其中所述有机颜料在红外光区域中具有10mm-1或更小的平均吸收系数。
56.权利要求49的一层太阳光反射有色涂层，其中所述涂层覆盖吸收一部分近红外辐射的基材且其中所述层的厚度使得超过1％的入射近红外辐射到达所述基材。
57.权利要求49的一层太阳光反射有色涂层，其中所述涂层具有75或更小的亮度值L*。
58.权利要求56的一层太阳光反射有色涂层，其中所述涂层具有75或更小的亮度值L*。
59.权利要求49的一层太阳光反射有色涂层，其中所述涂层具65或更小的亮度值L*。
60.权利要求56的一层太阳光反射有色涂层，其中所述涂层具65或更小的亮度值L*。
61.权利要求49的一层太阳光反射有色涂层，其中所述涂层具有55或更小的亮度值L*。
62.权利要求56的一层太阳光反射有色涂层，其中所述涂层具有55或更小的亮度值L*。
63.权利要求49的一层太阳光反射有色涂层，其中所述涂层具有45或更小的亮度值L*。
64.权利要求56的一层太阳光反射有色涂层，其中所述涂层具有45或更小的亮度值L*。
65.权利要求49～64中任一项的一层太阳光反射有色涂层，其中所述涂层具有大于30％的总太阳光反射率。
66.权利要求65的一层太阳光反射有色涂层，其中所述涂层具有大于35％的总太阳光反射率。
67.权利要求65的一层太阳光反射有色涂层，其中所述涂层具有大于40％的总太阳光反射率。
68.权利要求65的一层太阳光反射有色涂层，其中所述涂层具有大于45％的总太阳光反射率。
69.一种构筑物，其包含根据权利要求49～68中任一项的一层太阳光反射有色涂层。
70.一种降低构筑物的能耗的方法，所述方法包括将权利要求49～68中任一项的一层太阳光反射有色涂层应用于所述构筑物的一个或多个表面上，其中所述一层太阳光反射有色涂层使得制得的涂覆表面的表面温度相对于利用相同颜色的非反射涂层涂覆的表面的表面温度下降，从而需要更少的能量来冷却所述构筑物的内部。
71.一种包含权利要求30～47中任一项的有色组合物的制品，其中所述制品具有75或更小的亮度值L*。
72.权利要求71的包含有色组合物的制品，其中所述制品具有65或更小的亮度值L*。
73.权利要求71的包含有色组合物的制品，其中所述制品具有55或更小的亮度值L*。
74.权利要求71的包含有色组合物的制品，其中所述制品具有45或更小的亮度值L*。
75.权利要求71～74中任一项的包含有色组合物的制品，其中所述制品具有大于30％的总太阳光反射率。
76.权利要求75的包含有色组合物的制品，其中所述制品具有大于35％的总太阳光反射率。
77.权利要求75的包含有色组合物的制品，其中所述制品具有大于40％的总太阳光反射率。
78.权利要求75的包含有色组合物的制品，其中所述制品具有大于45％的总太阳光反射率。
79.权利要求30～47中任一项的有色组合物或权利要求49～68中任一项的涂层的用途，其可用作一层太阳光反射有色涂层。
80.一种构筑物，其中所述构筑物的一个或多个表面涂覆有根据权利要求49～68中任一项的一层太阳光反射有色涂层。
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