CN104371443A - 一种水性太阳能热反射涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种水性太阳能热反射涂料及其制备方法，涂料原料包括：氯磺化聚乙烯、玻璃鳞片、酚醛环氧树脂、水性羟基丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛、三聚磷酸铝、正硅酸乙酯、硅酸铝纤维、聚二甲基硅醚、邻苯二甲酸二异丁酯、体质颜料、防霉剂和去离子水。制备方法为先将氯磺化聚乙烯、玻璃鳞片、酚醛环氧树脂、水性羟基丙烯酸树脂和去离子水加入到研磨机中，研磨；再将制备得到的混合液移至反应釜中，加热并加入聚乙烯醇缩丁醛、三聚磷酸铝、正硅酸乙酯和硅酸铝纤维，搅拌；然后将反应物加热，并加入聚二甲基硅醚、邻苯二甲酸二异丁酯、体质颜料和防霉剂，搅拌反应，即得。该涂料具有优异的太阳能反射能力，耐候性好、硬度高且水性环保。

Description

一种水性太阳能热反射涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能材料技术领域，具体涉及一种水性太阳能热反射涂料及其制备方法。
背景技术
随着能源的日趋短缺及环境的恶化，人类面临的环境、能源问题极为严峻，世界各国正花大力气投入到各种新能源的开发利用中，其中太阳能利用是一个最具前途的领域。目前，对太阳能的利用主要在太阳能的光伏发电、太阳能的热利用。太阳能的热利用主要包括太阳能热水器和太阳能的热发电。太阳能热水器在我国的发展很快，我国已经成为世界上太阳能热水器的制造大国。但是现在的太阳能热水器和其它各种集热器大都通过磁控溅射、真空镀膜、化学电镀等方法，其成本高，对环境影响大。如果能用涂料来完成这一功能的话，将会使成本大大降低，并且施工方便，维护简单，可促进太阳能利用的更快发展。
太阳能是人类赖以生存的必要能源，强烈的太阳热辐射也会给人们的生产和生活带来诸多不便。炎热夏季，直接暴露在太阳光照射下的建筑屋顶、海上钻井平台、油罐、汽车等表面温度不断升高，不但增加能耗，还会给正常的生产作业带来重大安全隐患。“十二五”规划提出了“绿色发展建设资源节约型、环境友好型社会”，因此非常有必要开发和研究环保友好型的太阳能热反射涂料，减少金属表面热量的积累。减少能耗的同时，降低VOC有害物质的排放，符合“十二五”规划提出的发展“绿色”防腐涂料的新要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种水性太阳能热反射涂料及其制备方法，该涂料具有优异的太阳能反射能力，耐候性好、硬度高且水性环保。
一种水性太阳能热反射涂料，原料以重量份计包括：氯磺化聚乙烯3～10份，玻璃鳞片2～9份，酚醛环氧树脂1～8份，水性羟基丙烯酸树脂2～9份，聚乙烯醇缩丁醛4～12份，三聚磷酸铝5～10份，正硅酸乙酯2～7份，硅酸铝纤维1～8份，聚二甲基硅醚3～9份，邻苯二甲酸二异丁酯4～10份，体质颜料1～7份，防霉剂2～8份，去离子水10～25份。
作为上述发明的进一步改进，所述水性太阳能热反射涂料，原料以重量份计包括：氯磺化聚乙烯5～8份，玻璃鳞片4～7份，酚醛环氧树脂3～6份，水性羟基丙烯酸树脂4～8份，聚乙烯醇缩丁醛6～10份，三聚磷酸铝6～9份，正硅酸乙酯3～6份，硅酸铝纤维3～7份，聚二甲基硅醚5～8份，邻苯二甲酸二异丁酯6～9份，体质颜料2～6份，防霉剂3～7份，去离子水14～22份。
作为上述发明的进一步改进，所述体质颜料为钛白粉、氧化锌、苯胺黑或磺化苯胺黑中的一种。
作为上述发明的进一步改进，所述防霉剂为五氯酚钠、醋酸苯汞或1，2-苯并异噻唑啉-3-酮中的一种。
上述水性太阳能热反射涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将氯磺化聚乙烯、玻璃鳞片、酚醛环氧树脂、水性羟基丙烯酸树脂和去离子水加入到研磨机中，研磨至混合液粒径为250μm以下，出料；
步骤2，将步骤1制备得到的混合液移至反应釜中，在氨气氛围的条件下加热至80～90℃，在搅拌的状态下加入聚乙烯醇缩丁醛、三聚磷酸铝、正硅酸乙酯和硅酸铝纤维，搅拌反应30～40min，得到反应物；
步骤3，将步骤2所得反应物加热至60～70℃，在真空条件下加入聚二甲基硅醚、邻苯二甲酸二异丁酯、体质颜料和防霉剂，搅拌反应，即得。
作为上述发明的进一步改进，步骤2中搅拌反应的搅拌速度为400～500rpm。
作为上述发明的进一步改进，步骤3中真空度为0.08～0.1MPa。
作为上述发明的进一步改进，步骤3中搅拌反应的搅拌速度为300～400rpm，搅拌时间为20～30min。
太阳能根据波长的长短，分为紫外光区、可见光区和近红外光区。紫外光区域，波长300～400nm，约占太阳总能量的5％，可见光区域(即红、橙、黄、绿、蓝、紫)，波长400～700nm，约占太阳总能量的46％，近红外光区域，波长700～2500nm，约占太阳总能量的49％。可见，太阳能主要集中在可见光区域和近红外光区域。太阳能热反射涂料主要反射可见光区域和近红外光区域的太阳能。
本发明中，使用的白色颜料在颜料中折光指数最高，用钛白粉等白色颜料制成的白色或浅色太阳能热反射涂料，太阳能反射率高，能有效降低物体表面温度的升高；苯胺黑或磺化苯胺黑具有无机颜料高折光指数的特性，太阳能反射率高达28％，也能有效降低物体表面温度的升高。玻璃鳞片和硅酸铝纤维折光指数在1.5～1.8，与酚醛环氧树脂、水性羟基丙烯酸树脂的折光指数1.4～1.5相近，不仅对太阳能热反射率影响较小，而且能保证涂膜外膜平整光滑。氯磺化聚乙烯、正硅酸乙酯和聚二甲基硅醚协同使用，能使涂料具有很强的反射紫外线、可见光和红外线的能力，升高涂膜的太阳能反射率。
本发明的水性太阳能热反射涂料具有优异的太阳能反射能力，耐候性好、硬度高且水性环保。
具体实施方式
实施例1
一种水性太阳能热反射涂料，原料以重量份计包括：氯磺化聚乙烯3份，玻璃鳞片2份，酚醛环氧树脂1份，水性羟基丙烯酸树脂2份，聚乙烯醇缩丁醛42份，三聚磷酸铝5份，正硅酸乙酯2份，硅酸铝纤维1份，聚二甲基硅醚3份，邻苯二甲酸二异丁酯4份，体质颜料1份，防霉剂2份，去离子水10份。
上述体质颜料为钛白粉；防霉剂为五氯酚钠。
上述水性太阳能热反射涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将氯磺化聚乙烯、玻璃鳞片、酚醛环氧树脂、水性羟基丙烯酸树脂和去离子水加入到研磨机中，研磨至混合液粒径为250μm，出料；
步骤2，将步骤1制备得到的混合液移至反应釜中，在氨气氛围的条件下加热至80℃，在搅拌的状态下加入聚乙烯醇缩丁醛、三聚磷酸铝、正硅酸乙酯和硅酸铝纤维，在搅拌速度为400rpm条件下搅拌反应40min，得到反应物；
步骤3，将步骤2所得反应物加热至60℃，在真空度为0.08MPa条件下加入聚二甲基硅醚、邻苯二甲酸二异丁酯、体质颜料和防霉剂，在搅拌速度为300rpm条件下搅拌反应30min，即得。
实施例2
一种水性太阳能热反射涂料，原料以重量份计包括：氯磺化聚乙烯5份，玻璃鳞片4份，酚醛环氧树脂3份，水性羟基丙烯酸树脂4份，聚乙烯醇缩丁醛6份，三聚磷酸铝6份，正硅酸乙酯3份，硅酸铝纤维3份，聚二甲基硅醚5份，邻苯二甲酸二异丁酯6份，体质颜料2份，防霉剂3份，去离子水14份。
上述体质颜料为氧化锌；防霉剂为醋酸苯汞。
上述水性太阳能热反射涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将氯磺化聚乙烯、玻璃鳞片、酚醛环氧树脂、水性羟基丙烯酸树脂和去离子水加入到研磨机中，研磨至混合液粒径为200μm，出料；
步骤2，将步骤1制备得到的混合液移至反应釜中，在氨气氛围的条件下加热至90℃，在搅拌的状态下加入聚乙烯醇缩丁醛、三聚磷酸铝、正硅酸乙酯和硅酸铝纤维，在搅拌速度为500rpm条件下搅拌反应30min，得到反应物；
步骤3，将步骤2所得反应物加热至70℃，在真空度为0.1MPa条件下加入聚二甲基硅醚、邻苯二甲酸二异丁酯、体质颜料和防霉剂，在搅拌速度为400rpm条件下搅拌反应20min，即得。
实施例3
一种水性太阳能热反射涂料，原料以重量份计包括：氯磺化聚乙烯7份，玻璃鳞片5份，酚醛环氧树脂4份，水性羟基丙烯酸树脂6份，聚乙烯醇缩丁醛9份，三聚磷酸铝7份，正硅酸乙酯5份，硅酸铝纤维4份，聚二甲基硅醚6份，邻苯二甲酸二异丁酯8份，体质颜料3份，防霉剂5份，去离子水19份。
上述体质颜料为苯胺黑；防霉剂为1，2-苯并异噻唑啉-3-酮。
上述水性太阳能热反射涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将氯磺化聚乙烯、玻璃鳞片、酚醛环氧树脂、水性羟基丙烯酸树脂和去离子水加入到研磨机中，研磨至混合液粒径为220μm，出料；
步骤2，将步骤1制备得到的混合液移至反应釜中，在氨气氛围的条件下加热至80℃，在搅拌的状态下加入聚乙烯醇缩丁醛、三聚磷酸铝、正硅酸乙酯和硅酸铝纤维，在搅拌速度为500rpm条件下搅拌反应30min，得到反应物；
步骤3，将步骤2所得反应物加热至60℃，在真空度为0.08MPa条件下加入聚二甲基硅醚、邻苯二甲酸二异丁酯、体质颜料和防霉剂，在搅拌速度为300rpm条件下搅拌反应30min，即得。
实施例4
一种水性太阳能热反射涂料，原料以重量份计包括：氯磺化聚乙烯8份，玻璃鳞片7份，酚醛环氧树脂6份，水性羟基丙烯酸树脂8份，聚乙烯醇缩丁醛10份，三聚磷酸铝9份，正硅酸乙酯6份，硅酸铝纤维7份，聚二甲基硅醚8份，邻苯二甲酸二异丁酯9份，体质颜料6份，防霉剂7份，去离子水22份。
上述体质颜料为磺化苯胺黑；防霉剂为五氯酚钠。
上述水性太阳能热反射涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将氯磺化聚乙烯、玻璃鳞片、酚醛环氧树脂、水性羟基丙烯酸树脂和去离子水加入到研磨机中，研磨至混合液粒径为230μm，出料；
步骤2，将步骤1制备得到的混合液移至反应釜中，在氨气氛围的条件下加热至90℃，在搅拌的状态下加入聚乙烯醇缩丁醛、三聚磷酸铝、正硅酸乙酯和硅酸铝纤维，在搅拌速度为400rpm条件下搅拌反应40min，得到反应物；
步骤3，将步骤2所得反应物加热至70℃，在真空度为0.08MPa条件下加入聚二甲基硅醚、邻苯二甲酸二异丁酯、体质颜料和防霉剂，在搅拌速度为400rpm条件下搅拌反应20～min，即得。
实施例5
一种水性太阳能热反射涂料，原料以重量份计包括：氯磺化聚乙烯10份，玻璃鳞片9份，酚醛环氧树脂8份，水性羟基丙烯酸树脂9份，聚乙烯醇缩丁醛12份，三聚磷酸铝10份，正硅酸乙酯7份，硅酸铝纤维8份，聚二甲基硅醚9份，邻苯二甲酸二异丁酯10份，体质颜料7份，防霉剂8份，去离子水25份。
上述体质颜料为氧化锌；防霉剂为1，2-苯并异噻唑啉-3-酮。
上述水性太阳能热反射涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将氯磺化聚乙烯、玻璃鳞片、酚醛环氧树脂、水性羟基丙烯酸树脂和去离子水加入到研磨机中，研磨至混合液粒径为250μm，出料；
步骤2，将步骤1制备得到的混合液移至反应釜中，在氨气氛围的条件下加热至85℃，在搅拌的状态下加入聚乙烯醇缩丁醛、三聚磷酸铝、正硅酸乙酯和硅酸铝纤维，在搅拌速度为450rpm条件下搅拌反应35min，得到反应物；
步骤3，将步骤2所得反应物加热至65℃，在真空度为0.09MPa条件下加入聚二甲基硅醚、邻苯二甲酸二异丁酯、体质颜料和防霉剂，在搅拌速度为350rpm条件下搅拌反应25min，即得。
对比例1
本发明与实施例4的区别在于：不含有聚乙烯醇缩丁醛，具体如下：
一种水性太阳能热反射涂料，原料以重量份计包括：氯磺化聚乙烯8份，玻璃鳞片7份，酚醛环氧树脂6份，水性羟基丙烯酸树脂8份，三聚磷酸铝9份，正硅酸乙酯6份，硅酸铝纤维7份，聚二甲基硅醚8份，邻苯二甲酸二异丁酯9份，体质颜料6份，防霉剂7份，去离子水22份。
上述体质颜料为磺化苯胺黑；防霉剂为五氯酚钠。
上述水性太阳能热反射涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将氯磺化聚乙烯、玻璃鳞片、酚醛环氧树脂、水性羟基丙烯酸树脂和去离子水加入到研磨机中，研磨至混合液粒径为230μm，出料；
步骤2，将步骤1制备得到的混合液移至反应釜中，在氨气氛围的条件下加热至90℃，在搅拌的状态下加入三聚磷酸铝、正硅酸乙酯和硅酸铝纤维，在搅拌速度为400rpm条件下搅拌反应40min，得到反应物；
步骤3，将步骤2所得反应物加热至70℃，在真空度为0.08MPa条件下加入聚二甲基硅醚、邻苯二甲酸二异丁酯、体质颜料和防霉剂，在搅拌速度为400rpm条件下搅拌反应20～min，即得。
将实施例1至5所得涂料与对比例1所得涂料进行性能测试，结果如下：
由上表可知，本发明的水性太阳能热反射涂料不仅具有良好的太阳能反射能力，而且耐候性好、硬度高，性能优异。对比例1的涂料由于不含有聚乙烯醇缩丁醛，导致其性能下降，这可能是因为聚乙烯醇缩丁醛影响涂膜形成，一方面导致颜料和填料不能被树脂包裹，涂膜表面留下过多孔隙，不能很好反射太阳能，太阳能反射率降低，另一方面破坏涂膜性能。

Claims (8)

1.一种水性太阳能热反射涂料，其特征在于：原料以重量份计包括：氯磺化聚乙烯3～10份，玻璃鳞片2～9份，酚醛环氧树脂1～8份，水性羟基丙烯酸树脂2～9份，聚乙烯醇缩丁醛4～12份，三聚磷酸铝5～10份，正硅酸乙酯2～7份，硅酸铝纤维1～8份，聚二甲基硅醚3～9份，邻苯二甲酸二异丁酯4～10份，体质颜料1～7份，防霉剂2～8份，去离子水10～25份。
2.根据权利要求1所述的水性太阳能热反射涂料，其特征在于：原料以重量份计包括：氯磺化聚乙烯5～8份，玻璃鳞片4～7份，酚醛环氧树脂3～6份，水性羟基丙烯酸树脂4～8份，聚乙烯醇缩丁醛6～10份，三聚磷酸铝6～9份，正硅酸乙酯3～6份，硅酸铝纤维3～7份，聚二甲基硅醚5～8份，邻苯二甲酸二异丁酯6～9份，体质颜料2～6份，防霉剂3～7份，去离子水14～22份。
3.根据权利要求1或2所述的水性太阳能热反射涂料，其特征在于：所述体质颜料为钛白粉、氧化锌、苯胺黑或磺化苯胺黑中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的水性太阳能热反射涂料，其特征在于：所述防霉剂为五氯酚钠、醋酸苯汞或1，2-苯并异噻唑啉-3-酮中的一种。
5.权利要求1或2所述的水性太阳能热反射涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，将氯磺化聚乙烯、玻璃鳞片、酚醛环氧树脂、水性羟基丙烯酸树脂和去离子水加入到研磨机中，研磨至混合液粒径为250μm以下，出料；
步骤2，将步骤1制备得到的混合液移至反应釜中，在氨气氛围的条件下加热至80～90℃，在搅拌的状态下加入聚乙烯醇缩丁醛、三聚磷酸铝、正硅酸乙酯和硅酸铝纤维，搅拌反应30～40min，得到反应物；
步骤3，将步骤2所得反应物加热至60～70℃，在真空条件下加入聚二甲基硅醚、邻苯二甲酸二异丁酯、体质颜料和防霉剂，搅拌反应，即得。
6.根据权利要求5所述的水性太阳能热反射涂料的制备方法，其特征在于：步骤2中搅拌反应的搅拌速度为400～500rpm。
7.根据权利要求5所述的水性太阳能热反射涂料的制备方法，其特征在于：步骤3中真空度为0.08～0.1MPa。
8.根据权利要求5所述的水性太阳能热反射涂料的制备方法，其特征在于：步骤3中搅拌反应的搅拌速度为300～400rpm，搅拌时间为20～30min。
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