CN108395168A - 一种防晒隔热水泥砂浆及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种建筑用防晒隔热水泥砂浆及其制备方法。具体是将深色红外反射颜料通过直接掺混的方式加入到基体水泥砂浆中，再涂抹或喷涂到基底表面即得到防晒隔热层。本发明的防晒砂浆制备方法简单、高效，可控性和重复性好，防晒隔热效果明显。由于无有机成分，防晒隔热层耐候性好。由于深色，较白色防晒层耐脏。可广泛应用屋顶和路面防晒。具有很高的应用价值和广阔的市场前景。

Description

一种防晒隔热水泥砂浆及其制备方法与应用
(一)技术领域
本发明涉及节能建材领域，具体是指一种防晒隔热水泥/砂浆及其制备方法与应用。
(二)背景技术
建筑能耗在当前能源浪费中占比很大，尤其是屋顶，容易被晒透，造成顶楼(或单体厂房)室内温度夏季很高，即隔热效果差。现有技术中往涂料或砂浆中添加中空玻璃微珠可一定程度上实现隔热，但效果有限。白色屋顶能防晒隔热，但很多时候人们希望有深色选择，而通常添加炭黑(有机涂料)或简单采用灰水泥原色的方式，往往带来高吸热，导致毫无防晒隔热效果。
热反射隔热涂料多数为水性乳液，以含有稀土元素的微/纳米材料为热反射介质(专利201210050385.3、专利201410590778.2)，用于建筑、船舶等内部空间隔热。但有机涂料最大缺点是不耐候，使用寿命短。酷冷颜料是一类深色、具有优异的反红外能力的颜料，将其掺杂于水泥砂浆中，即有望制得深色、具有反红外作用的无机涂层，达到耐候、防晒隔热的效果。
(三)发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的之一在于提供一种环境友好、耐候的防晒隔热水泥砂浆及其制备方法。
为解决现有技术存在的问题，本发明采用如下技术方案：
一种防晒隔热水泥砂浆，其特征在于：所述的防晒隔热水泥砂浆具体按照如下方法进行制备：
将水泥与细沙混合均匀后，加入白色无机矿粉和酷冷颜料均匀混合，再加入水搅拌均匀后即得到灰色防晒隔热水泥砂浆；所述的水泥、细沙、白色无机矿粉、酷冷颜料和水的质量比为18～24：10～20：3～5：1～2：7～10；所述的水泥选自下列一种或任意几种的组合：普通硅酸盐水泥、铝酸钙水泥、索瑞尔水泥、磷酸盐水泥、土聚水泥或者白色硅酸盐水泥；所述白色无机矿粉选自下列一种或任意几种组合：钛白粉、二氧化硅或碳酸钙。
进一步，优选所述的水泥为普通硅酸盐水泥或白色硅酸盐水泥。
进一步，所述的细沙选自下列一种或任意几种组合：河沙、粗细沙、精细沙或石英砂，优选为精细沙或石英砂。
再进一步，所述的细沙的平均粒径为50μm～1mm。
进一步，所述的白色无机矿粉的平均粒径为30nm～1μm。
进一步，所述的酷冷颜料可为微米级或纳米级。
再进一步，所述的酷冷颜料选自下列一种或任意几种组合：酷冷黑颜料30C941、酷冷黑颜料10P923或酷冷黄颜料10P110。
进一步，所述的搅拌方式为手工搅拌或机械搅拌。
本发明所述的防晒隔热水泥砂浆用于制备热反射隔热涂层。
进一步，所述的应用为：将所述的防晒隔热水泥砂浆均匀涂覆于基底表面室温固化36h制得防晒隔热涂层。
再进一步，所述的涂覆方式为下列之一：涂抹、喷涂、滚涂或刷涂。
再进一步，所述的基底，为金属、水泥、陶瓷、石材或塑料。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明制得的防晒隔热水泥砂浆中含有酷冷颜料，酷冷颜料对太阳辐射具有高的反射率，可把红外线再次反射回大气层中，减少物体对红外线的透过和吸收，能在不消耗外界能量的情况下降低物体的表面温度。
(2)水泥、细沙、颜料均为无机成分，具有良好的耐候性，防晒使水泥基体更不易开裂，延长使用寿命。
(3)本发明所述的防晒隔热水泥砂浆可用于建筑屋顶(浇筑平顶或水泥瓦)，外墙面、铁路水泥枕木(防热胀冷缩)、以及其它需要防止在太阳底下温度升高的场合。
(三)附图说明
图1为防晒隔热性能测试装置图；图中1为热源(275W)，2为水泥砂浆层，3.泡沫塑料箱；
图2为用红外灯辐照不同水泥砂浆隔热涂层的表面温度变化；
图3为用红外灯辐照不同水泥砂浆隔热涂层的表面温度变化；
图4为不同添加剂得到的水泥砂浆涂层的光谱响应(反射率)；
图5用红外灯辐照不同的白水泥样品，其表面温度变化；
图6为不同白水泥样品光谱响应(反射率)。
(四)具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分，而不是全部。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中制备的产品的涂层厚度为1cm左右。
实施例1：
20g水泥(普通硅酸盐水泥，下同)与10g细沙(粒径0.7mm，下同)混合均匀后，加入1g“酷冷”黑颜料(30C941，美国薛特颜料公司，粒径0.8μm，下同)和4g钛白粉(R-105，美国杜邦公司，粒径150nm，下同)混合均匀，再加入8.6g水搅拌均匀后即得到防晒隔热水泥砂浆，将所述的防晒隔热水泥砂浆喷涂或涂抹于水泥板表面，室温固化36h制得覆盖砂浆隔热涂层的水泥样品，其外观颜色接近普通水泥砂浆固化后颜色。
砂浆涂层的防晒隔热性能表征如下：将倒扣的绝热泡沫塑料箱垫于水泥样品下侧，防止传热导致测试不准，用275W的红外灯辐照砂浆涂层，测其表面温度变化，涂层红外反射率用紫外-可见-红外分光光度计测试(UV-3150,Shimadzu,Japan)。
红外灯辐照下，水泥样品表面和砂浆涂层表面的温度变化曲线分别如图2和图3所示，红外反射率如图4所示。可见水泥/钛白粉/酷冷黑砂浆涂层防晒效果明显。
实施例2：
其它同实施例1，改变“酷冷”黑颜料的量为4g，水量改为9.2g，温度变化见图2和图3，红外反射率见图4。
实施例3：
其它同实施例1，改变“酷冷”黑颜料的量为8g。改变水的量为9.8g。所得酷冷水泥的室内隔热温度变化见图2和图3，红外反射率见图4。
实施例4：
其它同实施例1，改变“酷冷”黑颜料的量为12g。改变水的量为10.3g。所得酷冷水泥的室内隔热温度变化见图2和图3，红外反射率见图4。
实施例5：
其它同实施例1，不加入“酷冷”黑颜料。水量改为8.5g。所得水泥/钛白粉涂层(或称钛白粉水泥涂层)涂层在室内辐照红外灯，涂层表面温度变化见图2和图3，红外反射率见图4。
实施例6：
其它同实施例5，但把钛白粉换成同等质量的炭黑(N234)。改变水的量为8.5g。所得水泥/炭黑涂层(或称炭黑水泥涂层)在室内辐照红外灯，涂层表面温度变化如图2所示，红外反射率如图4所示。
实施例7：
其它同实施例1，但不加入“酷冷”黑颜料和钛白粉，制得纯灰水泥涂层。其表面温度变化如图2所示，红外反射率如图4所示。
实施例8：
20g白水泥(白色硅酸盐水泥，P.W 52.5，阿尔博波特兰有限公司，下同)与10g细沙混合均匀后，加入1g“酷冷”黑颜料混合均匀，再加入7.6g水搅拌均匀后即得到隔热水泥砂浆。喷涂或涂抹于基底表面室温固化36h。所得涂层在室内用红外灯辐照，表面温度变化见图5，红外反射率见图6。可见白水泥/酷冷黑涂层防晒效果明显。
实施例9：
其它同实施例8，改变“酷冷”黑颜料的量为2g。改变水的量为8.1g。所得涂层在室内用红外灯辐照，表面温度变化见图5，红外反射率见图6。可见白水泥/酷冷黑涂层防晒效果明显。
实施例10：
其它同实施例8，改变“酷冷”黑颜料的量为4g。改变水的量为8.8g。所得涂层在室内用红外灯辐照，表面温度变化见图5，红外反射率见图6。可见白水泥/酷冷黑涂层防晒效果明显。
实施例11：
其它同实施例8，不加入“酷冷”黑颜料。改变水的量为7.2g。所得纯白水泥涂层在室内用红外灯辐照，表面温度变化见图5，红外反射率见图6。
由图2可知：用钛白粉和酷冷黑颜料调制出来的样品(以下简称酷冷水泥)，其表面温度较原水泥基材的低近20℃，酷冷水泥表面温度不仅较原纯灰水泥(实施例7)和炭黑水泥(详见实施例6)的低，甚至也较钛白粉水泥(详见实施例5)的低，防晒效果明显。
由图3可知灰色配方水泥(含钛白粉和酷冷黑颜料)与灰白色的钛白粉水泥相比，表面温度相差无几。
由图4可知添加钛白粉使得灰水泥变白(在可见光区域反射率55％)，但在近红外区，其反射率并不比灰色配方水泥(钛白粉/酷冷黑颜料配制)的高，二者的近红外反射率均远高于炭黑水泥的，也明显高于纯灰水泥的；添加了酷冷颜料的水泥的红外反射率远高于炭黑水泥的，也高于原纯灰水泥的。
由图5可知酷冷/白水泥表面温度较纯白水泥表面温度高约15℃，但远低于添加了炭黑的白水泥的表面温度。虽然酷冷/白水泥反红外效果逊于单纯的白水泥，但能满足深色要求，避免白色光污染。
由图5和图6可知酷冷黑添加量越多，涂层表面温度越高，这是因为这是由于其背景色是白色的缘故。酷冷颜料毕竟在可见光部分吸热(含量越高，在可见光区域吸热越多)，而表面温度是可见光和近红外区域同时起作用的结果。

Claims (10)

1.一种防晒隔热水泥砂浆，其特征在于：所述的防晒隔热水泥砂浆具体按照如下方法进行制备：
将水泥与细沙混合均匀后，加入白色无机矿粉和酷冷颜料均匀混合，再加入水搅拌均匀后即得到灰色防晒隔热水泥砂浆；所述的水泥、细沙、白色无机矿粉、酷冷颜料和水的质量比为18～24：10～20：3～5：1～2：7～10；所述的水泥选自下列一种或任意几种的组合：普通硅酸盐水泥、铝酸钙水泥、索瑞尔水泥、磷酸盐水泥、土聚水泥或者白色硅酸盐水泥；所述白色无机矿粉选自下列一种或任意几种组合：钛白粉、二氧化硅或碳酸钙。
2.按权利要求1所述的防晒隔热水泥砂浆，其特征在于：所述的水泥为普通硅酸盐水泥或白色硅酸盐水泥。
3.按权利要求1所述的防晒隔热水泥砂浆，其特征在于：所述的细沙选自下列一种或任意几种组合：河沙、粗细沙、精细沙或石英砂。
4.按权利要求1或3所述的防晒隔热水泥砂浆，其特征在于：所述的细沙的平均粒径为50μm～1mm。
5.按权利要求1所述的防晒隔热水泥砂浆，其特征在于：所述的白色无机矿粉的平均粒径为30nm～1μm。
6.按权利要求1所述的防晒隔热水泥砂浆，其特征在于：所述的酷冷颜料选自下列一种或任意几种组合：酷冷黑颜料30C941、酷冷黑颜料10P923或酷冷黄颜料10P110。
7.一种如权利要求1所述的防晒隔热水泥砂浆用于制备热反射隔热涂层的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于：所述的应用为：将所述的防晒隔热水泥砂浆均匀涂覆于基底表面室温固化36h制得隔热涂层。
9.按权利要求8所述的应用，其特征在于：所述的涂覆方式为下列之一：涂抹、喷涂、滚涂或刷涂。
10.按权利要求8或9所述的应用，其特征在于：所述的基底为金属、水泥、陶瓷、石材或塑料。
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