CN109988467A - 一种辐射降温涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种辐射降温涂料及其制备方法和应用，以重量份计，由15～30份高分子成膜树脂、30～60份紫外线反射材料和1～5份助剂加入到60～100份混合溶剂中，分散混合均匀，经滤网过滤，得到所述的辐射降温涂料。将该辐射降温涂料按200～1500μm的厚度涂布到基材上，干燥后形成的涂层含有体积分数为0.05～0.5的微气孔，与紫外线反射材料协同产生0.92～0.96的太阳光反射率，具有辐射降温功能。本发明的辐射降温涂料工艺简单、成本低廉、适用于异形和平面，适用于居民建筑、商业建筑、工业厂房等场合，具有广阔的应用前景。

Description

一种辐射降温涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于节能涂料技术领域，特别涉及一种辐射降温涂料及其制备方法和应用。
背景技术
辐射降温材料在太阳辐照下实现低于大气温度的降温效果，在一定条件下能够替代空调、喷淋等方式，节能效果显著，具有巨大的应用价值。然而现有的辐射降温材料往往是含有金属镀层材料，工艺复杂、价格昂贵、而且仅适用于平整表面。
发明专利201810238449.X(公开号为CN 108250873A)公开了一种室外用全天候太阳光反射与红外辐射制冷涂料，通过添加微米级球形微珠、微米级镀金属片状体，和/或微米级镀金属球形体于涂料体系中，通过用分层涂布的方式，使得镀金属片状结构实现太阳光高反射及红外高辐射，从而达到被动式制冷的效果。然而由于使用微米级镀金属反射材料，因此该发明的反射率相对偏低，同时采用分层涂布的方式，现场工艺较为复杂。
发明专利201810317662.X(公开号为CN 108329726A)公开了一种散射辐射降温随机堆积微球涂层及其制备方法，该涂层由粒径为0.15-100μm的金属氧化物、水和表面活性剂组成的涂料经喷涂或刷涂而成，涂层的堆积密度为40～80％，厚度为20～2000μm，具有高达0.9～098的反射率，可实现5℃的表面降温。然而该涂层表面无成膜物质，灰尘极易渗入微球涂层，无法长期保持辐射降温效果。
发明内容
本发明提供了一种辐射降温涂料及其制备方法和应用，通过在成膜乳液中引入大量的微气孔，并与紫外线反射材料协同产生超高的太阳光反射率，具有长期稳定的辐射降温功能。
本发明的技术方案如下：将高分子成膜树脂、紫外线反射材料和助剂加入到混合溶剂中，分散混合均匀，经滤网过滤，得到辐射降温涂料。将该辐射降温涂料涂布到基材上，干燥后形成的涂层含有大量的微气孔，与紫外线反射材料协同产生超高的太阳光反射率，具有辐射降温功能。
所述的辐射降温涂料，由以下重量份的组分组成：
所述的高分子成膜树脂为聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丙烯酸酯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素、苯乙烯-丁二烯-乙烯共聚物、醋酸纤维素中的一种或两种以上(包括两种)。所述的高分子成膜树脂可以方便的溶解于混合溶剂中，快速成膜，同时又能抵御紫外线的降解，具有长期的使用寿命。所述的高分子成膜树脂的优选为聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丙烯酸酯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛中的一种或两种以上(包括两种)。
所述的紫外线反射材料为二氧化硅、碳酸钙、三氧化二锑、氧化铝、硫酸钡、氧化锆、硅酸锆、硅酸铝钠、磷酸锌、磷酸锌钠中的一种或两种以上(包括两种)。所述的紫外线反射材料在0.25～2.5μm为极弱的吸收光谱，赋予涂层具有强太阳光反射功能；同时在2.5～25μm为较强的吸收光谱，尤其是8～13μm为强吸收光谱，赋予涂层具有强红外线辐射功能。所述的紫外线反射材料粒径为0.1～10μm，优选为0.3～5μm，保证能够对太阳光产生强散射效果。所述的助剂为分散剂、消泡剂、抗菌防霉剂、增稠剂中的一种或两种以上(包括两种)，助剂能够调节涂料的批次稳定性和应用效果。
所述的混合溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮、环己烷、甲苯、水、乙二醇、N,N-二甲基甲酰胺中的两种以上(包括两种)。进一步优选，混合溶剂由高分子成膜树脂的良溶剂和非溶剂经过特殊组合而成，不仅是高分子成膜树脂溶解的介质，还具有不同的挥发速度，使得高分子成膜树脂在干燥过程中由于溶解度下降而形成大量的微气孔，能够进一步提高涂层的反射率。所述的混合溶剂为由乙醇和水组成的混合溶剂(质量比为95：5)、由环己烷、异丙醇、水组成的混合溶剂(质量比为60：30：10)、由丁酮、乙二醇组成的混合溶剂(质量比为95：5)或者由甲苯和N,N-二甲基甲酰胺组成的混合溶剂(质量比为55：5)。、
进一步优选，所述的高分子成膜树脂为聚乙烯醇缩丁醛，所述的混合溶剂为由乙醇和水组成的混合溶剂(质量比为95：5)。所述高分子成膜树脂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，所述的混合溶剂为由环己烷、异丙醇、水组成的混合溶剂(质量比为60：30：10)。所述高分子成膜树脂为聚醋酸乙烯酯，所述的混合溶剂为由丁酮、乙二醇组成的混合溶剂(质量比为95：5)。所述高分子成膜树脂为丙烯酸酯共聚物，所述的混合溶剂为由甲苯和N,N-二甲基甲酰胺组成的混合溶剂(质量比为55：5)。
最优选的，辐射降温涂料，由以下重量份的组分组成：
该组分配比下制备的辐射降温涂料太阳光反射比为0.96，近红外反射比为0.94，性能十分优异。
所述的辐射降温涂料的制备方法，包括以下步骤：
往高速分散机中加入丁酮、乙二醇、聚醋酸乙烯酯，在10m/s的线速度下搅拌60min，得到浆料；再在20m/s的速度下加入硅酸铝钠、氧化铝、氧化锆、三甲氧基硅烷分散剂、二甲基硅油消泡剂，分散45min，经80目的筛网过滤，得到本发明辐射降温涂料。
所述的辐射降温涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)搅拌：
将混合溶剂和高分子成膜树脂添加至高速分散机中，在5～10m/s的线速度下搅拌20min～120min，得到浆料；
2)分散：
将助剂和紫外线反射材料加至该浆料中，在5～20m/s的速度下分散15min～45min，经80～100目的筛网过滤，得到辐射降温涂料。
所述的辐射降温涂料的应用，包括以下步骤：
将辐射降温涂料按200～1500μm的厚度涂布到基材上；将涂布有辐射降温涂料的基材干燥后得到含有微气孔的涂层。
所述的涂布方式包括喷涂、辊涂、刷涂，所述的基材包括异形和平面的金属、无机非金属、有机材料；
所述的干燥的条件为：干燥温度为15～80℃、相对湿度为20～70％、风速为0～10m/s，所述的含有微气孔的涂层中微气孔体积分数为0.05～0.5、孔径为0.2～10μm。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明将高分子成膜树脂、紫外线反射材料和助剂加入到混合溶剂中，分散混合均匀，经滤网过滤，得到辐射降温涂料。将该辐射降温涂料涂布到基材上，干燥后形成的涂层含有大量的微气孔，与紫外线反射材料协同产生超高的太阳光反射率，具有辐射降温功能。
本发明采用的高分子成膜树脂在混合溶剂中可形成大量的微气孔，与紫外线反射材料协同产生极高的太阳光反射率，工艺简单、成本低廉、适用于异形和平面，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施案例对本发明进行进一步说明。下列实施例中的“份”均指重量份。
实施例1
往高速分散机中加入无水乙醇95份、去离子水5份、聚乙烯醇缩丁醛(青岛昊成实业，SD-5)15份，在5m/s的线速度下搅拌120min，得到浆料。再在10m/s的速度下加入磷酸锌钠(1～3μm)20份、二氧化硅(1～3μm)30份、三甲氧基硅烷分散剂2份、二甲基硅油消泡剂1份、无机银系抗菌剂1份(北京艾斯尔科技有限公司，MK-T-111)，分散30min，经100目的筛网过滤，得到本发明辐射降温涂料。
实施例2
往高速分散机中加入环己烷60份、异丙醇30份、去离子水10份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(杨子巴斯夫，V5110J)20份，在8m/s的线速度下搅拌20min，得到浆料。再在5m/s的速度下加入氧化锆(1～3μm)30份、二氧化硅(1～3μm)10份、三甲氧基硅烷分散剂2份、二甲基硅油消泡剂2份，分散15min，经80目的筛网过滤，得到本发明辐射降温涂料。
实施例3
往高速分散机中加入丁酮95份、乙二醇5份、聚醋酸乙烯酯(厦门重华源，PVAc-H)20份，在10m/s的线速度下搅拌60min，得到浆料。再在20m/s的速度下加入硅酸铝钠(1～3μm)10份、氧化铝(1～3μm)50份、三甲氧基硅烷分散剂3份、二甲基硅油消泡剂2份，分散45min，经80目的筛网过滤，得到本发明辐射降温涂料。
实施例4
往高速分散机中加入丁酮95份、乙二醇5份、聚醋酸乙烯酯(厦门重华源，PVAc-H)30份，在10m/s的线速度下搅拌60min，得到浆料。再在20m/s的速度下加入硅酸铝钠(1～3μm)10份、氧化铝(1～3μm)40份、氧化锆(1～3μm)10份、三甲氧基硅烷分散剂3份、二甲基硅油消泡剂2份，分散45min，经80目的筛网过滤，得到本发明辐射降温涂料。
实施例5
往高速分散机中加入甲苯55份、N,N-二甲基甲酰胺5份、丙烯酸酯共聚物(江苏三木，BS2050)15份，在10m/s的线速度下搅拌120min，得到浆料。再在10m/s的速度下加入硫酸钡(1～3μm)20份、碳酸钙(1～3μm)10份、三甲氧基硅烷分散剂0.5份、二甲基硅油消泡剂0.2份，有机膨润土增稠剂0.3份，分散45min，经80目的筛网过滤，得到本发明辐射降温涂料。
对比例1
往高速分散机中加入无水乙醇100份、聚乙烯醇缩丁醛(青岛昊成实业，SD-5)15份，在5m/s的线速度下搅拌120min，得到浆料。再在10m/s的速度下加入磷酸锌钠20份、二氧化硅30份、三甲氧基硅烷分散剂2份、二甲基硅油消泡剂1份、无机银系抗菌剂1份(北京艾斯尔科技有限公司，MK-T-111)，分散30min，经100目的筛网过滤，得到涂料。
对比例2
往高速分散机中加入无水乙醇95份、去离子水5份、聚乙烯醇缩丁醛(青岛昊成实业，SD-5)15份，在5m/s的线速度下搅拌120min，得到浆料。再在10m/s的速度下加入二氧化钛50份、三甲氧基硅烷分散剂2份、二甲基硅油消泡剂1份、无机银系抗菌剂1份(北京艾斯尔科技有限公司，MK-T-111)，分散30min，经100目的筛网过滤，得到涂料。
对比例3
往高速分散机中加入无水乙醇95份、去离子水5份、聚乙烯醇缩丁醛(青岛昊成实业，SD-5)15份，在5m/s的线速度下搅拌120min，得到浆料。再在10m/s的速度下加入二氧化钛20份、二氧化硅30份、三甲氧基硅烷分散剂2份、二甲基硅油消泡剂1份、无机银系抗菌剂1份(北京艾斯尔科技有限公司，MK-T-111)，分散30min，经100目的筛网过滤，得到涂料。
应用例1
辐射降温涂料的应用，包括以下步骤：
1)涂布：
将实施例1制备的辐射降温涂料按800μm的厚度喷涂到基材(平面的无机非金属)上；
2)干燥：
将涂布有辐射降温涂料的基材干燥后得到含有微气孔的涂层，干燥温度为30～40℃、相对湿度为40～50％、风速为5m/s，得到含有微气孔的涂层微气孔体积分数为0.25、孔径为1～3μm。
应用例2
辐射降温涂料的应用，包括以下步骤：
1)涂布：
将实施例4制备的辐射降温涂料按500μm的厚度喷涂到基材(平面的无机非金属)上；
2)干燥：
将涂布有辐射降温涂料的基材干燥后得到含有微气孔的涂层，干燥温度为50～60℃、相对湿度为30～40％、风速为7m/s，得到含有微气孔的涂层微气孔体积分数为0.4、孔径为2～5μm。
将实施例1～5得到的本发明辐射降温涂料产品和对比例1～3制备的涂料产品按《JG/T 235-2014建筑反射隔热涂料》测试太阳光反射比与近红外反射比，结果如表1所示。
表1
实施例1采用无水乙醇95份和去离子水5份作为混合溶剂，对比例1采用无水乙醇100份未溶剂，实施例1制备的辐射降温涂料太阳光反射比和近红外反射比要明显高于对比例1。对比例2采用现有技术中的二氧化钛作为反射材料，对比例3采用二氧化钛和二氧化硅作为反射材料，实施例1采用磷酸锌钠和二氧化硅作为紫外线反射材料，实施例1制备的辐射降温涂料太阳光反射比和近红外反射比要高于对比例2和对比例3。实施例4采用硅酸铝钠、氧化铝和氧化锆作为紫外线反射材料，实施例3采用硅酸铝钠和氧化铝，实施例4制备的辐射降温涂料太阳光反射比和近红外反射比要高于实施例3，可见，硅酸铝钠、氧化铝和氧化锆三者能够产生协同作用。
由表1可见，本发明利用高分子成膜树脂在混合溶剂中可形成大量的微气孔，与紫外线反射材料协同产生极高的太阳光反射率，工艺简单、成本低廉、适用于异形和平面，适用于居民建筑、商业建筑、工业厂房等场合，具有广阔的应用前景。

Claims (10)

1.一种辐射降温涂料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：
2.根据权利要求1所述的辐射降温涂料，其特征在于，所述的高分子成膜树脂为聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丙烯酸酯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素、苯乙烯-丁二烯-乙烯共聚物、醋酸纤维素中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的辐射降温涂料，其特征在于，所述的紫外线反射材料为二氧化硅、碳酸钙、三氧化二锑、氧化铝、硫酸钡、氧化锆、硅酸锆、硅酸铝钠、磷酸锌、磷酸锌钠中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述的辐射降温涂料，其特征在于，所述的紫外线反射材料粒径为0.1～10μm。
5.根据权利要求1所述的辐射降温涂料，其特征在于，所述的助剂为分散剂、消泡剂、抗菌防霉剂、增稠剂中的一种或两种以上。
6.根据权利要求1所述的辐射降温涂料，其特征在于，所述的混合溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮、环己烷、甲苯、水、乙二醇、N,N-二甲基甲酰胺中的两种以上。
7.根据权利要求1所述的辐射降温涂料，其特征在于，所述的高分子成膜树脂为聚乙烯醇缩丁醛，所述的混合溶剂为由乙醇和水组成的混合溶剂；
所述高分子成膜树脂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，所述的混合溶剂为由环己烷、异丙醇、水组成的混合溶剂；
所述高分子成膜树脂为聚醋酸乙烯酯，所述的混合溶剂为由丁酮、乙二醇组成的混合溶剂；
所述高分子成膜树脂为丙烯酸酯共聚物，所述的混合溶剂为由甲苯和N,N-二甲基甲酰胺组成的混合溶剂。
8.根据权利要求1所述的辐射降温涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)搅拌：
将混合溶剂和高分子成膜树脂添加至高速分散机中，在5～10m/s的线速度下搅拌20min～120min，得到浆料；
2)分散：
将助剂和紫外线反射材料加至该浆料中，在5～20m/s的速度下分散15min～45min，经80～100目的筛网过滤，得到辐射降温涂料。
9.根据权利要求1所述的辐射降温涂料在制备含有微气孔的涂层的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：
将辐射降温涂料按200～1500μm的厚度涂布到基材上；将涂布有辐射降温涂料的基材干燥后得到含有微气孔的涂层。
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