CN113563779A - 聚合物水泥辐射制冷涂料、涂层 - Google Patents

聚合物水泥辐射制冷涂料、涂层 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚合物水泥辐射制冷涂料，所述聚合物水泥辐射制冷涂料包括液料和粉料，所述粉料包括基础料，所述粉料还包括功能填料，所述功能填料包括主填料和辅填料，其中，所述主填料的吸油量小于或等于20，所述辅填料的吸油量小于或等于30，所述主填料对太阳光的全波段的反射率大于或等于90％，所述辅填料在8μm‑13μm波段的大气窗口发射率大于或等于0.94。本发明还涉及一种涂层，所述涂层包括由所述聚合物水泥辐射制冷涂料形成的聚合物水泥辐射制冷涂层。本发明所述聚合物水泥辐射制冷涂料形成的聚合物水泥辐射制冷涂层具有优异的防水性能，同时还能为既有基体提供无能耗降温的效果。

Description

聚合物水泥辐射制冷涂料、涂层
技术领域
本发明涉及辐射制冷技术领域，特别是涉及聚合物水泥辐射制冷涂料、涂层。
背景技术
聚合物水泥防水涂料是和水泥、石英砂、轻重质碳酸钙等无机填料及各种添加剂所组成的无机粉料通过合理配比、复合制成的一种双组份、水性建筑防水涂料，也是使用最多的防水涂料。但是，传统的聚合物水泥防水涂料只侧重于防水性能，不具备辐射制冷的降温性能。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种聚合物水泥辐射制冷涂料、涂层，所述聚合物水泥辐射制冷涂料形成的聚合物水泥辐射制冷涂层具有优异的防水性能，同时还能为既有基体提供无能耗降温的效果。
一种聚合物水泥辐射制冷涂料，所述聚合物水泥辐射制冷涂料包括液料和粉料，所述粉料包括基础料，所述粉料还包括功能填料，所述功能填料包括主填料和辅填料，其中，所述主填料的吸油量小于或等于20，所述辅填料的吸油量小于或等于30，所述主填料对太阳光的全波段的反射率大于或等于90％，所述辅填料在8μm-13μm波段的大气窗口发射率大于或等于0.94。
在其中一个实施例中，所述主填料在8μm-13μm波段的大气窗口发射率大于或等于0.94；
及/或，所述辅填料对太阳光的全波段的反射率大于或等于85％。
在其中一个实施例中，所述主填料选自钛白粉。
在其中一个实施例中，所述辅填料选自陶瓷粉、硫酸钡中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述功能填料在所述聚合物水泥辐射制冷涂料形成的聚合物水泥辐射制冷涂层中的质量分数为20％-35％。
在其中一个实施例中，所述主填料与所述辅填料的质量比为4:1-2:1。
在其中一个实施例中，所述功能填料的粒径小于或等于10μm。
一种涂层，设置于既有基体的表面，所述涂层包括由如上所述聚合物水泥辐射制冷涂料形成的聚合物水泥辐射制冷涂层。
在其中一个实施例中，所述涂层还包括有防污罩面层，所述防污罩面层设置于所述聚合物水泥辐射制冷涂层背离所述既有基体的表面。
在其中一个实施例中，所述防污罩面层中分散有纳米二氧化钛粒子。
本发明的聚合物水泥辐射制冷涂料是以液料和粉料为主体的双组份防水涂料，使用时，两种组份在现场搅拌成均匀、细腻的浆料，涂刷在既有基体的表面，固化后即可形成柔韧、高强度且防水性能优异的聚合物水泥辐射制冷涂层。
同时，由于粉料中添加有吸油量、对太阳光的全波段的反射率以及在8μm-13μm波段的大气窗口发射率等特定性能搭配的主填料和辅填料组成的功能填料，使得固化后形成的聚合物水泥辐射制冷涂层对太阳光的全波段的反射率大于或等于90％，在8μm-13μm波段的大气窗口发射率大于或等于0.90，能够为既有基体提供无能耗降温的效果。因此，本发明的聚合物水泥辐射制冷涂料是一种无毒害、可湿作业、构建和施工简便的绿色环保涂料。
具体实施方式
以下将对本发明提供的聚合物水泥辐射制冷涂料、涂层作进一步说明。
辐射制冷实现的条件为：对太阳光的全波段的反射率大于或等于88％，在8μm-13μm波段的大气窗口发射率大于或等于0.9。所以，当涂层满足该辐射制冷实现的条件时，在日光照射的情况下，涂层能使既有基体的表面温度低于大气温度，为既有基体提供无能耗降温的效果。
虽然辐射制冷涂料所形成的辐射制冷涂层满足上述辐射制冷实现的条件，能够为既有基体提供无能耗降温的效果。但是，将辐射制冷涂料和聚合物水泥防水涂料结合后得到的复合涂料所形成的复合涂层并不能满足上述辐射制冷实现的条件，从而不能够为既有基体提供无能耗降温的效果。同样地，将具有辐射制冷效果的填料直接结合到聚合物水泥防水涂料中得到的复合涂料所形成的复合涂层也不能满足上述辐射制冷实现的条件，从而，也不能够为既有基体提供无能耗降温的效果。
申请人经过长期而深入的研究发现，在将具有辐射制冷效果的填料结合到聚合物水泥防水涂料中时，填料吸油量的大小对涂层能否满足上述辐射制冷实现的条件影响较大。
为此，本发明提供的聚合物水泥辐射制冷涂料包括液料和粉料，所述粉料包括基础料，所述粉料还包括功能填料，所述功能填料包括主填料和辅填料，其中，所述主填料的吸油量小于或等于20，所述辅填料的吸油量小于或等于30，所述主填料对太阳光的全波段的反射率大于或等于90％，所述辅填料在8μm-13μm波段的大气窗口发射率大于或等于0.94。
本发明的聚合物水泥辐射制冷涂料是以液料和粉料为主体的双组份防水涂料，其中，液料为常用的聚合物水泥防水涂料的液料，粉料中的基础料为常用的聚合物水泥防水涂料的粉料。所以，本发明的聚合物水泥辐射制冷涂料在使用时，两种组份在现场搅拌成均匀、细腻的浆料，涂刷在既有基体的表面，固化后即可形成柔韧、高强度且防水性能优异的聚合物水泥辐射制冷涂层。
为了保证聚合物水泥辐射制冷涂层的柔韧、高强度和防水等性能，在一实施方式中，所述聚合物水泥防水涂料的液料包括树脂乳液、成膜剂、分散剂、消泡剂、增稠剂及杀菌剂，以100重量份的树脂乳液计，所述成膜剂的质量为0.5重量份-1重量份，所述分散剂的质量为1重量份-2重量份，所述消泡剂的质量为0.1重量份-0.5重量份，所述增稠剂的质量为0.1重量份-0.5重量份，所述杀菌剂的质量为0.1重量份-0.5重量份。
在一实施方式中，所述树脂乳液包括纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、聚氨酯乳液中的至少一种，成膜剂包括醇酯十二、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇己醚、乙二醇苯醚中的至少一种，分散剂包括聚乙烯醚及其衍生物、聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐、马来亚酸酐-苯乙烯共聚物中的至少一种，消泡剂包括聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、高碳醇中的至少一种，增稠剂包括膨润土、羧乙基纤维束、聚丙烯酸盐、聚氨酯类中的至少一种，杀菌剂包括卡松、1,2-苯丙异噻唑啉-3-酮、2-(4-噻唑基)苯并咪唑、2-(甲氧基氨基甲酰)苯并咪唑中的至少一种。
在一实施方式中，所述基础料包括白水泥、石英粉和促进剂等。其中，所述促进剂包括锌酸钒、金属钴中的至少一种。以100重量份的白水泥计，所述石英粉的质量为10重量份-20重量份，所述促进剂的质量为0.1重量份-1.5重量份。
本发明中，通过选择吸油量小于或等于20且对太阳光的全波段的反射率大于或等于90％的填料作为主填料，吸油量小于或等于30且在8μm-13μm的大气窗口发射率大于或等于0.94的填料作为辅填料，并将主填料和辅填料复合作为功能填料加入聚合物水泥防水涂料的粉料中，即可构建得到聚合物水泥辐射制冷涂料，且该聚合物水泥辐射制冷涂料固化后形成的聚合物水泥辐射制冷涂层对太阳光的全波段的反射率稳定的大于或等于90％，在8μm-13μm波段的大气窗口发射率稳定的大于或等于0.90，满足上述辐射制冷实现的条件，进而能够为既有基体提供无能耗降温的效果。
可以理解，通过吸油量、对太阳光的全波段的反射率以及在8μm-13μm波段的大气窗口发射率等特定性能的主填料和辅填料的搭配使用后，加入聚合物水泥防水涂料的粉料中，即可使构建得到的聚合物水泥辐射制冷涂料均具有上述效果，不受聚合物水泥防水涂料的组成的限制。因此，本发明的聚合物水泥辐射制冷涂料是一种无毒害、构建简单的绿色环保涂料。
吸油量与填料的大小、形状、比表面积等均有关系，为了使主填料与辅填料的吸油量满足上述要求，并考虑到聚合物水泥辐射制冷涂层为既有基体提供无能耗降温的效果，在一实施方式中，所述主填料与所述辅填料的粒径均小于或等于10μm，所述主填料与所述辅填料的形状优选为球型，所述主填料与所述辅填料的比表面积优选为10m2/g-500m2/g。
本发明的聚合物水泥辐射制冷涂料中，通过对主填料和辅填料的吸油量的选择，使得所述功能填料在所述聚合物水泥辐射制冷涂料形成的聚合物水泥辐射制冷涂层中的质量分数显著提高。
为了使聚合物水泥辐射制冷涂层对太阳光的全波段的反射率稳定的大于或等于90％，在8μm-13μm波段的大气窗口发射率稳定的大于或等于0.90，满足上述辐射制冷实现的条件，使用时，液料和粉料按质量比为1:1-1:1.5搅拌成均匀、细腻的浆料，涂刷在既有基体的表面，以使固化后的聚合物水泥辐射制冷涂层中功能填料的质量分数大于或等于20％，在一实施方式中，所述功能填料在聚合物水泥辐射制冷涂层中的质量分数优选为20％-35％。
为了进一步提高聚合物水泥辐射制冷涂层为既有基体提供无能耗降温的效果，在一实施方式中，所述主填料在8μm-13μm波段的大气窗口发射率大于或等于0.94，或者，所述辅填料对太阳光的全波段的反射率大于或等于85％。进一步地，所述主填料在8μm-13μm的大气窗口发射率大于或等于0.94，同时，所述辅填料对太阳光的全波段的反射率大于或等于85％。
同样，为了进一步提高聚合物水泥辐射制冷涂层为既有基体提供无能耗降温的效果，在一实施方式中，所述功能填料选自白色的填料。
因此，颜色为白色且满足上述吸油量和对太阳光的全波段的反射率的条件的主填料可以选自钛白粉等。但是，应予说明的是，不同晶型的钛白粉的吸油量不同，所以，在一实施方式中，所述钛白粉优选为金红石型钛白粉。
颜色为白色且满足上述吸油量和在8μm-13μm波段的大气窗口发射率的条件的辅填料可以选自陶瓷粉、硫酸钡中的至少一种。
其中，陶瓷粉对太阳光的全波段的反射率能够达到93.0％-94.5％，在8μm-13μm波段的大气窗口发射率为0.93-0.95，但是吸油量为25-30；硫酸钡虽然对太阳光的全波段的反射率只有86.0％-88.0％，在8μm-13μm的大气窗口发射率为0.93-0.95，但是吸油量只有10-15，所以，在一实施方式中，所述辅填料优选为包括陶瓷粉和硫酸钡的混合填料。
同样，为了进一步提高聚合物水泥辐射制冷涂层为既有基体提供无能耗降温的效果，所述主填料与所述辅填料的质量比优选为4:1-2:1，进一步优选为3:1-2:1。其中，当辅填料中包括陶瓷粉和硫酸钡时，所述陶瓷粉和硫酸钡的质量比优选为5:1-1:5，进一步优选为4:1-1:4。
本发明的聚合物水泥辐射制冷涂料在施工使用时，只要将液料与粉料在现场搅拌成均匀、细腻的浆料，涂刷在既有基体的表面并固化后即可形成聚合物水泥辐射制冷涂层。因此，本发明的聚合物水泥辐射制冷涂料还是一种可湿作业、施工简便的绿色环保涂料。
结合上述的聚合物水泥辐射制冷涂料，本发明还提供一种涂层，设置于既有基体的表面，所述涂层包括由所述聚合物水泥辐射制冷涂料形成的聚合物水泥辐射制冷涂层。
在一实施方式中，所述既有基体包括建筑物的外墙、屋顶等，从而，通过聚合物水泥辐射制冷涂层的辐射制冷效果，可以有效降低建筑物室内的温度，降低能耗。
在一实施方式中，所述聚合物水泥辐射制冷涂层的厚度优选为0.5mm-3mm，进一步优选为1mm-2mm，以使所述聚合物水泥辐射制冷涂层能够为既有基体提供更好的防水和降温效果，同时还具有优异的耐候性。
为了保持聚合物水泥辐射制冷涂层的防水和降温等效果，在一实施方式中，所述涂层还包括有防污罩面层，所述防污罩面层设置于所述聚合物水泥辐射制冷涂层背离所述既有基体的表面，从而为聚合物水泥辐射制冷涂层提供耐污保护，保证太阳光全波段的反射率和在8μm-13μm波段的大气窗口发射率不至于因聚合物水泥辐射制冷涂层的表面脏污而下降。
在一实施方式中，所述防污罩面层的厚度优选为20μm-30μm，可见光透光率大于或等于80％。
进一步地，所述防污罩面层中分散有纳米二氧化钛粒子，所述纳米二氧化钛粒子在防污罩面层中的质量分数为3％-15％，以使防污罩面层具有自清洁的功能，进而更好地保持聚合物水泥辐射制冷涂层的防水和降温等效果。
以下，将通过以下具体实施例对所述聚合物水泥辐射制冷涂料、涂层做进一步的说明。
实施例1
该实施例的聚合物水泥辐射制冷涂料包括液料和粉料。
其中，液料包括100重量份的纯丙乳液、1重量份的CS12成膜剂、1重量份的CA2500分散剂、0.3重量份的902W消泡剂、0.3重量份的AS60增稠剂以及0.3重量份CMC杀菌剂。
粉料包括100重量份的白水泥、10重量份的石英粉、0.1重量份的金属钴促进剂、60重量份的金红石型钛白粉(粒径为0.4μm，吸油量为18)、10重量份的陶瓷粉(粒径为5μm，吸油量为25)以及5重量份的硫酸钡(粒径为1μm，吸油量为12)。
使用时，液料和粉料按质量比为1:1搅拌成均匀、细腻的浆料，涂刷在建筑物外墙的表面，固化后即可形成厚度为2mm的聚合物水泥辐射制冷涂层，聚合物水泥辐射制冷涂层中金红石型钛白粉、陶瓷粉和硫酸钡的质量分数之和为27％。
实施例2
该实施例的聚合物水泥辐射制冷涂料包括液料和粉料。
其中，液料包括100重量份的纯丙乳液、1重量份的CS12成膜剂、1重量份的CA2500分散剂、0.3重量份的902W消泡剂、0.3重量份的AS60增稠剂以及0.3重量份CMC杀菌剂。
粉料包括100重量份的白水泥、10重量份的石英粉、0.2重量份的金属钴促进剂、60重量份的金红石型钛白粉(粒径为0.4μm，吸油量为18)、5重量份的陶瓷粉(粒径为5μm，吸油量为25)以及10重量份的硫酸钡(粒径为1μm，吸油量为12)。
使用时，液料和粉料按质量比为1:1搅拌成均匀、细腻的浆料，涂刷在建筑物外墙的表面，固化后即可形成厚度为2mm的聚合物水泥辐射制冷涂层，聚合物水泥辐射制冷涂层中金红石型钛白粉、陶瓷粉和硫酸钡的质量分数之和为27％。
实施例3
该实施例的聚合物水泥辐射制冷涂料包括液料和粉料。
其中，液料包括100重量份的苯丙乳液、1重量份的CS12成膜剂、1重量份的CA2500分散剂、0.3重量份的902W消泡剂、0.3重量份的AS60增稠剂以及0.3重量份CMC杀菌剂。
粉料包括100重量份的白水泥、10重量份的石英粉、0.1重量份的金属钴促进剂、60重量份的金红石型钛白粉(粒径为0.4μm，吸油量为18)、10重量份的陶瓷粉(粒径为5μm，吸油量为25)以及10重量份的硫酸钡(粒径为1μm，吸油量为12)。
使用时，液料和粉料按质量比为1:1搅拌成均匀、细腻的浆料，涂刷在建筑物外墙的表面，固化后即可形成厚度为2mm的聚合物水泥辐射制冷涂层，聚合物水泥辐射制冷涂层中金红石型钛白粉、陶瓷粉和硫酸钡的质量分数之和为28.1％。
实施例4
该实施例的聚合物水泥辐射制冷涂料包括液料和粉料。
其中，液料包括100重量份的纯苯丙乳液、1重量份的CS12成膜剂、1重量份的CA2500分散剂、0.3重量份的902W消泡剂、0.3重量份的AS60增稠剂以及0.3重量份CMC杀菌剂。
粉料包括100重量份的白水泥、10重量份的石英粉、0.2重量份的金属钴促进剂、60重量份的金红石型钛白粉(粒径为0.4μm，吸油量为18)、5重量份的陶瓷粉(粒径为5μm，吸油量为25)以及15重量份的硫酸钡(粒径为1μm，吸油量为12)。
使用时，液料和粉料按质量比为1:1搅拌成均匀、细腻的浆料，涂刷在建筑物外墙的表面，固化后即可形成厚度为2mm的聚合物水泥辐射制冷涂层，聚合物水泥辐射制冷涂层中金红石型钛白粉、陶瓷粉和硫酸钡的质量分数之和为28.1％。
实施例5
该实施例的聚合物水泥辐射制冷涂料包括液料和粉料。
其中，液料包括100重量份的硅丙乳液、1重量份的CS12成膜剂、1重量份的CA2500分散剂、0.3重量份的902W消泡剂、0.3重量份的AS60增稠剂以及0.3重量份CMC杀菌剂。
粉料包括100重量份的白水泥、10重量份的石英粉、0.1重量份的金属钴促进剂、60重量份的金红石型钛白粉(粒径为0.4μm，吸油量为18)、20重量份的陶瓷粉(粒径为5μm，吸油量为25)以及10重量份的硫酸钡(粒径为1μm，吸油量为12)。
使用时，液料和粉料按质量比为1:1搅拌成均匀、细腻的浆料，涂刷在建筑物外墙的表面，固化后即可形成厚度为2mm的聚合物水泥辐射制冷涂层，聚合物水泥辐射制冷涂层中金红石型钛白粉、陶瓷粉和硫酸钡的质量分数之和为30％。
实施例6
该实施例的聚合物水泥辐射制冷涂料包括液料和粉料。
其中，液料包括100重量份的聚氨酯分散体乳液、1重量份的CS12成膜剂、1重量份的CA2500分散剂、0.3重量份的902W消泡剂、0.3重量份的AS60增稠剂以及0.3重量份CMC杀菌剂。
粉料包括100重量份的白水泥、10重量份的石英粉、0.1重量份的金属钴促进剂、60重量份的金红石型钛白粉(粒径为0.4μm，吸油量为18)、10重量份的陶瓷粉(粒径为5μm，吸油量为25)以及20重量份的硫酸钡(粒径为1μm，吸油量为12)。
使用时，液料和粉料按质量比为1:1搅拌成均匀、细腻的浆料，涂刷在建筑物外墙的表面，固化后即可形成厚度为2mm的聚合物水泥辐射制冷涂层，聚合物水泥辐射制冷涂层中金红石型钛白粉、陶瓷粉和硫酸钡的质量分数之和为30％。
实施例7
实施例7与实施例1的区别仅在于，用等量的陶瓷粉代替硫酸钡，辐填料中只有陶瓷粉。
实施例8
实施例8与实施例1的区别仅在于，用等量的硫酸钡代替陶瓷粉，辐填料中只有硫酸钡。
对比例1
对比例1与实施例1的区别仅在于，用等量的金红石型钛白粉代替陶瓷粉和硫酸钡，功能填料只有金红石型钛白粉。
对比例2
对比例2与实施例1的区别仅在于，用等量的陶瓷粉代替金红石型钛白粉和硫酸钡，功能填料中只有陶瓷粉。
对比例3
对比例3与实施例1的区别仅在于，用等量的硫酸钡代替金红石型钛白粉和陶瓷粉，功能填料中只有硫酸钡。
对比例4
对比例4与实施例1的区别仅在于，用等量的锐钛型钛白粉(吸油量为24)代替金红石型钛白粉。
将实施例1-实施例8和对比例1-对比例4制得的聚合物水泥辐射制冷涂层进行性能测试，测试方法参考GB/T23445-2009，结果如表1和表2所示。
表1
Figure BDA0003185845170000121
表2
Figure BDA0003185845170000122
Figure BDA0003185845170000131
在实施例1-实施例8制得的聚合物水泥辐射制冷涂层的表面设置防污罩面层，并进行性能测试对比，测试方法参考GB/T 9780-2013耐沾污性测试污染前后反射率的变化，参考GBT31815-2015测试耐雨痕等级。结果如表3所示。
表3
Figure BDA0003185845170000132
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种聚合物水泥辐射制冷涂料，所述聚合物水泥辐射制冷涂料包括液料和粉料，所述粉料包括基础料，其特征在于，所述粉料还包括功能填料，所述功能填料包括主填料和辅填料，其中，所述主填料的吸油量小于或等于20，所述辅填料的吸油量小于或等于30，所述主填料对太阳光的全波段的反射率大于或等于90％，所述辅填料在8μm-13μm波段的大气窗口发射率大于或等于0.94。
2.根据权利要求1所述的聚合物水泥辐射制冷涂料，其特征在于，所述主填料在8μm-13μm波段的大气窗口发射率大于或等于0.94；
及/或，所述辅填料对太阳光的全波段的反射率大于或等于85％。
3.根据权利要求2所述的聚合物水泥辐射制冷涂料，其特征在于，所述主填料选自钛白粉。
4.根据权利要求2所述的聚合物水泥辐射制冷涂料，其特征在于，所述辅填料选自陶瓷粉、硫酸钡中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的聚合物水泥辐射制冷涂料，其特征在于，所述功能填料在所述聚合物水泥辐射制冷涂料形成的聚合物水泥辐射制冷涂层中的质量分数为25％-35％。
6.根据权利要求1或5所述的聚合物水泥辐射制冷涂料，其特征在于，所述主填料与所述辅填料的质量比为4:1-2:1。
7.根据权利要求1所述的聚合物水泥辐射制冷涂料，其特征在于，所述功能填料的粒径小于或等于10μm。
8.一种涂层，设置于既有基体的表面，其特征在于，所述涂层包括由如权利要求1-7任一项所述聚合物水泥辐射制冷涂料形成的聚合物水泥辐射制冷涂层。
9.根据权利要求8所述的涂层，其特征在于，所述涂层还包括有防污罩面层，所述防污罩面层设置于所述聚合物水泥辐射制冷涂层背离所述既有基体的表面。
10.根据权利要求9所述的涂层，其特征在于，所述防污罩面层中分散有纳米二氧化钛粒子。
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