CN113861744A - 一种具有高反射率的辐射制冷涂料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种具有高反射率的辐射制冷涂料及其制备方法与应用。所述具有高反射率的辐射制冷涂料包括以下组分：填料30~45重量份；辅料1~10重量份；基料10~30重量份；空心微珠5~20重量份；溶剂20~40重量份。所述具有高反射率的辐射制冷涂料通过选用特定组分进行科学地配比，具有较好的高反射率，其太阳反射率为98.4%，紫外光谱反射率为98.5%，可见光谱反射率为99.95%，近红外光谱反射率为96.5%，辐射率达94.52%，制冷效果好。
Description
技术领域
本申请涉及一种具有高反射率的辐射制冷涂料及其制备方法与应用，属于涂料技术领域。
背景技术
辐射降温涂料是一种新型涂料，涂刷在要散热降温的物体内外表面，能够以0.5-13.5u m红外波长向大气空间自动辐射走所涂刷在物体上的热量，降低物体表面和内部温度。辐射降温涂料的出现有望替代空气压缩制冷系统，对世界能源格局和减缓全球气候变暖有着积极意义。
目前，辐射降温涂料得到了大力发展，相关产品不断涌现，但目前的辐射降温涂料辐射率还比较低，例如，中国专利申请CN1518582A公开了一种“辐射冷却的表面涂料”，通过向含有日光反射颜料的组合物中添加微球制备的表面涂料，日光反射率仅为百分之八十几。
为了更好的发挥辐射降温涂料的作用，开发一种具有高的日光反射率的辐射制冷涂料具有重要意义。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供一种具有高反射率的辐射制冷涂料，所述具有高反射率的辐射制冷涂料通过选用特定组分进行科学地配比，具有较好的高反射率，制冷效果好。
一种具有高反射率的辐射制冷涂料，所述具有高反射率的辐射制冷涂料包括以下组分：
填料30~45重量份；
辅料1~10重量份；
基料10~30重量份；
空心微珠5~20重量份；
溶剂20~40重量份；
所述填料包括以下组分：
金红石二氧化钛 12~20重量份；
远红外陶瓷粉 1~5重量份；
片状云母粉 1~5重量份；
纳米氧化锆 12~20重量份。
可选地，所述辅料包括增塑剂、表面活性剂、增稠剂、分散剂、消泡剂、流平剂中的至少一种。
可选地，所述辅料包括增塑剂、表面活性剂、增稠剂、分散剂、消泡剂、流平剂；
所述增塑剂、表面活性剂、增稠剂、分散剂、消泡剂、流平剂质量比为0.5~2:0.5~2:0.5~2:0.5~2:0.5~2:0.5~2。
所述基料包括苯乙烯单体和丙烯酸酯单体共聚物；丙烯酸酯共聚物；丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体、甲基丙烯酸甲酯单体和丙烯酸酯类单体共聚物；改性羟基丙烯酸树脂中的至少一种。
所述空心微珠包括中空陶瓷微珠、中空玻璃微珠中的至少一种。
所述溶剂包括水。
可选地，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二甲酯、二甲基甲酰胺中的至少一种。
所述表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚中的至少一种。
所述增稠剂包括羟乙基纤维素、聚丙烯酸盐碱溶胀性乳液中的至少一种。
所述分散剂包括油酸钠、硫酸酯盐、乙烯基双硬脂酰胺中的至少一种。
所述消泡剂包括有机聚醚酯、矿物油、聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
所述流平剂包括ADFS713、LAG-925、MONENG-1074中的至少一种。
可选地，所述具有高反射率的辐射制冷涂料包括以下组分：
填料35~45重量份；
辅料3~5重量份；
基料10~25重量份；
空心微珠8~15重量份；
溶剂30~40重量份。
所述填料包括以下组分：
金红石二氧化钛 14~18重量份；
远红外陶瓷粉 2~4重量份；
片状云母粉 2~4重量份；
纳米氧化锆 14~18重量份。
可选地，所述具有高反射率的辐射制冷涂料包括以下组分：
填料38~45重量份；
辅料3~5重量份；
基料10~15重量份；
空心微珠8~12重量份；
溶剂30~40重量份。
所述填料包括以下组分：
金红石二氧化钛 16~18重量份；
远红外陶瓷粉 2~3重量份；
片状云母粉 2~3重量份；
纳米氧化锆 16~18重量份。
所述辅料中，所述增塑剂、表面活性剂、增稠剂、分散剂、消泡剂、流平剂质量比为0.5~1:0.5~1:0.5~1:0.5~1:0.5~1:0.5~1。
根据本申请的另一个方面，提供上述任一项所述的具有高反射率的辐射制冷涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
取50~75%的溶剂与填料混合，研磨，加入空心微珠、基料、辅料和剩余的溶剂，搅拌，得到所述具有高反射率的辐射制冷涂料。
可选地，所述研磨的转速为1600~1800r/min，研磨的时间为30~40 min；
可选地，所述搅拌的转速为600~800r/min，搅拌的时间为15~25min。
根据本申请的另一个方面，提供一种物体表面降温/隔热涂层，所述物体表面保温/隔热涂层通过将具有高反射率的辐射制冷涂料覆于物体表面得到；
所述具有高反射率的辐射制冷涂料选自上述任一项所述的具有高反射率的辐射制冷涂料或根据上述任一项所述的制备方法制备得到的具有高反射率的辐射制冷涂料。
可选地，所述物体的材质选自水泥、混凝土、瓷砖、金属中的任一种。
可选地，所述保温/隔热涂层的厚度为500~550μm。
根据本申请的另一个方面，提供上述任一项所述的具有高反射率的辐射制冷涂料或根据上述任一项所述的制备方法制备得到的具有高反射率的辐射制冷涂料、上述任一项所述的保温/隔热涂层在物体表面降温或隔热中的应用。
本申请能产生的有益效果包括：
本申请所提供的具有高反射率辐射制冷涂料，通过将含有特定含量和组分的填料（金红石二氧化钛、远红外陶瓷粉、片状云母粉、纳米氧化锆）与辅料、基料、空心微珠、溶剂按一定比例混合制得一种具有高反射率的辐射制冷涂料。涂刷在水泥、混凝土、瓷砖、金属外表面等基材表面，起到降温/隔热作用。
附图说明
图1是辐射制冷涂料的反射率测试结果。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
实施例1
原料制备方法
(1)按重量计，用20Kg的蒸馏水和40Kg填料(填料为18Kg金红石型二氧化钛、2Kg远红外陶瓷粉、2Kg片状云母粉、18Kg纳米氧化锆)，在混合罐中进行混合，
(2)通过研磨机以1800r/min的转速进行研磨分散30min，制成色浆，
(3)加入12Kg的中空陶瓷微珠、12Kg丙烯酸酯共聚物（T-225）、3Kg辅料、13Kg蒸馏水，投入调漆器中以700r/min的转速进行搅拌混合20mim；
其中，辅料为0.5Kg增塑剂（具体种类为二甲基甲酰胺）、0.5Kg表面活性剂（具体为十二烷基苯磺酸钠）、0.5Kg增稠剂（具体种类为羟乙基纤维素，分子量为30000）、0.5Kg分散剂（具体为乙烯基双硬脂酰胺）、0.5Kg消泡剂（具体种类为聚二甲基硅氧烷，分子量为50000）和0.5Kg流平剂（具体种类为MONENG-1074）的混合物，
(4)混和后进入过滤器进行过滤，
(5)最后进入罐装机进行包装即得到成品。
实施例2
基本与实施例1相同，不同之处在于填料为：16Kg金红石型二氧化钛、4Kg远红外陶瓷粉、4Kg片状云母粉、16Kg纳米氧化锆。
实施例3
基本与实施例1相同，不同之处在于填料为：16.5Kg金红石型二氧化钛、3.5Kg远红外陶瓷粉、3.5Kg片状云母粉、16.5Kg纳米氧化锆。
实施例4
基本与实施例1相同，不同之处在于填料为：17Kg金红石型二氧化钛、3Kg远红外陶瓷粉、3Kg片状云母粉、17Kg纳米氧化锆。
实施例5
基本与实施例1相同，不同之处在于填料为：17Kg金红石型二氧化钛、2Kg远红外陶瓷粉、4Kg片状云母粉、17Kg纳米氧化锆。
实施例6
基本与实施例1相同，不同之处在于填料为：16Kg金红石型二氧化钛、2Kg远红外陶瓷粉、4Kg片状云母粉、18Kg纳米氧化锆。
实施例7
基本与实施例1相同，不同之处在于填料为：16Kg金红石型二氧化钛、3Kg远红外陶瓷粉、3Kg片状云母粉、18Kg纳米氧化锆。
实施例8
基本与实施例1相同，不同之处在于填料为：16.5Kg金红石型二氧化钛、2.5Kg远红外陶瓷粉、3.5Kg片状云母粉、17.5Kg纳米氧化锆。
实施例9
基本与实施例1相同，不同之处在于填料为：18Kg金红石型二氧化钛、3Kg远红外陶瓷粉、3Kg片状云母粉、16Kg纳米氧化锆。
实施例10
(1)按重量计，用20Kg的蒸馏水和35Kg填料(填料为14Kg金红石型二氧化钛、3.5Kg远红外陶瓷粉、3.5Kg片状云母粉、14Kg纳米氧化锆)，在混合罐中进行混合，
(2)通过研磨机以1800r/min的转速进行研磨分散30min，制成色浆，
(3)加入15Kg的中空陶瓷微珠、12Kg丙烯酸酯共聚物、3Kg辅料、15Kg蒸馏水，投入调漆器中以700r/min的转速进行搅拌混合20mim，
其中，辅料的组成与实施例相同，
(4)混和后进入过滤器进行过滤，
(5)最后进入罐装机进行包装即得到成品。
对比例1
基本与实施例1相同，不同之处在于，填料55Kg(22Kg金红石型二氧化钛、5.5Kg远红外陶瓷粉、5.5Kg片状云母粉、22Kg纳米氧化锆)，中空陶瓷微珠为5Kg，丙烯酸共聚物（T-225）为8Kg，辅料为9Kg，溶剂23Kg；
其中辅料组分和配比与实施例1相同，在其基础上进行等比例扩大。
效果验证：
（1）反射率、辐射发射率测定
反射率测试方法根据建筑物反射隔热涂料标准（GB/T 25261-2018）中相应规定进行，辐射发射率测试方法根据ASTM C1371标准规定测试进行。
（1-1）对实施例1得到的高反射率辐射制冷涂料进行反射率测试，结果如图1最上面曲线所示，太阳反射率为98.4%，紫外光谱反射率为98.5%，可见光谱反射率为99.95%，近红外光谱反射率为96.5%，辐射率达94.52%。
（1-2）对实施例10得到的样品进行反射率测试，结果如图1中部曲线所示，太阳反射率为96.2%，紫外光谱反射率为97.8%，可见光谱反射率为99.24%，近红外光谱反射率为95.4%。
（1-3）对对比例1得到的样品进行反射率测试，结果如图1最下部曲线所示，太阳反射率为93.5%，紫外光谱反射率为95.8%，可见光谱反射率为98.05%，近红外光谱反射率为91.6%。
（2）降温效果测试
在国网重庆市电力公司500KV 玉屏变电站选取2个220kV智能控制柜作为测试对象，在2个220kV智能控制柜分别设置有一台制冷量1000W 空调的空调（空调温度设置为25℃），并且其中一台220kV智能控制柜涂覆实施例1制备得到的涂料，厚度为530μm（1#柜），另外一台220kV智能控制柜设置为未涂涂层（2#柜），测试刷涂有本申请涂料和未刷涂层智能控制柜表面温度差、空调运行能耗差。测试时间：在2021年9月26日~2021年9月27日进行了2天的测试，连续测试，测试结果如表1和表2所示。涂刷实施例1高反射辐射制冷涂料后，1#智控柜温度较环境温度平均下降21.25℃，最高下降22.7℃；与未涂涂层的2#柜相比减少空调开启对应的平均节电率为58.44%，最大节电率69.09%。
表1降温效果测试结果
| 日期 | 天气情况 | 环境温度（℃） | 1#柜温度（℃） | 2#柜温度（℃） | 1#柜与环境温差（℃） | 2#柜与环境温差（℃） | 1#柜与2#柜降温比（%） |
| 9.26 | 多云 | 37.5 | 36.6 | 60.2 | -0.9 | 22.7 | 39.2 |
| 9.27 | 多云转小雨 | 29.2 | 28.9 | 49 | -0.3 | 19.8 | 41.02 |
表2节电效果测试结果
| 日期 | 天气情况 | 环境温度（℃） | 1#柜电量（KWH） | 2#柜电量（KWH） | 1#柜与2#柜电量差（KWH） | 1#柜与2#柜节电比（%） |
| 9.26 | 多云 | 37.5 | 1.41 | 2.7 | 1.29 | 47.78 |
| 9.7 | 多云转小雨 | 29.2 | 0.17 | 0.55 | 0.38 | 69.09 |
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种具有高反射率的辐射制冷涂料，其特征在于，所述具有高反射率的辐射制冷涂料包括以下组分：
填料30~45重量份；
辅料1~10重量份；
基料10~30重量份；
空心微珠5~20重量份；
溶剂20~40重量份；
所述填料包括以下组分：
金红石二氧化钛 12~20重量份；
远红外陶瓷粉 1~5重量份；
片状云母粉 1~5重量份；
纳米氧化锆 12~20重量份。
2.根据权利要求1所述的具有高反射率的辐射制冷涂料，其特征在于，所述辅料包括增塑剂、表面活性剂、增稠剂、分散剂、消泡剂、流平剂；
所述增塑剂、表面活性剂、增稠剂、分散剂、消泡剂、流平剂质量比为0.5~2:0.5~2:0.5~2:0.5~2:0.5~2:0.5~2；
所述基料包括苯乙烯单体和丙烯酸酯单体共聚物；丙烯酸酯共聚物；丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体、甲基丙烯酸甲酯单体和丙烯酸酯类单体共聚物；改性羟基丙烯酸树脂中的至少一种；
所述空心微珠包括中空陶瓷微珠、中空玻璃微珠中的至少一种；
所述溶剂包括水。
3.根据权利要求2所述的具有高反射率的辐射制冷涂料，其特征在于，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二甲酯、二甲基甲酰胺中的至少一种；
所述表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚中的至少一种；
所述增稠剂包括羟乙基纤维素、聚丙烯酸盐碱溶胀性乳液中的至少一种；
所述分散剂包括油酸钠、硫酸酯盐、乙烯基双硬脂酰胺中的至少一种；
所述消泡剂包括有机聚醚酯、矿物油、聚二甲基硅氧烷中的至少一种；
所述流平剂包括ADFS713、LAG-925、MONENG-1074中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的具有高反射率的辐射制冷涂料，其特征在于，所述具有高反射率的辐射制冷涂料包括以下组分：
填料35~45重量份；
辅料3~5重量份；
基料10~25重量份；
空心微珠8~15重量份；
溶剂30~40重量份；
所述填料包括以下组分：
金红石二氧化钛 14~18重量份；
远红外陶瓷粉 2~4重量份；
片状云母粉 2~4重量份；
纳米氧化锆 14~18重量份。
5.根据权利要求1所述的具有高反射率的辐射制冷涂料，其特征在于，所述具有高反射率的辐射制冷涂料包括以下组分：
填料38~45重量份；
辅料3~5重量份；
基料10~15重量份；
空心微珠8~12重量份；
溶剂30~40重量份；
所述填料包括以下组分：
金红石二氧化钛 16~18重量份；
远红外陶瓷粉 2~3重量份；
片状云母粉 2~3重量份；
纳米氧化锆 16~18重量份。
6.权利要求1~5任一项所述的具有高反射率的辐射制冷涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
取50~75%的溶剂与填料混合，研磨，加入空心微珠、基料、辅料和剩余的溶剂，搅拌，得到所述具有高反射率的辐射制冷涂料。
7.一种物体表面降温/隔热涂层，其特征在于，所述物体表面保温/隔热涂层通过将具有高反射率的辐射制冷涂料覆于物体表面得到；
所述具有高反射率的辐射制冷涂料选自权利要求1~5任一项所述的具有高反射率的辐射制冷涂料或根据权利要求6所述的制备方法制备得到的具有高反射率的辐射制冷涂料。
8.根据权利要求7所述的保温/隔热涂层，其特征在于，所述保温/隔热涂层的厚度为500~550μm。
9.根据权利要求7所述的降温/隔热涂层，其特征在于，所述物体的材质选自水泥、混凝土、瓷砖、金属中的任一种。
10.权利要求1~5任一项所述的具有高反射率的辐射制冷涂料、根据权利要求6所述的制备方法制备得到的具有高反射率的辐射制冷涂料、权利要求7~9任一项所述的保温/隔热涂层在物体表面降温或隔热中的应用。
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