CN104250513A - 一种黄棕色近红外反射型隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种黄棕色近红外反射型隔热涂料及其制备方法，本发明的隔热涂料的组成及重量百分含量为，成膜材料：57.5-69.5，近红外反射颜料：20-28，溶剂：10-14，助剂：0.3-0.6；其中，所述近红外反射颜料为通式为LaFe(1-x)AlxO3的粉末，式中，x＝0、0.1、0.3、0.5或0.7。本发明的制备方法包括：将近红外反射颜料的原料混合、水浴加热、干燥、煅烧，得到近红外反射颜料粉末；以及按隔热涂料配比先将成膜材料、溶剂及助剂混合搅拌均匀，再加入近红外反射颜料搅拌均匀使颜料充分分散，得到近红外反射型隔热涂料。本发明的隔热涂料，环境友好，热反射热阻隔性能好。

Description

一种黄棕色近红外反射型隔热涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于反射型隔热涂料技术领域，特别是一种环境友好、对太阳热能反射阻隔性能好的黄棕色近红外反射型隔热涂料及其制备方法。
背景技术
隔热涂料通常可分为热阻隔型、太阳光反射型和红外辐射型。由树脂成膜材料、近红外反射颜料、溶剂及助剂组成的太阳光反射型隔热涂料，其隔热性能主要取决于近红外反射颜料组分。将近红外热反射隔热涂料涂刷在建筑、基础设施及装备的外表面，可反射太阳光辐射能量，减少太阳热能向被覆盖物内部传递，以降低内部温度，从而达到改善工作环境，降低夏季制冷能耗的目的，因而被广泛应用于建筑、石油、运输、船舶、航天及军工等领域。
黄棕色近红外反射型隔热涂料，选择性地反射可见光波段范围内一定频率的波，使隔热涂料呈现黄棕色，相对于白色的近红外反射型隔热涂料而言，满足了人们对美的需求，同时在近红外波段有很强的反射，阻止了太阳热能向被覆盖物内部传递。目前黄棕色近红外反射型隔热涂料所用的颜料主要有钛铬黄(PBR-24)、钛镍黄(PY-53)、镉黄(Y02)、铬黄(Y03)和氧化铁黄(Y01)等，部分颜料含有对人体及环境有害的重金属铬(Cr)、镍(Ni)和镉(Cd)的氧化物，而且由这些颜料组成的黄棕色近红外反射型隔热涂料，在近红外波段的反射能力差，对太阳热能的反射阻隔性能亟待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种黄棕色近红外反射型隔热涂料及其制备方法，涂料不含有毒有害重金属氧化物，环境友好，对太阳热能的反射阻隔性能好。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种黄棕色近红外反射型隔热涂料，其组成及重量百分含量为，成膜材料：57.5-69.5，近红外反射颜料：20-28，溶剂：10-14，助剂：0.3-0.6；其中，所述近红外反射颜料为通式为LaFe(1-x)AlxO3的粉末，式中，x＝0、0.1、0.3、0.5或0.7。
优选地，所述成膜材料为醇酸清漆。
优选地，所述溶剂为松香水。
优选地，所述助剂为单烷氧基磷酰氧基钛酸酯。
实现本发明另一目的的技术解决方案为：一种黄棕色近红外反射型隔热涂料的制备方法，包括如下步骤：
10)制备近红外反射颜料：将近红外反射颜料的原料混合、水浴加热、干燥、煅烧，得到近红外反射颜料粉末；
20)混料：按表2所示的隔热涂料配比先将成膜材料、溶剂及助剂混合搅拌均匀，再加入近红外反射颜料搅拌均匀使颜料充分分散，得到近红外反射型隔热涂料。
优选地，所述制备近红外反射颜料步骤包括：
11)原料混合：将原料六水合硝酸镧、九水合硝酸铁、九水合硝酸铝、一水合柠檬酸、丙烯酰胺、葡萄糖，加入去离子水中，置于磁力搅拌器搅拌30-40min，得到原料混合均匀的溶液；
12)水浴加热：将原料混合溶液放入水浴锅中水浴加热，得到溶胶；
13)干燥：将溶胶放入烘箱中干燥，得到干凝胶；
14)煅烧：将干凝胶研磨后放入马弗炉中煅烧，最终制得近红外反射颜料粉末LaFe(1-x)AlxO3，其中x＝0、0.1、0.3、0.5、0.7。
优选地，所述原料混合(11)步骤中，六水合硝酸镧、九水合硝酸铁、九水合硝酸铝、一水合柠檬酸、丙烯酰胺、葡萄糖的重量比为4.33：(4.04-1.21)：(0-2.63)：8.41：5.69：3.5。
优选地，所述水浴加热(12)步骤中，加热温度为70℃，加热时间为7-8h。
优选地，所述干燥(13)步骤中，干燥温度为110-120℃，干燥时间为2-3h。
优选地，所述煅烧(14)步骤中，煅烧温度为700-800℃，煅烧时间为3-4h。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
1、对太阳热能的反射阻隔性能好：制备的LaFe(1-x)AlxO3粉末，由于原子内或原子间的电荷跃迁，呈黄棕色且在近红外波段具有良好的反射性能，能有效反射近红外波段辐射能量，因此本专利的近红外反射型隔热涂料，与现有的相似颜色的近红外反射型隔热涂料相比，具有更好的阻隔太阳热能向涂料覆盖层内部传递的性能，可降低室内温度4.1℃-4.8℃；
2、环境友好：不含Cd、Cr、Ni等重金属氧化物，有利于环境保护及人类健康；
3、成本低：制备方法简单，合成设备及原料易得，成本低廉。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为颜料原料配比及颜料成分表。
图2为隔热涂料配比表。
图3为隔热性能测试实验装置图。
图4为实施例与对比例之间的箱体内部温度差表。
具体实施方式
为便于本领域技术人员进一步理解本发明，以下实施例均按相同的制备方法制备。
首先，制备近红外反射颜料：将近红外反射颜料的原料混合、水浴加热、干燥、煅烧，得到近红外反射颜料粉末；其中，颜料原料六水合硝酸镧、九水合硝酸铁、九水合硝酸铝、一水合柠檬酸、丙烯酰胺、葡萄糖均为市售分析纯。颜料原料配比如表1所示，从而得到通式为LaFe(1-x)AlxO3的粉末，如表1所示。
然后，混料：按表2所示的隔热涂料配比先将成膜材料、溶剂及助剂混合搅拌均匀，再加入近红外反射颜料搅拌均匀使颜料充分分散，得到近红外反射型隔热涂料。
其中，醇酸清漆、松香水及单烷氧基磷酰氧基钛酸酯均为市售原料。
将实施例及对比例的涂料按标准JG/T 23-2001均匀涂刷于铝板(厚度2mm)上，涂刷层厚度为60μm，涂刷后在自然环境下放置7天，制成近红外反射板。
为检验本发明黄棕色近红外反射型隔热涂料的近红外反射隔热效果，将表2所述实施例中的涂料与由市售的黄棕色氧化铁黄(Y01)颜料按与实施例中的涂料相同的混料方法制得的涂料(对比例)相比较。比较实验使用的装置如图3所示。其中测试仪器包括：近红外灯(BR 125IR Red,250W)；数字温度计(VC6801A)。
装置中箱体为中空，四面及底部材料为聚苯乙烯泡沫板，厚度为10mm,箱体的长×宽×高为80×80×120mm，在箱体的一面开孔固定温度计探头，探头位于箱体中心，具体步骤如下：
(1)将由实施例及对比例制备的近红外反射板，放在箱体上方，涂刷涂料的一面朝上，箱体的几何中心应在灯泡中心下方，而且两箱体相邻面相距180mm；
(2)近红外灯与箱体最高点之间的距离为200mm，打开稳压电源，30分钟后两个箱体的内部空气温度稳定，温度计显示数值基本不变。计算两箱体内温度差值，结果如表3所示。温度差＝实施例箱体的内部温度—对比例箱体的内部温度。
从表3中的测试结果可以看出，本发明的各实施例对应的箱体内部温度，均低于对比例对应的箱体内部温度，相差分别为-4.8℃、-4.2℃、-4.1℃、-4.3℃、-4.4℃。本发明的黄棕色近红外反射型隔热涂料可有效阻隔太阳热能向涂料覆盖层内部传递，达到降低内部空间温度，节省高温天气制冷能耗，缓解城市热岛效应的效果。而且，原料及成品中均不含Cd、Cr、Ni等重金属氧化物，有利于环境保护及人类健康；制备方法简单，合成设备及原料易得，成本低廉。

Claims (10)

1.一种黄棕色近红外反射型隔热涂料，其组成及重量百分含量为，
成膜材料：57.5-69.5；
近红外反射颜料：20-28；
溶剂：10-14
助剂：0.3-0.6；
其中，所述近红外反射颜料为LaFe(1-x)AlxO3粉末，式中，x＝0、0.1、0.3、0.5或0.7。
2.根据权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于：所述成膜材料为醇酸清漆。
3.根据权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于：所述溶剂为松香水。
4.根据权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于：所述助剂为单烷氧基磷酰氧基钛酸酯。
5.一种如权利要求1所述的黄棕色近红外反射型隔热涂料的制备方法，包括如下步骤：
10)制备近红外反射颜料：将近红外反射颜料的原料混合、水浴加热、干燥、煅烧，得到近红外反射颜料粉末；
20)混料：按表2所示的隔热涂料配比先将成膜材料、溶剂及助剂混合搅拌均匀，再加入近红外反射颜料搅拌均匀使颜料充分分散，得到近红外反射型隔热涂料。
6.根据权利要求5所述的隔热涂料制备方法，其特征在于：所述制备近红外反射颜料步骤包括：
11)原料混合：将原料六水合硝酸镧、九水合硝酸铁、九水合硝酸铝、一水合柠檬酸、丙烯酰胺、葡萄糖，加入去离子水中，混合均匀后，置于磁力搅拌器搅拌30-40min，得到原料混合溶液；
12)水浴加热：将原料混合溶液放入水浴锅中水浴加热，得到溶胶；
13)干燥：将溶胶放入烘箱中干燥，得到干凝胶；
14)煅烧：将干凝胶研磨后放入马弗炉中煅烧，最终制得近红外反射颜料粉末LaFe(1-x)AlxO3，其中x＝0、0.1、0.3、0.5、0.7。
7.根据权利要求6所述的隔热涂料制备方法，其特征在于：所述原料混合(11)步骤中，六水合硝酸镧、九水合硝酸铁、九水合硝酸铝、一水合柠檬酸、丙烯酰胺、葡萄糖的重量比为4.33：(4.04-1.21)：(0-2.63)：8.41：5.69：3.5。
8.根据权利要求6所述的隔热涂料制备方法，其特征在于：所述水浴加热(12)步骤中，加热温度为70℃，加热时间为7-8h。
9.根据权利要求6所述的隔热涂料制备方法，其特征在于：所述干燥(13)步骤中，干燥温度为110-120℃，干燥时间为2-3h。
10.根据权利要求6所述的隔热涂料制备方法，其特征在于：所述煅烧(14)步骤中，煅烧温度为700-800℃，煅烧时间为3-4h。
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