CN109181471B - 一种高性能反射隔热降温涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能反射隔热降温涂料，其特征在于，由组分A、固化剂按质量比7～10:1组成；其中，组分A由以下质量份数的各组分组成：分散液30～60份、碳纳米管1～5份、铝掺杂氧化锌2～10份、助剂0.1～1份；所述分散液由空心玻璃微珠、银粉、陶瓷纤维与聚硅烷改性双酚A环氧树脂按质量比2～4:1:1:10～15组成。本发明制备得到的涂料通过热反射物质、空心玻璃微珠、纳米颗粒、隔热树脂的结合能对400 nm～2500 nm范围的太阳红外线和紫外线进行高反射，不仅能阻止太阳的热量在物体表面进行累积升温，又能自动进行热量辐射散热降温，把物体表面的热量辐射到太空中去，降低物体的温度，其反射率超过90%，最高降温可达40度。

Description

一种高性能反射隔热降温涂料
技术领域
本发明属于化工涂料技术领域。具体地，涉及一种高性能反射隔热降温涂料。
背景技术
隔热涂料作为一种隔热手段，对工业和民用有着非同小可的社会和经济意义。反射型隔热降温涂料的隔热机理是通过涂膜的反射作用将太阳中的可见光和近红外光部分反射到外部空间，使太阳照到涂膜上的大部分能量反射，而不是被涂膜吸收。涂料隔热性能只与涂膜表面的反射率有关，而与涂膜厚度无关。最初，热反射涂料是反射型节能涂料也称太阳反射涂料，是一种简便易行、效果明显的节能材料，目前已成为人们研究和开发的热点。
最初，热反射涂料是为满足军事上的需求而发展起来的，涂装后可降低和削弱敌方热红外探测设备的效能，使自身的综合热散射特征与周围背景相适应。如今，反射性隔热涂料已广泛应用于建筑、石油、运输等众多领域。用于建筑行业的热反射涂料，不仅能适应基材开裂、降低漆膜日光热老化、延长涂料使用周期，还具有优良的防水性能。目前，我国建筑以空调为主的降温制冷设备所引起的能耗占整个建筑能耗的1/3左右。然而，尚未见有关集反射、隔热、降温功能于一体的高性能涂料的报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有隔热降温涂料反射率低、功能单一、降温幅度不超过20℃的缺陷和不足，提供一种高性能反射隔热降温涂料。
本发明的目的是提供一种高性能反射隔热降温涂料。
本发明的另一个目的是提供一种高性能反射隔热降温涂料的制备方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种高性能反射隔热降温涂料，由组分A、固化剂按质量比7～10:1组成；其中，组分A由以下质量份数的各组分组成：分散液30～60份、碳纳米管1～5份、铝掺杂氧化锌2～10份、助剂0.1～1份；所述分散液由空心玻璃微珠、银粉、陶瓷纤维与聚硅烷改性双酚A环氧树脂按质量比2～4:1:1:10～15组成。
本发明制备得到的涂料通过热反射物质（铝掺杂氧化锌、银粉和陶瓷纤维）、空心玻璃微珠、纳米颗粒、隔热树脂（聚硅烷改性双酚A型环氧树脂）的结合能对400 nm～2500nm范围的太阳红外线和紫外线进行高反射，不仅能阻止太阳的热量在物体表面进行累积升温，又能自动进行热量辐射散热降温，把物体表面的热量辐射到太空中去，降低物体的温度，其反射率超过90%，最高降温可达40度。
优选地，所述固化剂为四乙烯三胺。
优选地，所述助剂由分散剂、流平剂、消泡剂按质量比1:1:1组成。
更优选地，所述分散剂为BYK9076、流平剂为BYK346，消泡剂为B-943。
优选地，所述聚硅烷改性双酚A型环氧树脂通过硅烷偶联剂改性双酚A型环氧树脂制备得到。
进一步优选地，所述双酚A型环氧树脂的制备方法为：将双酚A：环氧氯丙烷：NaOH=3:10:1（质量比）混合，90℃反应3 h即得到淡黄、透明的双酚A型环氧树脂；环氧树脂作为主要成膜物质，具有优异的防腐性能，耐化学品性优良，尤其是耐碱性，可显著增强漆膜附着力、增加涂料的柔韧性，具有较好的耐热性和电绝缘性，提高漆膜保色性。
更优选地，所述硅烷偶联剂为KH-550，所述硅烷与所述环氧树脂的体积比为1:10～1:15。
同时本发明还请求保护一种高性能反射隔热降温涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1.按质量比，空心玻璃微珠：银粉：陶瓷纤维：聚硅烷改性双酚A型环氧树脂=2～4:1:1:10～15，向聚硅烷改性双酚A型环氧树脂中加入空心玻璃微珠和银粉，混匀后得分散液；
S2.按质量份数：分散液30～60份、碳纳米管1～5份、铝掺杂氧化锌2～10份、助剂0.1～1份，将分散液、碳纳米管、铝掺杂氧化锌和助剂混匀得到组分A；
S3.将组分A与固化剂按质量比7～10:1混匀，即得。
优选地，所述混匀为搅拌混匀，转速为1000～1500 rpm，搅拌时间为1～2 h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述高性能反射隔热降温涂料不含镉、铅、铬等有害物质，无重金属、甲醛、VOC、无任何挥发性物质，是一种环保产品，具有极强的耐候性，优良的抗紫外线性能，寿命可达10年。该涂料生产工艺简单，涂层坚韧、不开裂、不起皮、不易老化，可以覆盖被涂刷物体上的细小裂纹，在隔热保温的同时可以阻止金属与空气、水等接触，具有很好的防水、防渗漏、防腐作用，可以很好的保护基体、延长基体的使用寿命。涂料粉刷在室温下即可完成，用喷涂、刷子粉刷或用滚轮涂抹涂刷一遍即可操作方便。在露天阳光下可使受辐射表面温度下降30%以上，涂刷物体表面温度最大降幅可达40℃以上，物体里的空间温度可下降5℃以上。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1
1、制备方法
（1）双酚A型环氧树脂的制备
在500 mL三口瓶上装好搅拌器、回冷凝管和温度计，加入11.4 g双酚A、46.5 g环氧氯丙烷、4.1g NaOH，混合搅拌，缓慢加热至80℃，反应3 h后结束反应，产物为浅黄色；将反应液过滤除去副产物NaCl，减压下蒸馏除去过量的环氧氯丙烷（回收）（60～70℃），停止蒸馏，将剩余物趁热倒入小烧杯中，得到淡黄色、透明、粘稠的双酚A型环氧树脂。
（2）聚硅烷改性双酚A型环氧树脂的制备
将硅烷偶联剂KH-550制备的双酚A型环氧树脂按照体积比为1:12进行混合，1000rpm下搅拌2 h得到聚硅烷改性双酚A型环氧树脂。
（3）反射隔热降温涂料的制备
40 g空心玻璃微珠、20 g银粉、20 g陶瓷纤维加入到200 g聚硅烷改性双酚A型环氧树脂中，1500 rpm下搅拌1 h进行分散，再加入12 g碳纳米管、25 g铝掺杂氧化锌（AZO），1500 rpm下搅拌1 h进行分散，再加入2 g分散剂BYK9076、2 g流平剂BYK346、2 g消泡剂B-943在1000 rpm下搅拌1 h得到反射隔热降温涂料组分A，将组分A与四乙烯三胺按照质量比10:1配比使用。
实施例2
1、制备方法
（1）双酚A型环氧树脂的制备
在500 mL三口瓶上装好搅拌器、回冷凝管和温度计，加入12.4 g双酚A、48.5 g环氧氯丙烷、4.2 g NaOH，混合搅拌，缓慢加热至80℃，反应3h后结束反应，产物为浅黄色；将反应液过滤除去副产物NaCl，减压下蒸馏除去过量的环氧氯丙烷（回收）（60～70℃），停止蒸馏，将剩余物趁热倒入小烧杯中，得到淡黄色、透明、粘稠的双酚A型环氧树脂。
（2）聚硅烷改性双酚A型环氧树脂的制备
将硅烷偶联剂KH-550制备的双酚A型环氧树脂按照体积比为1:10进行混合1000rpm下搅拌1h得到聚硅烷改性双酚A型环氧树脂。
（3）反射隔热降温涂料的制备
40 g空心玻璃微珠、10 g银粉、10 g陶瓷纤维加入到150 g聚硅烷改性双酚A型环氧树脂中，1500 rpm下搅拌2 h进行分散，再加入25 g碳纳米管、50 g铝掺杂氧化锌（AZO），1500 rpm下搅拌2 h进行分散，再加入2 g分散剂BYK9076、 2 g流平剂BYK346、2 g消泡剂B-943在1000 rpm下搅拌1 h得到反射隔热降温涂料组分A，将组分A与四乙烯三胺按照质量比9:1配比使用。
实施例3
1、制备方法
（1）双酚A型环氧树脂的制备
在500 mL三口瓶上装好搅拌器、回冷凝管和温度计。加入10.4 g双酚A、42.5 g环氧氯丙烷、3.8g NaOH，混合搅拌，缓慢加热至80℃，反应3 h后结束反应，产物为浅黄色。将反应液过滤除去副产物NaCl，减压下蒸馏除去过量的环氧氯丙烷（回收）（60～70℃），停止蒸馏，将剩余物趁热倒入小烧杯中，得到淡黄色、透明、粘稠的双酚A型环氧树脂。
（2）聚硅烷改性双酚A型环氧树脂的制备
将硅烷偶联剂KH-550制备的双酚A型环氧树脂按照体积比为1:15进行混合，1500rpm下搅拌2 h得到聚硅烷改性双酚A型环氧树脂。
（3）反射隔热降温涂料的制备
25 g空心玻璃微珠、10 g银粉、10 g陶瓷纤维加入到100 g聚硅烷改性双酚A型环氧树脂中，1000 rpm下搅拌1 h进行分散，再加入15 g碳纳米管、30 g铝掺杂氧化锌（AZO），1500 rpm下搅拌1 h进行分散，再加入1 g分散剂BYK9076、1 g流平剂BYK346、1 g消泡剂B-943在1000 rpm下搅拌1 h得到反射隔热降温涂料组分A，将组分A与四乙烯三胺按照质量比7:1配比使用。
性能测试
1、测试方法
将实施例1～3制备的反射隔热降温涂料相关性能根据JC/T 1040-2007进行测定。
2、测试结果
实施例1～3制备涂料的测试结果如下表1所示。
表1 反射隔热降温涂料相关性能测试
实施例 物体表面最大降温幅度 物体内部空间降温 寿命 附着力 耐磨性 柔韧性
1 35℃ 4℃ 10年 10 Mpa 0.02g 2 mm
2 40℃ 5℃ 10年 10 Mpa 0.01g 3 mm
3 30℃ 4℃ 10年 10 Mpa 0.02g 2 mm
结果表明，本发明实施例1～3制备得到的涂料具有极强的耐候性，优良的抗紫外线性能，寿命可达10年。在露天阳光下可使受辐射表面温度下降30%以上，涂刷物体表面温度最大降幅可达40℃以上，物体里的空间温度可下降5℃以上，表明本发明制备得到的涂料具有良好的反射隔热降温功能，具有较大的应用前景。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种高性能反射隔热降温涂料，其特征在于，由组分A、固化剂按质量比7～10:1组成；其中，组分A由以下质量份数的各组分组成：分散液30～60份、碳纳米管1～5份、铝掺杂氧化锌2～10份、助剂0.1～1份；所述分散液由空心玻璃微珠、银粉、陶瓷纤维与聚硅烷改性双酚A型环氧树脂按质量比2～4:1:1:10～15组成；所述聚硅烷改性双酚A型环氧树脂通过硅烷偶联剂改性双酚A型环氧树脂制备得到；所述硅烷偶联剂为KH-550，所述硅烷与所述环氧树脂的体积比为1:10～1:15；
所述高性能反射隔热降温涂料的制备方法包括如下步骤：
S1.按质量比，空心玻璃微珠：银粉：陶瓷纤维：聚硅烷改性双酚A型环氧树脂=2～4:1:1:10～15，向聚硅烷改性双酚A型环氧树脂中加入空心玻璃微珠、银粉和陶瓷纤维，混匀后得分散液；
S2.按质量份数：分散液30～60份、碳纳米管1～5份、铝掺杂氧化锌2～10份、助剂0.1～1份，将分散液、碳纳米管、铝掺杂氧化锌和助剂混匀得到组分A；
S3.将组分A与固化剂按质量比7～10:1混匀，即得；
所述固化剂为四乙烯三胺；
所述助剂由分散剂、流平剂、消泡剂按质量比1:1:1组成；
所述分散剂为BYK9076，流平剂为BYK346，消泡剂为B-943；
所述混匀为搅拌混匀，转速为1000～1500 rpm，搅拌时间为1～2 h。
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