CN111072405B - 一种具有热反射功能的建筑瓷砖及其制备方法 - Google Patents

一种具有热反射功能的建筑瓷砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有热反射功能的建筑瓷砖，自下而上包括：胚体层、面釉层、高反射层、保护层和透明釉层；所述高反射层包括Mo与Ag、TiO2、Y2O3中的一种或多种纳米复合材料；所述保护层包括SiO2；通过在面釉层上布施高反射率的Mo与Ag、TiO2、Y2O3中的一种或多种纳米复合材料，保护层中添加低反射率的SiO2，赋予瓷砖热反射功能，在保护层上随机布施有微棱镜，达到了多重反射的效果；本发明的具有热反射功能的建筑瓷砖对紫外线和极紫外线都有很强的反射作用，反射率可达80％以上，具有明显的隔热效果，可降低室内温度5～10℃。

Description

一种具有热反射功能的建筑瓷砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑瓷砖及其制备方法的技术领域，特别涉及一种具有热反射功能的建筑瓷砖及其制备方法。
背景技术
城市化进程使得热岛效应的影响逐渐增大，很多城市的白天平均温度比周边城郊地区的白天平均温度要高。在南方，尤其是夏热冬暖的华南地区，在炎热的天气，大量辐射热进入室内导致温度持续上升，工作与生活环境极度不舒服。如此，在酷热难耐的夏天，待在装有空调的室内是绝大多数人的选择，但是长时间待在空调的室内，人体容易感到乏累、嗜睡、烦闷，室内室外温度差较大时还容易引起感冒，降低人们的工作效率和健康状况；与此同时，空调产生的氟利昂会破坏臭氧层，氟利昂分解产生CO2，空气中CO2含量的升高使热岛效应更为明显。因此，减少建筑物对太阳辐射的吸收，降低室内温度，从而降低空调的能耗对节约能源、降低热岛效应有十分重要的意义。
根据国外对反射涂料的研究结果，太阳热反射材料可以有效地减少能量传递到室内，在夏天室内温度可降低5℃以上，每年每平方米可以节约空调能耗2.5kWh以上。据建设部测算，2020～2030年左右，我国的建筑能耗将上升到总能耗的30～40％，其中外墙所承担的保温节能效果占建筑节能整体的50～60％。
目前建筑外墙用的隔热材料除了Low-E玻璃幕墙就只有反射隔热涂料可选择，住宅等大多数矮小的建筑物一般不使用玻璃幕墙，而涂料的使用寿命短，再次涂装会带来污染与干扰。因此对使用寿命与建筑物相等、隔热效果显著、美观的隔热陶瓷材料进行研发，对夏热冬暖地区的建筑节能具有重要的意义。
可见，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种具有热反射功能的建筑瓷砖及其制备方法，旨在解决现有技术中建筑外墙隔热的方法可选择的只有使用玻璃幕墙或者涂覆反射隔热涂料的技术问题，填补市面上没有具有热反射功能的建筑瓷砖的空缺。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种具有热反射功能的建筑瓷砖，自下而上包括：胚体层、面釉层、高反射层、保护层和透明釉层；所述高反射层包括Mo与Ag、TiO2、Y2O3中的一种或多种纳米复合材料；所述保护层包括SiO2。
所述的具有热反射功能的建筑瓷砖中，所述高反射层中Mo与Ag、TiO2、Y2O3的质量比为1：(5～8)：(1～2)：1。
所述的具有热反射功能的建筑瓷砖中，所述TiO2为金红石型。
所述的具有热反射功能的建筑瓷砖中，所述高反射层的厚度为3～10μm。
所述的具有热反射功能的建筑瓷砖中，所述高反射层的厚度为5～8μm。
所述的具有热反射功能的建筑瓷砖中，所述保护层上分布有微棱镜。
所述的具有热反射功能的建筑瓷砖中，所述保护层的厚度为100～150nm。
所述的具有热反射功能的建筑瓷砖中，所述保护层的厚度为110～130nm。
所述的具有热反射功能的建筑瓷砖中，所述高反射层和保护层的布施方式包括热喷涂、化学镀中任意一种。
所述的具有热反射功能的建筑瓷砖中，其制备方法包括如下步骤：
步骤S001.将瓷砖粉料干压成型，经干燥后得坯体层，在坯体层上布施面釉，得面釉层；
步骤S002.将Mo与Ag、TiO2、Y2O3中的一种或多种纳米复合材料布施在步骤S001中的面釉层上，得高反射层；
步骤S003.在步骤S002中的高反射层上布施保护层，保护层上分布有微棱镜；
步骤S004.在步骤S003中的保护层上布施透明釉，经1130～1230℃烧制成型、抛光，得成品。
有益效果：
本发明提供了一种具有热反射功能的建筑瓷砖及其制备方法，通过在面釉层上布施高反射率的Mo与Ag、TiO2、Y2O3中的一种或多种纳米复合材料，保护层中添加低反射率的SiO2，赋予瓷砖热反射功能，在保护层上随机布施有微棱镜，达到了多重反射的效果。具有热反射功能的建筑瓷砖对紫外线和极紫外线都有很强的反射作用，反射率可达80％以上，具有明显的隔热效果，可降低室内温度5～10℃，提高居住舒适度，从而降低了空调等设备的使用率，进一步减少了温室气体的排放。对于冬季寒冷天气较短，夏季酷热天气较长的地区效果最好。
附图说明
图1为本发明提供的具有热反射功能建筑瓷砖的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种具有热反射功能的建筑瓷砖及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供一种具有热反射功能的建筑瓷砖，自下而上包括：胚体层1、面釉层2、高反射层3、保护层4和透明釉层5；所述高反射层3包括Mo与Ag、TiO2、Y2O3中的一种或多种纳米复合材料；所述保护层4包括SiO2。
Mo化学性能稳定，常温下不受空气侵蚀，且具有高温强度好、硬度高、抗腐蚀能力强，热传导率高，在一定条件下，其散热也快，能较快地传递热量，减低瓷砖的温度；Ag的物理化学性能较为稳定，其导热性能好，反光率极高；TiO2、Y2O3具有耐高温、耐腐蚀以及反射率高的特点；上述成分协同作用，使建筑瓷砖对紫外线和极紫外线都有很强的反射作用。SiO2反射率低，透光性、耐候性良好，不影响光线的入射，以及使光线经过高反射层反射后可形成内部全反射，进一步提高反射率。
进一步的，所述高反射层3中Mo与Ag、TiO2、Y2O3的质量比为1：(5～8)：(1～2)：1。上述各成分的比例对反射率影响很大，此配比范围内形成的高反射层反射率达到最佳。
进一步的，所述TiO2为金红石型；金红石型的TiO2，其晶体结构呈四方晶系，结晶形态稳定性最高，折射率也最高，且具有耐候性、高强度等优异性能；在紫外线照射下，具有光化学活性，能防止紫外线和水分透过，是良好的保护媒介。
具体地，所述高反射层3的厚度为3～10μm。优选地，所述高反射层3的厚度为5～8μm。厚度的大小影响高反射层的布施量的大小，布施量的大小影响反射率的高低，布施量越大反射率越高，但布施量在达到一定范围后反射率不再提高，此范围内的厚度使高反射层的反射率达到最佳。
所述保护层4上分布有微棱镜；随机分布的微棱镜可以通过全反射、镜面反射等光学原理，将大部分入射光沿发射光源的方向反射回去，从而减少到达高反射层的光线的量。
具体地，所述保护层4的厚度为100～150nm。优选地，所述保护层4的厚度为110～130nm。保护层的厚度影响其耐高温、耐低温、耐腐蚀、透光率、折射率等性能，从而影响光线的入射或反射，太厚或太薄都不能使上述性能达到最佳，所述范围内的厚度与高反射层的厚度相互匹配，使反射效果达到最佳的状态。
进一步的，所述高反射层3和保护层4的布施方式包括热喷涂、化学镀中任意一种。采用热喷涂或化学镀布施高反射层和保护层，布施过程瓷砖升温小，不产生应力和变形，不降低瓷砖的强度，不影响瓷砖的质量；而且得到的涂层均匀、致密，使纳米复合材料均匀布施，使反射效果均一。
具体地，所述具有热反射功能建筑瓷砖的制备方法包括如下步骤：将瓷砖粉料干压成型，经干燥后得坯体层1，在坯体层1上布施面釉，得面釉层2；将Mo与Ag、TiO2、Y2O3中的一种或多种纳米复合材料布施在面釉层2上，得高反射层3；在高反射层3上布施保护层4，保护层4上分布有微棱镜；在保护层4上布施透明釉5，经1130～1230℃烧制成型、抛光，得成品。所述具有热反射功能建筑瓷砖的制备方法简单，直接在面釉层上布施高反射的纳米复合材料，以及在其上布施有微棱镜的SiO2保护层，免去了额外使用玻璃幕墙或者是涂覆反光隔热涂料带来的不必要麻烦，所述具有热反射功能的建筑瓷砖耐候性好，使用寿命长，反射率可达80％以上，具有明显的隔热效果，可降低室内温度达5～10℃，提高居住舒适度，降低热岛效应。
实施例1
一种具有热反射功能的建筑瓷砖，自下而上包括：胚体层、面釉层、高反射层、保护层和透明釉层；所述高反射层包括Mo与Ag、金红石型TiO2，其质量比为1:7.5:1.5，其厚度为5μm；所述保护层包括SiO2，保护层上随机分布有微棱镜，保护层厚度为150nm。
所述具有反射功能的建筑瓷砖的制备方法为：将瓷砖粉料干压成型，经干燥后得坯体层，在坯体层上布施0.3mm的面釉，得面釉层；采用热喷涂的方式将Mo与Ag、金红石型TiO2的纳米复合材料布施在面釉层上，得高反射层；在高反射层上采用热喷涂的方式制得保护层；在保护层上布施透明釉，经1150～1180℃烧制成型、抛光，得成品。
实施例2
一种具有热反射功能的建筑瓷砖，自下而上包括：胚体层、面釉层、高反射层、保护层和透明釉层；所述高反射层包括Mo与Ag、Y2O3，其质量比为1:5:1，其厚度为8μm；所述保护层包括SiO2，保护层上随机分布有微棱镜，保护层厚度为100nm。
所述具有反射功能的建筑瓷砖的制备方法为：将瓷砖粉料干压成型，经干燥后得坯体层，在坯体层上布施0.4mm的面釉，得面釉层；采用热喷涂的方式将Mo与Ag、Y2O3的纳米复合材料布施在面釉层上，得高反射层；在高反射层上采用热喷涂的方式制得保护层；在保护层上布施透明釉，经1200～1230℃烧制成型、抛光，得成品。
实施例3
一种具有热反射功能的建筑瓷砖，自下而上包括：胚体层、面釉层、高反射层、保护层和透明釉层；所述高反射层包括Mo与Ag，其质量比为1:8，其厚度为10μm；所述保护层包括SiO2，保护层上随机分布有微棱镜，保护层厚度为120nm。
所述具有反射功能的建筑瓷砖的制备方法为：将瓷砖粉料干压成型，经干燥后得坯体层，在坯体层上布施0.3mm的面釉，得面釉层；采用化学镀的方式将Mo与Ag的纳米复合材料布施在面釉层上，得高反射层；在高反射层上采用化学镀的方式制得保护层；在保护层上布施透明釉，经1130～1150℃烧制成型、抛光，得成品。
实施例4
一种具有热反射功能的建筑瓷砖，自下而上包括：胚体层、面釉层、高反射层、保护层和透明釉层；所述高反射层包括Mo与金红石型TiO2、Y2O3，其质量比为1:1:1，其厚度为3μm；所述保护层包括SiO2，保护层上随机分布有微棱镜，保护层厚度为130nm。
所述具有反射功能的建筑瓷砖的制备方法为：将瓷砖粉料干压成型，经干燥后得坯体层，在坯体层上布施0.2mm的面釉，得面釉层；采用化学镀的方式将Mo与金红石型TiO2、Y2O3的纳米复合材料布施在面釉层上，得高反射层；在高反射层上采用化学镀的方式制得保护层；在保护层上布施透明釉，经1180～1200℃烧制成型、抛光，得成品。
实施例5
一种具有热反射功能的建筑瓷砖，自下而上包括：胚体层、面釉层、高反射层、保护层和透明釉层；所述高反射层包括Mo与Ag、金红石型TiO2、Y2O3，其质量比为1:6:2:1，其厚度为8μm；所述保护层包括SiO2，保护层上随机分布有微棱镜，保护层厚度为110nm。
所述具有反射功能的建筑瓷砖的制备方法为：将瓷砖粉料干压成型，经干燥后得坯体层，在坯体层上布施0.5mm的面釉，得面釉层；采用热喷涂的方式将Mo与Ag、金红石型TiO2、Y2O3的纳米复合材料布施在面釉层上，得高反射层；在高反射层上采用热喷涂的方式制得保护层；在保护层上布施透明釉，经1160～1190℃烧制成型、抛光，得成品。
在相同测试条件下，上述五个实施例所得的具有热反射功能的建筑瓷砖的反射率均大于80％；实施例1～4，经红外测温仪测定使用所述建筑瓷砖前后的温度变化值，其温度差在5～8℃；其中，实施例5的效果最好，反射率达到86～87％，温度差在9～10℃。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有热反射功能的建筑瓷砖，其特征在于，自下而上包括：坯体层、面釉层、高反射层、保护层和透明釉层；所述高反射层包括Mo与Ag、TiO2、Y2O3的纳米复合材料；所述保护层包括SiO2；所述TiO2为金红石型；所述保护层上分布有微棱镜；所述高反射层中Mo与Ag、TiO2、Y2O3的质量比为1：(5～8)：(1～2)：1。
2.根据权利要求1所述的具有热反射功能的建筑瓷砖，其特征在于，所述高反射层的厚度为3～10μm。
3.根据权利要求2所述的具有热反射功能的建筑瓷砖，其特征在于，所述高反射层的厚度为5～8μm。
4.根据权利要求1所述的具有热反射功能的建筑瓷砖，其特征在于，所述保护层的厚度为100～150nm。
5.根据权利要求4所述的具有热反射功能的建筑瓷砖，其特征在于，所述保护层的厚度为110～130nm。
6.根据权利要求1所述的具有热反射功能的建筑瓷砖，其特征在于，所述高反射层和保护层的布施方式包括热喷涂、化学镀中任意一种。
7.根据权利要求1～6任一项所述的具有热反射功能的 建筑瓷砖，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：
步骤S001.将瓷砖粉料干压成型，经干燥后得坯体层，在坯体层上布施面釉，得面釉层；
步骤S002.将Mo与Ag、TiO2、Y2O3的纳米复合材料布施在步骤S001中的面釉层上，得高反射层；
步骤S003.在步骤S002中的高反射层上布施保护层，保护层上分布有微棱镜；
步骤S004.在步骤S003中的保护层上布施透明釉，经1130～1230℃烧制成型、抛光，得成品。
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