CN105925163A - 一种热红外屏蔽涂层材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热红外屏蔽涂层材料的制备方法，属于涂层材料合成领域。本发明首先采用生石灰和石膏在加热条件下，侵蚀粉煤灰微球，使其表面产生部分缺陷而活化，再将其与菱镁矿在高温下烧结生成多孔石质粉末，与金属氧化物混合后，经蚯蚓发酵后混合均匀，再与醋酸乙酯、聚氨酯树脂等混合均匀后得到成品。本发明利用粉煤灰中空心玻璃微珠的球形结构来反射太阳光，减少太阳光的吸收，而且经蚯蚓发酵后，蚯蚓体内微生物呼吸作用使微珠内富含空气，在涂层中形成一道有效的热屏障，使降温效果大大提高，与菱镁矿烧结后降低了其膨胀系数，提高了抗热震稳定性，使用寿命得以提高。

Description

一种热红外屏蔽涂层材料的制备方法

技术领域

本发明公开了一种热红外屏蔽涂层材料的制备方法，属于涂层材料合成领域。

背景技术

太阳能是人类的生活的必备条件之一，每秒辐射到地球表面上的太阳光能量大约是750W/m²，目前人类正积极的开发太阳能以节约地球上有限的不可再生资源。我国三分之二以上的国土面积每年日照时间在2200小时以上。太阳的强烈辐射使物体表面温度过高，给工业生产和日常生活带来了诸多问题和不便。目前城市大量的市政建设导致热岛效应越来越明显，因此导致城市市区温度高于周围环境温度3～5℃，建筑物屋顶和外墙表面温度升高使周围环境和室内的温度过高，降低了生活环境的舒适度，增加了空调制冷用电量，在许多发达国家，喷淋装置、空调、冷气机和电风扇等降温制冷设备所用的能量占全年总能耗的20%以上。

因此，运用各种方法降低太阳光强烈辐射所引起的物体升温、节约能源，是一个重要的研究课题。在降温的诸多方法中，涂料以其经济、使用方便和降温效果好等优点越来越受到人们的青睐。

降温涂料是近年来在民用领域迅速发展起来的一种特种功能性涂料，它主要通过提高涂层表面的红外发射率和反射率来实现降低被涂覆物体内部的辐射温度，达到减少空调能源消耗，节约能源的目的。根据降温机理和隔热方式不同，可分为：阻隔型、反射型和辐射型三类。

阻隔型隔热涂料：是一种被动式降温涂料，其隔热机理比较简单，是通过对热传递的阻抗作用实现降温。该种涂料的优点是原材料易得，而且生产设备简单，投入少，产出大，施工方便；但是对降低对流和辐射传热的效果差，且保温层较厚，不抗振动，使用寿命短。

反射型隔热涂料：该种涂料通过适当选择透明性好的树脂和反射率高的填料，制得高反射率的涂膜，以达到反射光和热的目的。反射型隔热涂料附着力好，与底漆、中间漆匹配性好，耐候性强，但目前使用较多的都是溶剂型体系，溶剂在使用过程中有毒性和刺激性，对于人流密集或者室内环境不适用，且与阻隔型涂料一样，仅能减缓但不能阻挡热量的传递。

辐射型隔热涂料：此种涂料是通过辐射的形式把吸收的热量以一定的波长发射到空气中，从而达到良好隔热降温效果的一种涂料。该种涂料能够以热发射的形式将吸收的热量辐射掉，从而使被涂覆物表面及内部以同样的速率降温，但是辐射型隔热涂料原材料的选取和烧结工艺复杂，所得涂料的发射率不稳定。

发明内容

针对传统降温涂层在制备和使用过程中出现的保温层较厚，抗振动性较差，使用寿命短，降温效果差，虽能减缓但不能阻挡热量传递的问题，提供了一种热红外屏蔽涂层材料的制备方法。本发明首先采用生石灰和石膏在加热条件下，侵蚀粉煤灰微球，使其表面产生部分缺陷而活化，再将其与菱镁矿在高温下烧结生成多孔石质粉末，与金属氧化物混合后，经蚯蚓发酵后混合均匀，再与醋酸乙酯、聚氨酯树脂等混合均匀后得到成品。本发明利用粉煤灰中空心玻璃微珠的球形结构来反射太阳光，减少太阳光的吸收，而且经蚯蚓发酵后，蚯蚓体内微生物呼吸作用使微珠内富含空气，在涂层中形成一道有效的热屏障，使降温效果大大提高，与菱镁矿烧结后降低了其膨胀系数，提高了抗热震稳定性，使用寿命得以提高。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）依次称取800～900g粉煤灰，60～80g生石灰和60～80g天然二水石膏，加入盛有1000～1500mL去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀后，将烧杯转入蒸锅中，在85～95℃条件下，蒸煮2～4h，出料，将烧杯中浆料倒于石磨磨盘上，研磨6～8min，收集研磨后的物料，转入105～110℃烘箱中，烘干至恒重，再经研钵研磨后，过325目筛，得活化粉煤灰；

（2）称取300～400g菱镁矿，加入万能粉碎机中，粉碎后过筛，收集400目菱镁矿粉末，与800～900g上述所得活化粉煤灰混合均匀后，将混合物转入管式电阻炉中，以8～10℃/min速率逐步升温至700～720℃，保温反应30～45min后，继续以6～8℃/min速率升温至1200～1250℃，保温反应3～5h，随炉冷却至室温后取出，得多孔石质粉末；

（3）将上述所得多孔石质粉末投入盛有600～800mL去离子水的烧杯中，再依次加入20～25g氧化铁，10～15g氧化镁，30～35g二氧化钛，10～15g碳化硅，用玻璃棒搅拌混合10～15min后，将烧杯中物料与避光通风处堆放，控制通风量，保持室温在20～25℃，用喷壶喷洒去离子水，保持物料湿度为60～68%，按接种量为30～45%接种蚯蚓，培养3～5天后，分离除去蚯蚓，得水性混合湿料；

（4）在混料机中，按重量份数计，依次加入40～50份上述所得水性混合湿料，35～40份聚氨酯树脂2050，3～5份消光粉，6～8份工业酒精，7～9份醋酸乙酯，6～8份正丁醇，以600～800r/min转速搅拌混合50～60min，出料，灌装，即得热红外屏蔽涂层材料。

本发明的具体应用方法：首先经人工对试验箱基材表面进行除污、除锈、除灰处理，随后喷涂环氧云母氧化铁底漆，涂膜厚度为30～40μm，干燥6～8h后，喷涂本发明所得热红外屏蔽涂层材料，控制涂膜厚度为25～30μm，待其完全干燥后，再喷涂第二道，控制总膜厚度为80～100μm，待干燥后，将试验箱基材置于阳光下暴晒，经检测，试验箱内温度与涂刷普通涂料箱体的温度低10～15℃，移至避光通风处后，试验箱内降温速率较涂刷普通涂料箱体快50～80%。

本发明的有益效果是：

（1）本发明所得材料对太阳光的反射率可达92%以上，能有效阻止热能向物体内部传导，并将吸收的热能辐射出去，减少了空调等降温设备带来的能耗；

（2）本发明在制备过程中无须投入重型大型设备，所用原材料来源广泛，生产工艺简单，具有广阔的市场前景，可工业化扩大生产。

具体实施方式

依次称取800～900g粉煤灰，60～80g生石灰和60～80g天然二水石膏，加入盛有1000～1500mL去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀后，将烧杯转入蒸锅中，在85～95℃条件下，蒸煮2～4h，出料，将烧杯中浆料倒于石磨磨盘上，研磨6～8min，收集研磨后的物料，转入105～110℃烘箱中，烘干至恒重，再经研钵研磨后，过325目筛，得活化粉煤灰；称取300～400g菱镁矿，加入万能粉碎机中，粉碎后过筛，收集400目菱镁矿粉末，与800～900g上述所得活化粉煤灰混合均匀后，将混合物转入管式电阻炉中，以8～10℃/min速率逐步升温至700～720℃，保温反应30～45min后，继续以6～8℃/min速率升温至1200～1250℃，保温反应3～5h，随炉冷却至室温后取出，得多孔石质粉末；将上述所得多孔石质粉末投入盛有600～800mL去离子水的烧杯中，再依次加入20～25g氧化铁，10～15g氧化镁，30～35g二氧化钛，10～15g碳化硅，用玻璃棒搅拌混合10～15min后，将烧杯中物料与避光通风处堆放，控制通风量，保持室温在20～25℃，用喷壶喷洒去离子水，保持物料湿度为60～68%，按接种量为30～45%接种蚯蚓，培养3～5天后，分离除去蚯蚓，得水性混合湿料；在混料机中，按重量份数计，依次加入40～50份上述所得水性混合湿料，35～40份聚氨酯树脂2050，3～5份消光粉，6～8份工业酒精，7～9份醋酸乙酯，6～8份正丁醇，以600～800r/min转速搅拌混合50～60min，出料，灌装，即得热红外屏蔽涂层材料。

实例1

依次称取800g粉煤灰，60g生石灰和60g天然二水石膏，加入盛有1000mL去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀后，将烧杯转入蒸锅中，在85℃条件下，蒸煮2h，出料，将烧杯中浆料倒于石磨磨盘上，研磨6min，收集研磨后的物料，转入105℃烘箱中，烘干至恒重，再经研钵研磨后，过325目筛，得活化粉煤灰；称取300g菱镁矿，加入万能粉碎机中，粉碎后过筛，收集400目菱镁矿粉末，与800g上述所得活化粉煤灰混合均匀后，将混合物转入管式电阻炉中，以8℃/min速率逐步升温至700℃，保温反应30min后，继续以6℃/min速率升温至1200℃，保温反应3h，随炉冷却至室温后取出，得多孔石质粉末；将上述所得多孔石质粉末投入盛有600mL去离子水的烧杯中，再依次加入20g氧化铁，10g氧化镁，30g二氧化钛，10g碳化硅，用玻璃棒搅拌混合10min后，将烧杯中物料与避光通风处堆放，控制通风量，保持室温在20℃，用喷壶喷洒去离子水，保持物料湿度为60%，按接种量为30%接种蚯蚓，培养3天后，分离除去蚯蚓，得水性混合湿料；在混料机中，按重量份数计，依次加入40份上述所得水性混合湿料，35份聚氨酯树脂2050，3份消光粉，6份工业酒精，7份醋酸乙酯，6份正丁醇，以600r/min转速搅拌混合50min，出料，灌装，即得热红外屏蔽涂层材料。

本发明的具体应用方法：首先经人工对试验箱基材表面进行除污、除锈、除灰处理，随后喷涂环氧云母氧化铁底漆，涂膜厚度为30μm，干燥6h后，喷涂本发明所得热红外屏蔽涂层材料，控制涂膜厚度为25μm，待其完全干燥后，再喷涂第二道，控制总膜厚度为80μm，待干燥后，将试验箱基材置于阳光下暴晒，经检测，试验箱内温度与涂刷普通涂料箱体的温度低10℃，移至避光通风处后，试验箱内降温速率较涂刷普通涂料箱体快50%。

实例2

依次称取850g粉煤灰，70g生石灰和70g天然二水石膏，加入盛有1200mL去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀后，将烧杯转入蒸锅中，在90℃条件下，蒸煮3h，出料，将烧杯中浆料倒于石磨磨盘上，研磨7min，收集研磨后的物料，转入108℃烘箱中，烘干至恒重，再经研钵研磨后，过325目筛，得活化粉煤灰；称取350g菱镁矿，加入万能粉碎机中，粉碎后过筛，收集400目菱镁矿粉末，与860g上述所得活化粉煤灰混合均匀后，将混合物转入管式电阻炉中，以9℃/min速率逐步升温至710℃，保温反应40min后，继续以7℃/min速率升温至1220℃，保温反应4h，随炉冷却至室温后取出，得多孔石质粉末；将上述所得多孔石质粉末投入盛有700mL去离子水的烧杯中，再依次加入22g氧化铁，12g氧化镁，32g二氧化钛，12g碳化硅，用玻璃棒搅拌混合12min后，将烧杯中物料与避光通风处堆放，控制通风量，保持室温在22℃，用喷壶喷洒去离子水，保持物料湿度为66%，按接种量为40%接种蚯蚓，培养4天后，分离除去蚯蚓，得水性混合湿料；在混料机中，按重量份数计，依次加入45份上述所得水性混合湿料，38份聚氨酯树脂2050，4份消光粉，7份工业酒精，8份醋酸乙酯，7份正丁醇，以700r/min转速搅拌混合55min，出料，灌装，即得热红外屏蔽涂层材料。

本发明的具体应用方法：首先经人工对试验箱基材表面进行除污、除锈、除灰处理，随后喷涂环氧云母氧化铁底漆，涂膜厚度为35μm，干燥7h后，喷涂本发明所得热红外屏蔽涂层材料，控制涂膜厚度为26μm，待其完全干燥后，再喷涂第二道，控制总膜厚度为90μm，待干燥后，将试验箱基材置于阳光下暴晒，经检测，试验箱内温度与涂刷普通涂料箱体的温度低12℃，移至避光通风处后，试验箱内降温速率较涂刷普通涂料箱体快60%。

实例3

依次称取900g粉煤灰，80g生石灰和80g天然二水石膏，加入盛有1500mL去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀后，将烧杯转入蒸锅中，在95℃条件下，蒸煮4h，出料，将烧杯中浆料倒于石磨磨盘上，研磨8min，收集研磨后的物料，转入110℃烘箱中，烘干至恒重，再经研钵研磨后，过325目筛，得活化粉煤灰；称取400g菱镁矿，加入万能粉碎机中，粉碎后过筛，收集400目菱镁矿粉末，与900g上述所得活化粉煤灰混合均匀后，将混合物转入管式电阻炉中，以10℃/min速率逐步升温至720℃，保温反应45min后，继续以8℃/min速率升温至1250℃，保温反应5h，随炉冷却至室温后取出，得多孔石质粉末；将上述所得多孔石质粉末投入盛有800mL去离子水的烧杯中，再依次加入25g氧化铁，15g氧化镁，35g二氧化钛，15g碳化硅，用玻璃棒搅拌混合15min后，将烧杯中物料与避光通风处堆放，控制通风量，保持室温在25℃，用喷壶喷洒去离子水，保持物料湿度为68%，按接种量为45%接种蚯蚓，培养5天后，分离除去蚯蚓，得水性混合湿料；在混料机中，按重量份数计，依次加入50份上述所得水性混合湿料，40份聚氨酯树脂2050，5份消光粉，8份工业酒精，9份醋酸乙酯，8份正丁醇，以800r/min转速搅拌混合60min，出料，灌装，即得热红外屏蔽涂层材料。

本发明的具体应用方法：首先经人工对试验箱基材表面进行除污、除锈、除灰处理，随后喷涂环氧云母氧化铁底漆，涂膜厚度为40μm，干燥8h后，喷涂本发明所得热红外屏蔽涂层材料，控制涂膜厚度为30μm，待其完全干燥后，再喷涂第二道，控制总膜厚度为100μm，待干燥后，将试验箱基材置于阳光下暴晒，经检测，试验箱内温度与涂刷普通涂料箱体的温度低15℃，移至避光通风处后，试验箱内降温速率较涂刷普通涂料箱体快80%。

Claims (1)

1.一种热红外屏蔽涂层材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）依次称取800～900g粉煤灰，60～80g生石灰和60～80g天然二水石膏，加入盛有1000～1500mL去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀后，将烧杯转入蒸锅中，在85～95℃条件下，蒸煮2～4h，出料，将烧杯中浆料倒于石磨磨盘上，研磨6～8min，收集研磨后的物料，转入105～110℃烘箱中，烘干至恒重，再经研钵研磨后，过325目筛，得活化粉煤灰；

（2）称取300～400g菱镁矿，加入万能粉碎机中，粉碎后过筛，收集400目菱镁矿粉末，与800～900g上述所得活化粉煤灰混合均匀后，将混合物转入管式电阻炉中，以8～10℃/min速率逐步升温至700～720℃，保温反应30～45min后，继续以6～8℃/min速率升温至1200～1250℃，保温反应3～5h，随炉冷却至室温后取出，得多孔石质粉末；

（3）将上述所得多孔石质粉末投入盛有600～800mL去离子水的烧杯中，再依次加入20～25g氧化铁，10～15g氧化镁，30～35g二氧化钛，10～15g碳化硅，用玻璃棒搅拌混合10～15min后，将烧杯中物料与避光通风处堆放，控制通风量，保持室温在20～25℃，用喷壶喷洒去离子水，保持物料湿度为60～68%，按接种量为30～45%接种蚯蚓，培养3～5天后，分离除去蚯蚓，得水性混合湿料；

（4）在混料机中，按重量份数计，依次加入40～50份上述所得水性混合湿料，35～40份聚氨酯树脂2050，3～5份消光粉，6～8份工业酒精，7～9份醋酸乙酯，6～8份正丁醇，以600～800r/min转速搅拌混合50～60min，出料，灌装，即得热红外屏蔽涂层材料。