CN104212286B - 灰色太阳热反射降温涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种灰色太阳热反射降温涂料及其制备方法，涂料采用水性丙烯酸乳液作为成膜基料，抗老化性能好，户外使用寿命长，无毒环保，具有优良的耐玷污性、耐碱性和耐水性，对混凝土、金属、木材、玻璃等基材均有很好的附着力；以具有很强近红外反射或透射功能的黑色与白色、蓝色与橙色、紫色与黄色、红色与绿色等互补色颜料对以及钛白粉为功能性颜料，辅以多种体质颜料及助剂，制作简单，成本低廉，且对环境友好。本发明灰色太阳热反射降温涂料具有优良的近红外反射及隔热性能，其光学性能满足最新国家标准要求，具有良好的降温性能。可广泛应用于建筑屋顶和外墙的装饰及节能。

Description

灰色太阳热反射降温涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种灰色太阳热反射降温涂料及其制备方法，特别是以水性丙烯酸乳液为成膜基料的灰色太阳热反射降温涂料及其制备方法。

背景技术

白色太阳热反射降温涂料因为在可见光（能量占太阳能的45%）和近红外（能量占太阳能的50%）区域均有很高的反射率，因此是已知降温效果最好的建筑表面材料，已广泛用于建筑物的节能中。然而白色太阳热反射降温涂料具有如下三方面缺点：一、缺乏深色涂料的美感；二、用于外墙和坡屋顶时容易造成光污染；三、不耐脏容易被玷污从而降低其太阳热反射率。因此，白色太阳热反射降温涂料并不受建筑业主的青睐。灰色太阳热反射降温涂料可以从一定程度上解决白色太阳热反射降温涂料的上述弱点，同时具有高于彩色和黑色降温涂料的太阳热反射率和降温性能。因此，灰色太阳热反射降温涂料具有广阔的应用前景，可满足屋顶和墙体的装饰及节能需求。

目前，常用的灰色涂料由炭黑和钛白粉配制而成。然而，炭黑不仅具有极强的遮盖力，而且在整个太阳能波谱范围（250～2500 nm）内均有极强的吸收，其太阳热反射率只有0.05。在与钛白粉混合制备灰色涂料时，极少量的炭黑即可极大降低灰色涂料在整个太阳能波谱范围的反射率。因此，常用的灰色涂料具有较低的太阳热反射率，不具备降温性能。用于建筑物顶和外墙装饰时，增加了建筑物表面的吸热能力，导致建筑物内部温度高，引起建筑物夏季制冷能耗的增加，降低了居住舒适度。此外，现有降温涂料配方复杂、制备过程繁琐且产品抗老化性能差、户外使用寿命短、附着力差、不耐玷污性等缺点。

因此，从建筑装饰和建筑节能的角度来看，目前急需灰色太阳热反射降温涂料，在保证观感的同时，保证产品降温质量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了灰色太阳热反射降温涂料及其制备方法，通过白色涂料色浆与互补色颜料色浆的灵活配置得到降温性能好、耐候性优异、施工便利的环境友好型水性丙烯酸基灰色太阳热反射降温涂料。

本发明采用的技术方案是：

一种灰色太阳热反射降温涂料，其特征在于其特征在于：由组分和重量份配比为，

白色涂料色浆 80～99份；

互补色颜料色浆 1～20份；

其中，所述白色涂料色浆的组分和各组分的重量份比如下：

丙烯酸乳液 20～45份；

钛白粉 10～20份；

滑石粉 1～3份；

空心玻璃微珠 2～4份；

重质碳酸钙 3～7份；

远红外陶瓷粉 2～5份；

分散剂 0.1～1份；

润湿剂 0.05～1份；

消泡剂 0.88～1份；

流平剂 0.05～1份；

成膜助剂 0.05～1份；

水 1～24份；

所述互补色颜料色浆的组分和所占的重量份比如下：

水 60～78份；

互补色颜料对 1～20份；

分散剂 0.1～1份；

润湿剂 0.1～1份。

作为本发明优选的技术方案，作为所述互补色颜料对为派力奥根黑颜料与外墙红颜料或氧化铁红颜料，永固紫颜料与氧化铁黄颜料、钛铬黄颜料或铁镍黄颜料，酞箐蓝颜料与外墙橙颜料或铬橙颜料，钴铝蓝颜料与外墙橙颜料或铬橙颜料，铬绿颜料或酞箐绿颜料与外墙红颜料或氧化铁红颜料。所有颜料均是业内普通技术人员可唯一确定的颜料种类，且均可以直接从市场进行采购。所述互补色颜料色浆也可以由红、黄、蓝三原色颜料配制而成。根据颜色理论，灰色既可以由白色和黑色混合而成，也可由补色加白色混合而成。在色轮上，红色和绿色互为补色，蓝色和橙色互为补色，黄色和紫色互为补色。

作为本发明优选的技术方案，所述互补色颜料对中两种互补色颜料的所占的重量份比值范围为3:7～97:3。

作为本发明优选的技术方案，所述丙烯酸乳液为单组分水性纯丙烯酸乳液，其固含量为45～48%，粘度为1～6 Pa·s，pH值为7.5～9.5，最低成膜温度23℃。

作为本发明优选的技术方案，所述分散剂为聚丙烯酸钠盐水溶液，其固含量为45%；所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚，其固含量为100%；所述消泡剂为矿物油混合物，固含量为100%；所述流平剂为非离子型疏水改性聚氨酯流平剂，其固含量为30%；所述成膜助剂为2,2,4～三甲基～1,3～戊二醇单异丁酸酯。

作为本发明优选的技术方案，钛白粉为氯化法制取的金红石型钛白粉，二氧化钛含量不小于91%，吸油值为17 g/100 g，于水悬浮液中的pH值为7.5～9.5。

作为本发明优选的技术方案，空心玻璃微珠的粒径为2～85 μm，真密度为0.40 g/cm³，抗压强度为28～33 MPa。

本发明还提供上述灰色太阳热反射降温涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一、制备互补色颜料色浆：取一定量的水，向其中加入润湿剂和分散剂制成混合液，然后称取互补色颜料对加入混合液中，搅拌混匀制成互补色颜料色浆液备用，其中，成品互补色颜料色浆中水的质量占60～78%，润湿剂和分散剂质量各占1%，互补色颜料对的质量占1～20%；

步骤二、制备白色涂料色浆：取适量水加入全部的分散剂、润湿剂和三分之一的消泡剂加入部分水中搅拌分散一段时间，之后加入全部的丙烯酸乳液，再搅拌分散一段时间后加入钛白粉、滑石粉、空心玻璃微珠、重质碳酸钙、远红外陶瓷粉和三分之一的消泡剂，高速搅拌一段时间后加入成膜助剂、流平剂和三分之一的消泡剂，继续高速搅拌一段时间后加入剩余的水调节粘度即可。

步骤三、制备灰色太阳热反射降温涂料：按照重量配比称取步骤一制得的互补色颜料色浆加入到步骤二制得的白色色浆中，高速搅拌分散一段时间后，加入水调节粘度，至此，灰色太阳热反射降温涂料制备完成。

与现有技术相比，本发明的技术优势在于：

1、相对于普通灰色涂料的冷色调，可根据需要制备出多种亮丽的灰色；

2、以水性纯丙烯酸乳液为成膜基料，抗老化性能好，户外使用寿命长，无毒环保。

3、选择具有较高近红外反射或透射性能的互补色颜料色浆作为白色涂料色浆，在保证颜料色彩之外兼具良好的降温功效。

本发明选用的互补色颜料对中，派力奥根黑为弱散射有机颜料，在可见光区域具有极强的吸收，但在近红外区域吸收强度很弱，派力奥根黑不仅具有极好的近红外反射性能，而且具有优良的光稳定性和耐候性，派力奥根黑呈乌黑色外观，当派力奥根黑含量升高时，与白色涂料色浆混合后生成绿色调的灰色太阳热反射降温涂料，可在色浆中加入一定量的绿色之补色--红色，以消除绿色调；

与派力奥根黑相似，弱散射有机颜料永固紫在可见光区域具有极强的吸收，但在近红外区域吸收强度很弱，永固紫在近红外区域具有很高的透射率，呈紫黑色外观，因此当永固紫含量升高时，直接与白色涂料色浆混合后生成紫色调的灰色太阳热反射降温涂料，可在色浆中加入一定量的紫色之补色～黄色，以消除紫色调；氧化铁黄在白色底漆上具有很高的近红外反射率；镉黄颜色亮丽，在白色底漆上具有极好的近红外反射率；钛铬黄在白色底漆上呈现橙色到黄色，具有很高的近红外反射率；钛镍黄在白色底漆上呈淡黄色，其近红外反射率较高；永固紫也可以与与氧化铁黄、钛铬黄或铁镍黄制备成补色色浆，然后与白色涂料色浆混合制备灰色太阳热反射降温涂料，当补色色浆中紫色比例较高时，与白色涂料色浆混合而成的灰色太阳热反射降温涂料在色浆含量较高时呈紫灰色，当补色色浆中黄色比例较高时，与白色涂料色浆混合而成的灰色太阳热反射降温涂料在色浆含量较高时呈黄灰色；

钴铝蓝在蓝色光区域（400～500 nm）有适度的散射强度，但在其它可见光区域具有极强的吸收，在近红外区域的初始阶段，其吸收很低，但在1200～1600 nm范围内，其吸收较强，在白色底漆上，其近红外反射率很高；酞箐蓝在500～800 nm范围内具有很强的吸收，但在其它可见光区域和整个近红外区域吸收较弱。在白色底漆上，由酞箐蓝制备而成的涂料呈现蓝色，但其近红外反射率很高。蓝色的补色为橙色；镉橙在400～600 nm范围内具有很强的吸收，但在更高的可见光和近红外区域几乎没有任何吸收。在白色底漆上，镉橙呈现艳橙色，其反射率极高，近似于白色颜料；外墙橙在近红外区域具有很高的反射率。当补色色浆中蓝色比例较高时，与白色涂料色浆混合而成的灰色太阳热反射降温涂料，在色浆含量较高时呈蓝灰色；当补色色浆中橙色比例较高时，与白色涂料色浆混合而成的灰色太阳热反射降温涂料，在色浆含量较高时呈橙灰色。

氧化铁红在近红外区域吸收较弱，其外观呈深红色，在白色底漆上，氧化铁红具有较高的近红外反射率。外墙红在近红外区域有较高的反射率。红色的补色为绿色。绿色为深色颜料，其在近红外吸收很强。在白色底漆上，可以提高钴绿和酞箐绿的近红外反射率。当补色色浆中绿色比例较高时，与白色涂料色浆混合而成的灰色太阳热反射降温涂料，在色浆含量较高时呈绿灰色；当补色色浆中红色比例较高时，与白色涂料色浆混合而成的灰色太阳热反射降温涂料，在色浆含量较高时呈红灰色。

3、施工便利，涂层薄，一次喷涂即可，不采用白色底漆，近红外反射率即可达到相关标准要求，若采用白色底漆时，可进一步提高涂料的近红外和太阳反射率，提升降温效果；

4、选用最低成膜温度和玻璃化温度高的纯丙烯酸乳液使得涂料具有优良的耐玷污性、耐碱性和耐水性，对混凝土、金属、木材、玻璃等基材均有很好的附着力。

综上，选择具有较高近红外反射或透射性能的互补色颜料色浆与白色涂料色浆配合，提高其近红外区域的反射率是提高灰色涂料太阳热反射率和降温性能最行之有效的方法。

附图说明

图1是由黑色颜料派力奥根黑和白色涂料色浆制备灰色太阳热反射降温涂料的太阳反射率曲线；

图2是由钛镍黄与永固紫制备黄灰色太阳热反射降温涂料的太阳反射率曲线。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明了，下面结合具体实施方式对本发明灰色太阳热反射降温涂料进行更详细的阐述。需要强调的是，以上所述仅为本发明优化后的个别实例，不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所作的任何修改、等价替换和改进等，均应属于本发明的保护范围。

实施例一：

一种灰色太阳热反射降温涂料，其特征在于：其组分和重量份配比为，

白色涂料色浆 80份；

互补色颜料色浆 20份；

其中，所述白色涂料色浆的组分和所占的重量份比如下：

丙烯酸乳液 36份；

钛白粉 16份；

滑石粉 2.4份；

空心玻璃微珠 3.2份；

重质碳酸钙 5.6份；

远红外陶瓷粉 4份；

分散剂 0.8份；

润湿剂 0.8份；

消泡剂 0.8份；

流平剂 0.8份；

成膜助剂 0.8份；

水 8.8份；

所述互补色颜料色浆的组分和所占的重量份比如下：

水 12份；

互补色颜料对 7份；

分散剂 0.5份；

润湿剂 0.5份。

实施例二、

一种灰色太阳热反射降温涂料，其特征在于：

由组分和重量份配比为：

白色涂料色浆 85份；

互补色颜料色浆 15份；

其中，所述白色涂料色浆的组分和所占的重量份比如下：

丙烯酸乳液 38.2份；

钛白粉 17份；

滑石粉 2.6份；

空心玻璃微珠 3.6份；

重质碳酸钙 6份；

远红外陶瓷粉 4.3份；

分散剂 0.9份；

润湿剂 0.8份；

消泡剂 0.9份；

流平剂 0.9份；

成膜助剂 0.8份；

水 9份；

所述互补色颜料色浆的组分和所占的重量份比如下：

水 11.7份；

互补色颜料对 3份；

分散剂 0.1份；

润湿剂 0.2份。

实施例三、

一种灰色太阳热反射降温涂料，其特征在于：

由组分和重量份配比为：

白色涂料色浆 99份；

互补色颜料色浆 1份；

其中，所述白色涂料色浆的组分和所占的重量份比如下：

丙烯酸乳液 44份；

钛白粉 19份；

滑石粉 3份；

空心玻璃微珠 3份；

重质碳酸钙 6份；

远红外陶瓷粉 5份；

分散剂 1份；

润湿剂 1份；

消泡剂 1份；

流平剂 1份；

成膜助剂 1份；

水 14份；

所述互补色颜料色浆的组分和所占的重量份比如下：

水 0.6份；

互补色颜料对 0.2份；

分散剂 0.1份；

润湿剂 0.1份。

其中，三个实施例中，作为本发明优选的技术方案，作为所述互补色颜料对为派力奥根黑与外墙红或氧化铁红，永固紫与氧化铁黄、钛铬黄或铁镍黄，酞箐蓝与外墙橙或铬橙，钴铝蓝与外墙橙或铬橙，铬绿或酞箐绿与外墙红或氧化铁红。所有颜料均是业内普通技术人员可唯一确定的颜料种类，且均可以直接从市场进行采购。所述互补色颜料对中两种互补色颜料的所占的重量份比值范围为3:7～97:3。所述互补色颜料色浆也可以由红、黄、蓝三原色颜料配制而成。

所述丙烯酸乳液为单组分水性纯丙烯酸乳液，其固含量为45～48%，粘度为1～6Pa·s，pH值为7.5～9.5，最低成膜温度23℃。所述分散剂为聚丙烯酸钠盐水溶液，其固含量为45%；所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚，其固含量为100%；所述消泡剂为矿物油混合物，固含量为100%；所述流平剂为非离子型疏水改性聚氨酯流平剂，其固含量为30%；所述成膜助剂为2,2,4～三甲基～1,3～戊二醇单异丁酸酯。钛白粉为氯化法制取的金红石型钛白粉，二氧化钛含量不小于91%，吸油值为17 g/100 g，于水悬浮液中的pH值为7.5～9.5。 所述空心玻璃微珠的粒径为2～85 μm，真密度为0.40 g/cm³，抗压强度为28～33 MPa。

本发明还提供了上述灰色太阳热反射降温涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一、制备互补色颜料色浆：取一定量的水，向其中加入润湿剂和分散剂制成混合液，然后称取互补色颜料对加入混合液中，搅拌混匀制成互补色颜料色浆液备用，其中，成品互补色颜料色浆中水的质量占60～78%，润湿剂和分散剂质量各占1%，互补色颜料对的质量占1～20%；

步骤二、制备白色涂料色浆：取适量水加入全部的分散剂、润湿剂和三分之一的消泡剂加入部分水中搅拌分散一段时间，之后加入全部的丙烯酸乳液，再搅拌分散一段时间后加入钛白粉、滑石粉、空心玻璃微珠、重质碳酸钙、远红外陶瓷粉和三分之一的消泡剂，高速搅拌一段时间后加入成膜助剂、流平剂和三分之一的消泡剂，继续高速搅拌一段时间后加入剩余的水调节粘度即可。

步骤三、制备灰色太阳热反射降温涂料：按照重量配比称取步骤一制得的互补色颜料色浆加入到步骤二制得的白色色浆中，高速搅拌分散一段时间后，加入水调节粘度，至此，灰色太阳热反射降温涂料制备完成。

此外，为进一步验证本发明灰色太阳热反射降温涂料的技术效果，做以下两种灰色太阳热反射降温涂料作为代表样品进行性能检测：

一、由黑色颜料派力奥根黑和白色涂料色浆制备的灰色太阳热反射降温涂料：

制备派力奥根黑色浆时，派力奥根黑在色浆中的质量百分含量为10～20 %，将派力奥根黑色浆以1%、3%、5%、10%、15%、20%的比例与白色涂料色浆混合，制备出灰色太阳热反射降温涂料。采用紫外～可见光～近红外分光光度计测定涂料的光谱反射率，其测定结果如图1和表1所示。

根据中华人民共和国建筑热反射隔热涂料建筑工业行业标准JG/T 235～2014之规定，当涂料的明度L^*介于40～80之间时，其近红外反射率不低于相应的明度值L^*/100；当涂料的明度L^*高于80时，其近红外反射率不低于0.8。表1和图1清楚地表明，本发明实施例所制备的灰色太阳热反射降温涂料，其光学性能全部满足标准要求。

二、由钛镍黄与永固紫制备的黄灰色太阳热反射降温涂料：

由钛镍黄与永固紫制备补色色浆，色浆中颜料的质量浓度为10～20%，色浆中钛镍黄与永固紫的比例3～7：1～3。将补色色浆与白色涂料色浆混合，其中补色色浆的质量百分含量分别为2%、4%、6%、8%、10%。将制备出的黄灰色太阳热反射降温涂料涂敷在涂有白色底漆的白板上，测定其光谱反射率。结果如图2和表2所示。

由表2可知，黄灰色太阳热反射降温涂料的明度在72.3至83.7之间，但其近红外反射率全部高于0.8。根据中华人民共和国建筑热反射隔热涂料建筑工业行业标准JG/T 235～2014之规定，所有的黄灰色太阳热反射降温涂料均为合格的太阳热反射降温涂料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种灰色太阳热反射降温涂料，其特征在于：其组分和重量份配比为，

白色涂料色浆 80～99份；

互补色颜料色浆 1～20份；

其中，所述白色涂料色浆的组分和重量份配比为：

丙烯酸乳液 20～45份；

钛白粉 10～20份；

滑石粉 1～3份；

空心玻璃微珠 2～4份；

重质碳酸钙 3～7份；

远红外陶瓷粉 2～5份；

分散剂 0.1～1份；

润湿剂 0.05～1份；

消泡剂 0.88～1份；

流平剂 0.05～1份；

成膜助剂 0.05～1份；

水 1～24份；

所述互补色颜料色浆的组分和重量份配比为：

水 60～78份；

互补色颜料对 1～20份；

分散剂 0.1～1份；

润湿剂 0.1～1份；

所述互补色颜料对为派力奥根黑与外墙红或氧化铁红，永固紫与氧化铁黄、钛铬黄或铁镍黄，酞箐蓝与外墙橙或铬橙，钴铝蓝与外墙橙或铬橙，铬绿或酞箐绿与外墙红或氧化铁红；

所述空心玻璃微珠的粒径为2～85 μm，真密度为0.40 g/cm³，抗压强度为28～33 MPa。

2.根据权利要求1所述的灰色太阳热反射降温涂料，其特征在于：所述互补色颜料对中两种互补色颜料的所占的重量份的比值范围3:7～97:3。

3.根据权利要求1所述的灰色太阳热反射降温涂料，其特征在于：所述丙烯酸乳液为单组分水性纯丙烯酸乳液，其固含量为45～48%，粘度为1～6 Pa·s，pH值为7.5～9.5，最低成膜温度23℃。

4.根据权利要求1所述的灰色太阳热反射降温涂料，其特征在于：所述分散剂为聚丙烯酸钠盐水溶液，其固含量为45%；所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚，其固含量为100%。

5.根据权利要求1所述的灰色太阳热反射降温涂料，其特征在于：所述消泡剂为矿物油混合物，固含量为100%。

6.根据权利要求1所述的灰色太阳热反射降温涂料，其特征在于：所述流平剂为非离子型疏水改性聚氨酯流平剂，其固含量为30%；所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。

7.根据权利要求1所述的灰色太阳热反射降温涂料，其特征在于：所述钛白粉为氯化法制取的金红石型钛白粉，二氧化钛含量不小于91%，吸油值为17 g/100 g，于水悬浮液中的pH值为7.5～9.5。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的灰色太阳热反射降温涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一、制备互补色颜料色浆：取一定量的水，向其中加入润湿剂和分散剂制成混合液，然后称取互补色颜料对加入混合液中，搅拌混匀制成互补色颜料色浆液备用，其中，成品互补色颜料色浆中水的质量占60～78%，润湿剂和分散剂质量各占1%，互补色颜料对的质量占1～20%；

步骤二、制备白色涂料色浆：取适量水加入全部的分散剂、润湿剂和三分之一的消泡剂加入部分水中搅拌分散一段时间，之后加入全部的丙烯酸乳液，再搅拌分散一段时间后加入钛白粉、滑石粉、空心玻璃微珠、重质碳酸钙、远红外陶瓷粉和三分之一的消泡剂，高速搅拌一段时间后加入成膜助剂、流平剂和三分之一的消泡剂，继续高速搅拌一段时间后加入剩余的水调节粘度即可；

步骤三、制备灰色太阳热反射降温涂料：按照重量配比称取步骤一制得的互补色颜料色浆加入到步骤二制得的白色涂料色浆中，高速搅拌分散一段时间后，加入水调节粘度，至此，灰色太阳热反射降温涂料制备完成。