CN108753058A - 一种日光反射隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种日光反射隔热涂料及其制备方法，其原料包括以下重量份的组分：氟碳树脂乳液35‑50份、高反射率颜料5‑15份、聚合物空心微球5‑10份、反射材料5‑10份、纳米金属粉体5‑15份、纳米二氧化硅3‑8份、润湿分散剂0.2‑0.5份、增稠剂0.4‑0.8份、杀菌剂0.2‑0.4份、成膜助剂0.5‑2.5份、消泡剂0.6‑1.6份、去离子水15‑25份。本发明的涂料能够有效反射热能传导、阻隔热辐射、阻止红外热能，隔热性能优异，能耗低、隔热保温效果显著且使用寿命长，且制备方法简单，适于大规模生产和应用。

Description

一种日光反射隔热涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及纳米隔热功能新材料技术领域，具体涉及一种日光反射隔热涂料及其制备方法。
背景技术
传统的反射日光的隔热涂料品种虽有不少，但是真正具有良好隔热效果的隔热涂料且寥寥无；原因是这些涂料仅依赖外加的具有隔热性能的材料(例如玻璃微珠)发挥作用，很难获得优良的隔热效果。
为了克服这些缺陷，近年来人们研制出热反射涂料。与普通涂料相比，这种涂料可以较多的反射或散射红外线，并具有一定的隔热作用。目前现有的热反射涂料多为溶剂型或者水稀释型涂料。
在中国专利（申请号：CN200410048046.7）公开的一种隔热防晒涂料，其由成膜剂、云母粉、空心陶瓷隔热材料构成对太阳热反射与阻隔的复合型隔热涂层，具有导热系数低、热反射率高等特点，但其所采用树脂为溶剂型树脂，存在环境污染问题。
而在中国专利（申请号：CN201510501148.8）公开了一种建筑用全色系反射隔热涂料系统及其制备方法，以水稀释型丙烯酸树脂为基料，与钛白粉、氧化铁红、钛铬黄等颜料，陶瓷微珠、功能型钛白粉等填料构成，其对波长为1200-2000nm的红外线反射率＞50％。这种涂料的缺点仍然在于环保性能不好，同时对太阳热能集中的近红外波段热 反射能力较弱。
基于此，有必要提出一种日光反射隔热涂料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
鉴于上述对现有技术的分析，本发明提供一种日光反射隔热涂料及其制备方法，该涂料能够有效反射热能传导、阻隔热辐射、阻止红外热能，隔热性能优异，能耗低、隔热保温效果显著且使用寿命长，环保性好，且制备方法简单，适于大规模生产和应用。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种日光反射隔热涂料，其原料包括以下重量份的原料：氟碳树脂乳液35-50份、高反射率颜料5-15份、聚合物空心微球5-10份、反射材料5-10份、纳米金属粉体5-15份、纳米二氧化硅3-8份、润湿分散剂0.2-0.5份、增稠剂0.4-0.8份、杀菌剂0.2-0.4份、成膜助剂0.5-2.5份、消泡剂0.6-1.6份、去离子水15-25份。
作为优选，其原料包括以下重量份的组分：氟碳树脂乳液42份、高反射率颜料10份、聚合物空心微球7.5份、反射材料7.5份、纳米金属粉体10份、纳米二氧化钛5.5份、分散剂0.3份、增稠剂0.6份、防霉杀菌剂0.3份、成膜助剂1.5份、消泡剂1.1份、去离子水20份。
作为优选，所述高反射率颜料为金红石型二氧化钛。
作为优选，所述聚合物空心微球为是粒径在0.2-0.5μm间的聚苯乙烯空心微球。
作为优选，所述反射材料为锑掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌或钛酸钾中的一种或几种。
作为优选，所述纳米金属粉体为纳米氧化锌、纳米硅酸锌、纳米氧化铈中的一种。
作为优选，所述纳米二氧化硅为比表面积为100-200m2/g的气相法纳米二氧化硅。
作为优选，所述分散剂为环保聚羧酸钠盐水处理分散剂；所述增稠剂为XG-60增稠剂；所述杀菌剂为LXE杀菌防腐剂；所述成膜助剂为乙二醇二醚；所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
本发明还提供了上述日光反射隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各个原料；
（2）将氟碳树脂乳液与去离子水混合，边搅拌边缓慢加入反射率颜料、聚合物空心微球、反射材料、纳米金属粉体、纳米二氧化硅，搅拌速度为1500-2000rpm，搅拌8-15min后将混合均匀的浆料加入砂磨机研磨1-3h，得到预混浆料；
（3）向步骤（2）制备的预混浆料中加入分散剂、增稠剂、杀菌剂、成膜助剂、消泡剂，搅拌均匀，即得日光反射隔热涂料。
作为优选，所述日光反射隔热涂料的粘度为（28±2）s。
本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：
（1）本发明的日光反射隔热涂料采用氟碳树脂乳液、高反射率颜料为基料，并通过填充聚合物空心微球、反射材料、纳米金属粉体、纳米二氧化硅，使得制得涂料具有优异的隔热性能，可有效阻隔太阳光中的红外线和紫外线穿透基体，明显降低热源由基体传导到内部环境的热能，能耗低、隔热保温效果显著且使用寿命长。
（2）本发明采用氟碳树脂乳液具有优异的耐候性和保光保色性，同时具有优异的粘结性能，可提高涂料的附着力，并且与无机纳米材料具有较好的相容性。
（3）本发明聚合物空心微球具有很低的有效密度和较低的导热系数，可大大提高漆膜热绝缘性和降低漆膜热导率，使漆膜具有较好的保温效；而使用的空心玻璃微珠具有很低的导热系数和较小的有效密度，添加到涂料中可形成许多微观的独立绝热腔体，大大提高漆膜的绝热性，降低漆膜热导率，并提高对太阳光的红外和紫外光的反射率，从而提高漆膜的保温效果和延长漆膜的使用寿命。
（4）本发明使用的纳米二氧化硅具有较好的隔热性能，可有效阻隔太阳光中的红外线和紫外线穿透基体，明显降低热源由基体传导到内部环境的热能，能耗低、隔热保温效果显著且使用寿命长；
（5）本发明通过采用氟碳树脂乳液可以实现涂层漆膜的连整性和耐水性、耐候性、耐腐蚀和防水性，有优秀的成膜能力，并通过反射材料、纳米金属粉体对其进行补强，增强涂料的力学性能，同时反射材料使得涂料具有有更强的阻隔能力，有效反射、散射远近红外线、紫外线，并且纳米金属粉体为热稳定性好，吸收紫外线能力强，对UVA（长波320-400nm）和UVB（中波280-320nm）均有屏蔽作用，可以赋予漆膜优异的隔热性能。
（6）本发明的日光反射隔热涂料的制备工艺简单，容易实现工业化生产。
综上，本发明的涂料能够有效反射热能传导、阻隔热辐射、阻止红外热能传导到内部，有效阻隔太阳光中的红外线和紫外线穿透基体，明显降低热源由基体传导到内部环境的热能，能耗低、隔热保温效果显著且使用寿命长，且制备方法简单，适于大规模生产和应用。
具体实施方式
以下通过实施例形式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例，凡基于本发明上述内容所属实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
本实施例的日光反射隔热涂料，其原料包括以下重量份的组分：
氟碳树脂乳液35份、高反射率颜料5份、聚合物空心微球5份、反射材料5份、纳米金属粉体5份、纳米二氧化硅3份、分散剂0.2份、增稠剂0.4份、杀菌剂0.2份、成膜助剂0.5份、消泡剂0.6份、去离子水15份。
其中，所述高反射率颜料为金红石型二氧化钛。
其中，所述聚合物空心微球为是粒径在0.2-0.5μm间的聚苯乙烯空心微球。
其中，所述反射材料为锑掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌或钛酸钾中的一种或几种。
其中，所述纳米金属粉体为纳米氧化锌、纳米硅酸锌、纳米氧化铈中的一种。
其中，所述纳米二氧化硅为比表面积为100-200m2/g的气相法纳米二氧化硅。
其中，所述分散剂为环保聚羧酸钠盐水处理分散剂；所述增稠剂为XG-60增稠剂；所述杀菌剂为LXE杀菌防腐剂；所述成膜助剂为乙二醇二醚；所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
本发明还提供了上述日光反射隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各个原料；
（2）将氟碳树脂乳液与去离子水混合，边搅拌边缓慢加入反射率颜料、聚合物空心微球、反射材料、纳米金属粉体、纳米二氧化硅，搅拌速度为1500rpm，搅拌8min后将混合均匀的浆料加入砂磨机研磨1h，得到预混浆料；
（3）向步骤（2）制备的预混浆料中加入分散剂、增稠剂、杀菌剂、成膜助剂、消泡剂，搅拌均匀，即得日光反射隔热涂料。
其中，所述日光反射隔热涂料的粘度为26s。
实施例2
本实施例的日光反射隔热涂料，其原料包括以下重量份的组分：
氟碳树脂乳液50份、高反射率颜料15份、聚合物空心微球10份、反射材料10份、纳米金属粉体15份、纳米二氧化硅8份、分散剂0.5份、增稠剂0.8份、防霉杀菌剂0.4份、成膜助剂2.5份、消泡剂1.6份、去离子水25份。
其中，所述高反射率颜料为金红石型二氧化钛。
其中，所述聚合物空心微球为是粒径在0.2-0.5μm间的聚苯乙烯空心微球。
其中，所述反射材料为锑掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌或钛酸钾中的一种或几种。
其中，所述纳米金属粉体为纳米氧化锌、纳米硅酸锌、纳米氧化铈中的一种。
其中，所述纳米二氧化硅为比表面积为100-200m2/g的气相法纳米二氧化硅。
其中，所述分散剂为环保聚羧酸钠盐水处理分散剂；所述增稠剂为XG-60增稠剂；所述杀菌剂为LXE杀菌防腐剂；所述成膜助剂为乙二醇二醚；所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
本发明还提供了上述日光反射隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各个原料；
（2）将氟碳树脂乳液与去离子水混合，边搅拌边缓慢加入反射率颜料、聚合物空心微球、反射材料、纳米金属粉体、纳米二氧化硅，搅拌速度为2000rpm，搅拌15min后将混合均匀的浆料加入砂磨机研磨3h，得到预混浆料；
（3）向步骤（2）制备的预混浆料中加入分散剂、增稠剂、杀菌剂、成膜助剂、消泡剂，搅拌均匀，即得日光反射隔热涂料。
其中，所述日光反射隔热涂料的粘度为30s。
实施例3
本实施例的日光反射隔热涂料，其原料包括以下重量份的组分：
氟碳树脂乳液40份、高反射率颜料12份、聚合物空心微球8份、反射材料7份、纳米金属粉体6份、纳米二氧化硅7份、分散剂0.4份、增稠剂0.7份、防霉杀菌剂0.2份、成膜助剂2份、消泡剂1份、去离子水18份。
其中，所述高反射率颜料为金红石型二氧化钛。
其中，所述聚合物空心微球为是粒径在0.2-0.5μm间的聚苯乙烯空心微球。
其中，所述反射材料为锑掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌或钛酸钾中的一种或几种。
其中，所述纳米金属粉体为纳米氧化锌、纳米硅酸锌、纳米氧化铈中的一种。
其中，所述纳米二氧化硅为比表面积为100-200m2/g的气相法纳米二氧化硅。
其中，所述分散剂为环保聚羧酸钠盐水处理分散剂；所述增稠剂为XG-60增稠剂；所述杀菌剂为LXE杀菌防腐剂；所述成膜助剂为乙二醇二醚；所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
本发明还提供了上述日光反射隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各个原料；
（2）将氟碳树脂乳液与去离子水混合，边搅拌边缓慢加入反射率颜料、聚合物空心微球、反射材料、纳米金属粉体、纳米二氧化硅，搅拌速度为1750rpm，搅拌8-15min后将混合均匀的浆料加入砂磨机研磨1-3h，得到预混浆料；
（3）向步骤（2）制备的预混浆料中加入分散剂、增稠剂、杀菌剂、成膜助剂、消泡剂，搅拌均匀，即得日光反射隔热涂料。
其中，所述日光反射隔热涂料的粘度为28s。
实施例4
本实施例的日光反射隔热涂料，其原料包括以下重量份的组分：
氟碳树脂乳液45份、高反射率颜料8份、聚合物空心微球9份、反射材料7份、纳米金属粉体12份、纳米二氧化硅4份、分散剂0.3份、增稠剂0.5份、防霉杀菌剂0.4份、成膜助剂1份、消泡剂0.6份、去离子水15份。
其中，所述高反射率颜料为金红石型二氧化钛。
其中，所述聚合物空心微球为是粒径在0.2-0.5μm间的聚苯乙烯空心微球。
其中，所述反射材料为锑掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌或钛酸钾中的一种或几种。
其中，所述纳米金属粉体为纳米氧化锌、纳米硅酸锌、纳米氧化铈中的一种。
其中，所述纳米二氧化硅为比表面积为100-200m2/g的气相法纳米二氧化硅。
其中，所述分散剂为环保聚羧酸钠盐水处理分散剂；所述增稠剂为XG-60增稠剂；所述杀菌剂为LXE杀菌防腐剂；所述成膜助剂为乙二醇二醚；所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
本发明还提供了上述日光反射隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各个原料；
（2）将氟碳树脂乳液与去离子水混合，边搅拌边缓慢加入反射率颜料、聚合物空心微球、反射材料、纳米金属粉体、纳米二氧化硅，搅拌速度为1600rpm，搅拌9min后将混合均匀的浆料加入砂磨机研磨1.5h，得到预混浆料；
（3）向步骤（2）制备的预混浆料中加入分散剂、增稠剂、杀菌剂、成膜助剂、消泡剂，搅拌均匀，即得日光反射隔热涂料。
其中，所述日光反射隔热涂料的粘度为27s。
实施例5
本实施例的日光反射隔热涂料，其原料包括以下重量份的组分：
氟碳树脂乳液40份、高反射率颜料8份、聚合物空心微球8份、反射材料7份、纳米金属粉体12份、纳米二氧化硅4份、分散剂0.4份、增稠剂0.4-0.8份、防霉杀菌剂0.2份、成膜助剂2份、消泡剂1.2份、去离子水15份。
其中，所述高反射率颜料为金红石型二氧化钛。
其中，所述聚合物空心微球为是粒径在0.2-0.5μm间的聚苯乙烯空心微球。
其中，所述反射材料为锑掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌或钛酸钾中的一种或几种。
其中，所述纳米金属粉体为纳米氧化锌、纳米硅酸锌、纳米氧化铈中的一种。
其中，所述纳米二氧化硅为比表面积为100-200m2/g的气相法纳米二氧化硅。
其中，所述分散剂为环保聚羧酸钠盐水处理分散剂；所述增稠剂为XG-60增稠剂；所述杀菌剂为LXE杀菌防腐剂；所述成膜助剂为乙二醇二醚；所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
本发明还提供了上述日光反射隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各个原料；
（2）将氟碳树脂乳液与去离子水混合，边搅拌边缓慢加入反射率颜料、聚合物空心微球、反射材料、纳米金属粉体、纳米二氧化硅，搅拌速度为1900rpm，搅拌13min后将混合均匀的浆料加入砂磨机研磨1-3h，得到预混浆料；
（3）向步骤（2）制备的预混浆料中加入分散剂、增稠剂、杀菌剂、成膜助剂、消泡剂，搅拌均匀，即得日光反射隔热涂料。
其中，所述日光反射隔热涂料的粘度为29s。
实验例
将实施例1-5的涂料用湿膜制备器均匀地涂覆在玻璃表面，涂膜厚度为80μm，然后对其膜层参数及光学性能进行测试，结果如表1所示。
表1 性能检测结果
样品 表干时间 紫外线透过率（%） 可见光透过率（%） 遮蔽系数Sc
实施例1 18 3.3 5.5 0.63
实施例2 16 3.7 5.8 0.61
实施例3 14 3.0 5.6 0.56
实施例4 15 3.1 5.5 0.58
实施例5 17 3.2 5.9 0.60
对比例 - 56 62 0.96
其中，对比例为空白玻璃。
从表1可以看出，本发明的涂料的表干时间快，且对太阳辐射的近红外线及紫外线均有很好屏蔽效果。
综上所述，本发明创造性主要体现在以下几点：
（1）综上，本发明的日光反射隔热涂料采用氟碳树脂乳液、高反射率颜料为基料，并通过填充聚合物空心微球、反射材料、纳米金属粉体、纳米二氧化硅，使得制得涂料具有优异的隔热性能，可有效阻隔太阳光中的红外线和紫外线穿透基体，明显降低热源由基体传导到内部环境的热能，能耗低、隔热保温效果显著且使用寿命长。
（2）本发明采用氟碳树脂乳液具有优异的耐候性和保光保色性，同时具有优异的粘结性能，可提高涂料的附着力，并且与无机纳米材料具有较好的相容性。
（3）本发明聚合物空心微球具有很低的有效密度和较低的导热系数，可大大提高漆膜热绝缘性和降低漆膜热导率，使漆膜具有较好的保温效；而使用的空心玻璃微珠具有很低的导热系数和较小的有效密度，添加到涂料中可形成许多微观的独立绝热腔体，大大提高漆膜的绝热性，降低漆膜热导率，并提高对太阳光的红外和紫外光的反射率，从而提高漆膜的保温效果和延长漆膜的使用寿命。
（4）本发明使用的纳米二氧化硅具有较好的隔热性能，可有效阻隔太阳光中的红外线和紫外线穿透基体，明显降低热源由基体传导到内部环境的热能，能耗低、隔热保温效果显著且使用寿命长；
（5）本发明通过采用氟碳树脂乳液可以实现涂层漆膜的连整性和耐水性、耐候性、耐腐蚀和防水性，有优秀的成膜能力，并通过反射材料、纳米金属粉体对其进行补强，增强涂料的力学性能，同时反射材料使得涂料具有有更强的阻隔能力，有效反射、散射远近红外线、紫外线，并且纳米金属粉体为热稳定性好，吸收紫外线能力强，对UVA（长波320-400nm）和UVB（中波280-320nm）均有屏蔽作用，可以赋予漆膜优异的隔热性能。
（6）本发明的日光反射隔热涂料的制备工艺简单，容易实现工业化生产。
（7）本发明的涂料能够有效反射热能传导、阻隔热辐射、阻止红外热能传导到内部，有效阻隔太阳光中的红外线和紫外线穿透基体，明显降低热源由基体传导到内部环境的热能，能耗低、隔热保温效果显著且使用寿命长，且制备方法简单，适于大规模生产和应用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种日光反射隔热涂料，其特征在于，其原料包括以下重量份的原料：氟碳树脂乳液35-50份、高反射率颜料5-15份、聚合物空心微球5-10份、反射材料5-10份、纳米金属粉体5-15份、纳米二氧化硅3-8份、润湿分散剂0.2-0.5份、增稠剂0.4-0.8份、杀菌剂0.2-0.4份、成膜助剂0.5-2.5份、消泡剂0.6-1.6份、去离子水15-25份。
2.根据权利要求1所述的日光反射隔热涂料，其特征在于，其原料包括以下重量份的组分：氟碳树脂乳液42份、高反射率颜料10份、聚合物空心微球7.5份、反射材料7.5份、纳米金属粉体10份、纳米二氧化钛5.5份、分散剂0.3份、增稠剂0.6份、防霉杀菌剂0.3份、成膜助剂1.5份、消泡剂1.1份、去离子水20份。
3.根据权利要求1所述的日光反射隔热涂料，其特征在于，所述高反射率颜料为金红石型二氧化钛。
4.根据权利要求1所述的日光反射隔热涂料，其特征在于，所述聚合物空心微球为是粒径在0.2～0.5μm间的聚苯乙烯空心微球。
5.根据权利要求1所述的日光反射隔热涂料，其特征在于，所述反射材料为锑掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌或钛酸钾中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的日光反射隔热涂料，其特征在于，所述纳米金属粉体为纳米氧化锌、纳米硅酸锌、纳米氧化铈中的一种。
7.根据权利要求1所述的日光反射隔热涂料，其特征在于，所述纳米二氧化硅为比表面积为100-200m2/g的气相法纳米二氧化硅。
8.根据权利要求1所述的日光反射隔热涂料，其特征在于，所述分散剂为环保聚羧酸钠盐水处理分散剂；所述增稠剂为XG-60增稠剂；所述杀菌剂为LXE杀菌防腐剂；所述成膜助剂为乙二醇二醚；所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
9.根据权利要求1-8任一项所述的日光反射隔热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各个原料；
（2）将氟碳树脂乳液与去离子水混合，边搅拌边缓慢加入反射率颜料、聚合物空心微球、反射材料、纳米金属粉体、纳米二氧化硅，搅拌速度为1500-2000rpm，搅拌8-15min后将混合均匀的浆料加入砂磨机研磨1-3h，得到预混浆料；
（3）向步骤（2）制备的预混浆料中加入分散剂、增稠剂、杀菌剂、成膜助剂、消泡剂，搅拌均匀，即得日光反射隔热涂料。
10.根据权利要求9所述的日光反射隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述日光反射隔热涂料的粘度为（28±2）s。
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