CN109988487A - 一种路用彩色纳米反射降温涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种路用彩色纳米反射降温涂层及其制备方法，所属领域为道路工程用建筑材料与技术。该涂层包括成膜基料、成膜助剂，各原料按如下质量至少包括：环氧树脂30‑60份、近红光纳米颜填料20‑50份和其他助剂1‑5份，其中，所述的环氧树脂中添加有透明环氧树脂和聚酰胺树脂固化剂，所述的其他助剂包括水性消泡剂、聚氨酯流平剂、聚羧酸钠盐分散剂和成膜助剂。与当前技术相比，本发明利用纳米材料的高反射率，从全频谱光学角度提高了涂层的太阳光谱反射率，应用于路面时，可以提供多种颜色并降低温度。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程用建筑材料与技术领域，具体涉及一种路用彩色纳米反射降温涂层及其制备方法。
背景技术
提高路面总反射率可以有效降低路面温度，进而减小高温季节和极端高温天气条件下重载沥青路面的车辙病害风险，延长路面寿命，降低建养成本、减少交通延误，并有助于缓解城市热岛效应、提高人体热舒适度、 降低路面环境影响，促进道路交通的绿色可持续发展。
采用路面涂层覆盖原始黑色路面可以显著降低路面温度。当前开发的大量反射涂层均为白色，可见光反射率过高，容易引起行人和车辆驾驶人员的眩光，不利于驾驶安全。因此，需要寻求新材料增强路面材料红外线波段的反射率、而避免过度增加可见光和紫外线波段的反射率。
申请号：201611226015.5公开一种降温/防水性能优异的路用热反射涂层，由以下重量份的原料组成：甲苯二异氰酸酯40-60份，聚醚二元醇18-35份，环氧树脂10-20份，1,4-二丁醇4-7份，二羟甲基丙酸3-6份，二乙胺2-4份，N-甲基吡咯烷酮适量，丙酮适量，纳米二氧化钛3-9份，三乙醇胺1-3份，去离子水适量，三乙胺3-8份。将纳米二氧化钛接枝在聚氨酯预聚体上，之后与开环环氧树脂反应得到二氧化钛接枝聚氨酯-环氧树脂复合乳液，形成很强的交联结构，大大提高涂层的耐水、耐溶剂性能，同时制备的热反射涂层的折光率明显提高，吸收率减小，对路面的降温效果显著。
发明内容
考虑现有技术的以上不足，本发明的目的为提供一种路用彩色纳米反射降温涂层及其制备方法，采用不同颜色的颜填料，在保障反射降温性能的同时，提供较好的景观效果。
为达到以上目的，本发明所采取的技术方案如下：一种路用彩色纳米反射降温涂层，包括成膜材料、成膜助剂，各原料按如下质量至少包括：成膜基料为环氧树脂30-60份和非白色的近红外光反射率较高的功能型纳米颜填料20-50份构成彩色涂层的成膜基料，其他助剂1-5份，其中，所述的环氧树脂中添加有透明环氧树脂和聚酰胺树脂固化剂，所述的其他助剂包括水性消泡剂、聚氨酯流平剂、聚羧酸钠盐分散剂和成膜助剂。采用非白色的近红外光反射率较高的材料提高反射率。其中，
所述的环氧树脂为30、35、40、45、50、55或60份；
所述的纳米功能型填料为20、25、23、35、40、45或50份；
所述的成膜助剂为1、2、3、4或5份。
所述的成膜助剂中水性消泡剂、聚氨酯流平剂、聚羧酸钠盐分散剂的质量比可以是1：1：1。
在上述方案基础上，所述的环氧树脂中透明环氧树脂与聚酰胺树脂固化剂质量比为1:1，占环氧树脂质量的50%。
所述的纳米功能型填料至少为粒径为300nm-600nm的金红石型二氧化钛、氧化铁红和/或氧化铁黄颜填料中一种。
优选地，上述彩色涂层的成膜基料为E51型环氧树脂；功能型颜填料为粒径300nm~600nm的金红石型纳米级二氧化钛粉末以及含量90%-94%、平均粒径为600纳米的氧化铁红。
优选地，上述分散剂为SN 5040聚羧酸钠盐类分散剂，流平剂为RM 2020型水性流平剂，消泡剂为S-10型水性消泡剂；成膜助剂为酯醇12Texanol型成膜助剂。
本发明降温涂层在全频谱太阳光波段的作用机理：
材料对太阳光辐射的响应包括吸收、反射、透过。即吸收率、反射率、透过率之和为1，当透过率接近为0时，吸收率和反射率之和为1。要达到降温的效果，需要尽大程度减小吸收率，提高对太阳光的反射率。按照波长，太阳光辐射可以分为三个部分：波长0.28μm-0.4μm的为紫外光，0.40μm-0.72μm的为可见光，波长 0.72μm-2.50μm的为近红外光。其中，可见光和红外光占总太阳辐射的93%。因此，提高反射率主要是提高这两部分的反射率。然而，应用于道路表面的反射涂层，过度提高可见光的反射率会导致眩光。因此，考虑采用非白色的近红外光反射率较高的材料提高反射率。
本发明还涉及到上述全频谱波段太阳光反射涂料的制备方法：
（1）将水性消泡剂、聚氨酯类流平剂、聚羧酸钠盐类分散剂1：1：1混合。
（2）将环氧树脂和功能型填料高速搅拌混合10-15分钟。
（3）加入成膜助剂（水性消泡剂、聚氨酯类流平剂、聚羧酸钠盐类分散剂）及固化剂，采用高速搅拌机搅拌15-30分钟（转速150-200转/min）。制得彩色所需涂料。
（4）将以上涂料涂布于路面材料表面并常温固化24小时，得到全频谱反射太阳光的降温式涂层。
本发明优越性在于：所述的一种路用彩色纳米反射降温涂层及其制备方法，通过合理配比和制备步骤，制备出适合路用的降温型涂料。
具体实施方式
下面根据具体的实施例对本发明做进一步说明。本实施例是在以本技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的实施过程。但本专利的保护范围不仅限于下述实施例。
本发明的涂层为环氧树脂涂层。包括成膜基料、功能颜填料、成膜助剂及添加剂均匀组合而成。其原材料按照如下原则选取。
(1)成膜物质。选择透明度高，尽量少含C-O-C、C=O、O-H基团的环氧树脂，固化剂为聚酰胺固化剂。
(2)功能型填料：二氧化钛。纳米型金红石型二氧化钛，粒径300nm-600nm。
(3)颜料：氧化铁红、氧化铁黄等色彩不同的颜料。
(4)添加剂：分散剂为SN 5040聚羧酸钠盐类分散剂，流平剂为RM 2020型水性流平剂，消泡剂为S-10型水性消泡剂。
(5)成膜助剂为酯醇12Texanol型成膜助剂。
以下结合实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
环氧树脂质量百分比为50%，功能型颜填料质量百分比为45%，成膜助剂（水性消泡剂、聚氨酯类流平剂、聚羧酸钠盐类分散剂）质量百分比为5%。
所述的环氧树脂中透明环氧树脂与聚酰胺固化剂质量分数比例为1：1，占环氧树脂质量的50%。
所述的功能型颜填料由二氧化钛和氧化铁红质量分数比例为2：1。
所述的添加剂由水性消泡剂、聚氨酯类流平剂、聚羧酸钠盐类分散剂1：1：1混合而成。
具体制备过程如下：
（1）将水性消泡剂、聚氨酯类流平剂、聚羧酸钠盐类分散剂1：1：1混合。
（2）将环氧树脂和功能型填料高速搅拌混合10-15分钟。
（3）加入成膜助剂（水性消泡剂、聚氨酯类流平剂、聚羧酸钠盐类分散剂）及固化剂，采用转速150-200转/min高速搅拌机搅拌15-30分钟，制得彩色所需涂料。
（4）将以上涂料涂布于路面材料表面并常温固化24小时，得到全频谱反射太阳光的降温式涂层。
实施例2
采用与实施例1相同的制备方法，不同之处在于：环氧树脂质量百分比为60%，功能型颜填料质量百分比为35%。
所述的功能型颜填料由二氧化钛和氧化铁红质量分数比例为6：1。
测试例1
针对实施例1 和2，采用室内紫外-可见-近红外光分光光度计进行总反射率及分波段近红外光反射率。
具体方法为制备得到涂料后，将涂层涂布于5cm边长的亚克力板，涂层厚度控制于100微米左右，待涂层干燥成膜后，作为待测样板。采用入射光角度8°，采用全频谱分光光度计进行反射光谱及分波段反射率的测试。具体测试结果如表1所示：
比较实施例1和实施例2，可以发现实施例1的反射率明显高于实施例2，且近红外光反射率的提升贡献更大。
测试例2
针对实施例1和2，采用室外热红外成像仪进行温度测试。实验条件：辐射率0.95，中等风速，室外温度为30℃。具体测试结果如表2所示：
比较实施例1和实施例2，可以发现实施例1的温度明显低于实施例2。
Claims (10)
1.一种路用彩色纳米反射降温涂层，包括成膜基料、成膜助剂，其特征在于，各原料按如下质量至少包括：环氧树脂30-60份、近红光纳米颜填料20-50份和其他助剂1-5份，其中，所述的环氧树脂中添加有透明环氧树脂和聚酰胺树脂固化剂，所述的其他助剂包括水性消泡剂、聚氨酯流平剂、聚羧酸钠盐分散剂和成膜助剂。
2.如权利要求1所述的路用彩色纳米反射降温涂层的制备方法，其特征在于，所述的水性消泡剂、聚氨酯流平剂、聚羧酸钠盐分散剂的质量比为1：1：1。
3.如权利要求1或2所述的路用彩色纳米反射降温涂层，其特征在于，所述分散剂为SN5040聚羧酸钠盐类分散剂，流平剂为RM 2020型水性流平剂，消泡剂为S-10型水性消泡剂；成膜助剂为酯醇12Texanol型成膜助剂。
4.如权利要求1所述的路用彩色纳米反射降温涂层，其特征在于，环氧树脂中透明环氧树脂与聚酰胺树脂固化剂质量比为1:1，占环氧树脂质量的50%。
5.如权利要求1或4所述的路用彩色纳米反射降温涂层，其特征在于，所述彩色涂层的成膜基料为E51型环氧树脂。
6.如权利要求1所述的路用彩色纳米反射降温涂层，其特征在于，所述的纳米功能型填料至少为粒径为300nm-600nm的金红石型二氧化钛、氧化铁红和/或氧化铁黄颜填料中一种或二种以上。
7.如权利要求1所述的路用彩色纳米反射降温涂层，其特征在于，氧化铁红为含量90%-94%、平均粒径为600纳米的氧化铁红。
8.如权利要求1-7中任一项所述的路用彩色纳米反射降温涂层制备方法，包括以下步骤：
（1）将水性消泡剂、聚氨酯类流平剂、聚羧酸钠盐分散剂1：1：1混合助剂；
（2）将环氧树脂和功能型填料高速搅拌混合10-15分钟，得彩色基料；
（3）在上述彩色基料中加入步骤（1）混合助剂及环氧树脂中添加的透明环氧树脂固化剂和聚酰胺树脂固化剂，在高速搅拌机中150-200转/min搅拌15-30分钟，制得路用彩色纳米反射降温涂料；
（4）将以上涂料涂布于路面材料表面并常温固化24小时，得到全频谱反射太阳光的降温式涂层。
9.如权利要求8所述的路用彩色纳米反射降温涂层制备方法，其特征在于：各原料按下述比例混合：
环氧树脂质量百分含量50%
功能型颜填料质量百分含量45%
其他助剂为水性消泡剂、聚氨酯类流平剂和聚羧酸钠盐类分散剂按1：1：1混合，质量百分含量为5%；其中，
所述的功能型颜填料由300nm-600nm的金红石型二氧化钛和氧化铁红按质量分数比为2：1配制而成；
具体制备过程如下：
（1）将水性消泡剂、聚氨酯类流平剂、聚羧酸钠盐类分散剂1：1：1混合，得混合料；
（2）将环氧树脂和功能型填料高速搅拌混合10-15分钟，得彩色基料；
（3）加入步骤（1）的混合料及固化剂，采用150-200转/min高速搅拌15-30分钟制得路用彩色纳米反射降温涂层所需的彩色涂料；
（4）将以上彩色涂料涂布于路面材料表面并常温固化24小时，得到全频谱反射太阳光的降温式涂层。
10.如权利要求8所述的路用彩色纳米反射降温涂层制备方法，其特征在于：各原料按下述比例混合：
环氧树脂质量百分含量为60%
功能型颜填料质量百分含量为35%
所述的功能型颜填料由300nm-600nm的金红石型二氧化钛和氧化铁红质量比为6：1配制而成。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110484045A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-22 | 同济大学 | 一种耐久型彩色近红外反射水性路用涂料及其制备方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54106541A (en) * | 1978-02-08 | 1979-08-21 | Dainippon Toryo Co Ltd | Coating composition |
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| CN1524909A (zh) * | 2003-02-25 | 2004-09-01 | 四川省德圣科技发展有限公司 | 粮、油仓库纳米隔热反光涂料 |
| CN108047889A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-18 | 长安大学 | 一种沥青路面遮热铺装材料及其制备方法 |
-
2019
- 2019-04-16 CN CN201910302402.XA patent/CN109988487A/zh active Pending
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