CN104356734A - 一种新型纳米陶瓷反射隔热涂料 - Google Patents
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Abstract
本涂料是一种新型纳米陶瓷反射隔热涂料，通过纳米稀土材料与空心陶瓷微珠相结合，在空心陶瓷微珠表面包覆一层纳米稀土薄膜。纳米薄膜不仅对红外光具有较强的反射作用，对紫外光也有很强的折射作用。包覆一层纳米稀土薄膜后，空心陶瓷微珠对太阳光的反射作用得到有力提升。该复合结构保证了涂层对热量传递的双重阻碍作用，太阳光照射到涂层上时，纳米稀土薄膜及空心陶瓷微珠固有的反射作用将大部分红外光有效反射到空间中去，大大降低涂层表面所吸收的热量。涂层表面所吸收的热量传导到内部基材表面，需要通过空心陶瓷微珠搭建的重叠堆积层，空心陶瓷微珠具有的空心结构，对热量的传导过程形成较大的阻力，对隔热作用起到二重保证。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米技术和材料学领域，特别是涉及一种新型纳米陶瓷反射隔热涂料。
背景技术
中国石化行业各种压力储罐，保有量巨大。在炎热的夏季，为防止日照产生的介质超温，企业通常采用传统的喷淋降温措施，这样做即浪费能源，又浪费大量珍贵的水资源。各种轻介质储罐的VOC排放量受温度影响很大，对储罐进行隔热防晒处理可以大大降低介质的挥发损耗进而有效地减少VOC排放，节约大量能源。使用新型纳米陶瓷反射隔热涂料后基本上可以停止喷淋降温的使用，大大降低水电的消耗。既为企业带来经济效益，又能带来可观的社会效益。
发明内容
本发明的目的是弥补现有技术的不足，提供了一种新型纳米陶瓷反射隔热涂料，用其涂覆在储罐外表面，对太阳光起到反射作用，既可以停止启动喷淋降温装置，节约大量水资源，同时可以避免因温度的升高轻介质储罐排放VOC，起到节能减排的效果。
本发明所采用的技术方案是：在新型隔热涂料中使用空心陶瓷微珠作为填料，除了能够得到像金属铝粉那样的反射光和热辐射的效果之外，空心陶瓷微珠在涂膜中还能够形成一层由薄壁空心微珠构成的空心腔体群，产生良好的阻隔性的隔热效果，提高了涂膜的隔热性能。
进一步，在空心陶瓷微珠表面包覆一层纳米稀土氧化物薄膜。纳米薄膜不仅对红外光具有较强的反射作用，对紫外光也有很强的折射作用。包覆一层纳米稀土薄膜后，空心陶瓷微珠对太阳光的反射作用得到有力提升。该复合结构保证了涂层对热量传递的双重阻碍作用，太阳光照射到涂层上时，纳米稀土薄膜及空心陶瓷微珠固有的反射作用将大部分红外光有效反射到空间中去，大大降低涂层表面所吸收的热量。
进一步，涂层表面所吸收的热量传导到内部基材表面，需要通过空心陶瓷微珠搭建的重叠堆积层，空心陶瓷微珠具有的空心结构，对热量的传导过程形成较大的阻力，对隔热作用起到二重保证。
本发明具有的优点：1．反射隔热能力强；2．绿色环保；3. 施工便利。
附图说明
图1为本发明的核-壳结构制备原理图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明的吸收率、透射率和反射率关系图；
图4为本发明配置示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本涂料作为一种新型纳米陶瓷反射隔热涂料，采用特殊方法，将经过处理的空心陶瓷微珠与含有钛（Ti）元素以及镧（La）、铈（Ce）等稀土元素溶液反应烧结后，形成具有核—壳结构的纳米级稀土氧化物包覆真空陶瓷微粒的复合材料。
这种包覆方法的机理是静电作用(如图1)。陶瓷微珠与水接触发生水合作用产生羟基，羟基解离使表面带点，且微球经过氨水处理后，又引入了大量羟基，使得微珠带负电。加入酸性的包覆溶液后，利用带有相反电荷的两种粒子的静电作用最终实现包覆。通过静电机理制成的包覆材料具有包覆表面均匀、光滑、结合力大，颗粒在水中稳定性增加等优点。
所述涂料采用暖水瓶的设计理念，由中空层和反射层共同组成（如图2）。中空层具有较低的导热系数，可以有效降低物质传导“热量”，达到降低物体表面的热平衡温度作用；外部包覆的反射层对红外和可见光具有较强反射能力，可以反射太阳光并屏蔽和阻隔由可见光和不可见光辐射及因空气对流产生的热量。表面覆有反射层的空心微珠上下重叠无缝隙排列，从而构建出以反射为主，阻隔为辅的组合结构，达到更为理想的隔热效果。
所述涂料其基本原理是通过涂膜的反射作用将日光中的红外辐射反射到外部空间，从而避免物体自身因吸收辐射导致的温度升高。太阳能绝大部分处于可见光和近红外区。按波长可分为3部分，即在200~300nm的紫外线区的热辐射能量仅占5%；在400~720nm的可见光区占45%；在720~2500nm的近红外区占50%。可见，太阳辐射热绝大部分处于400~1800nm范围内。在该波长范围内，反射率越高，隔热效果越好。任何物质都具有反射或吸收一定波长太阳光的性能。入射在涂膜上的太阳辐射能被吸收、透射或反射，其吸收率（σ）透射率(ρ)和反射率（τ）之间有如下的关系：σ+ρ+τ=1（如图3）。由于涂膜是不透明的，其透射率ρ近似为0。因此，只有提高涂层的反射率，才可以使涂层表面吸收较少的能量。
所述涂料通过适当选择透明性好、反射率高的填料，即二氧化钛为主要颜填料体系，其超低的吸光性和超强反射性及极高的折射系数，使得具有极佳的耐热性和光稳定性。太阳照射到涂膜上的大部分能量得到反射，而不是被涂膜吸收；同时，涂料本身的导热系数很小，绝热性能很好，这就阻止了热量通过涂膜的传导。正是由于内外反射共同作用（如图4），1mm厚的反射隔热保温涂料反射了所有热辐射的约90%～95%，具有阻隔强烈的太阳光直射卓越功能，可防止被绝热体表面的氧化,且在接触到潮湿环境时其隔热性能不会下降。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (3)
1.一种新型纳米陶瓷反射隔热涂料，运用纳米技术在空心陶瓷微珠表面包覆一层纳米稀土氧化物薄膜，纳米薄膜不仅对红外光具有较强的反射作用，对紫外光也有很强的折射作用，包覆一层纳米稀土薄膜后，空心陶瓷微珠对太阳光的反射作用得到有力提升。
2.根据权利要求1所述的一种新型纳米陶瓷反射隔热涂料，其特征在于：所述的空心陶瓷微珠具有低导热率，其导热系数只有0.05~0.10W/m·K，是所有无机非金属材料中是最小的，同时空心陶瓷微珠具有高反射率，太阳能量绝大部分处于400~1750nm范围内的可见光和红外光区，空心陶瓷微珠在该波长范围内反射率高，以其作为填料，可制得高反射率的涂膜，反射可见光及红外光，以达到隔热降温的目的。
3.根据权利要求1所述的一种新型纳米陶瓷反射隔热涂料，其特征在于：所述的纳米稀土氧化物薄膜对红外线和紫外线的屏蔽能力很强，用其包覆在空心陶瓷微珠表面，不仅提高了对太阳光的反射能力，同时大大增强了陶瓷微珠的表面强度。
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Application publication date: 20150218 |
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