CN115838540A - 一种可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑节能涂料技术领域，尤其涉及一种可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料及其制备方法，所述的可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料由红外反射颜料、金属氧化物、无机填料加入水中，进行研磨制浆，制成颜填料浆料；将无机纳米硅溶胶、碱金属无机硅酸盐、无机化合物阻聚剂、分散剂、消泡剂加入水中，制成无机基料；将所得颜填料浆料、无机基料与纳米中空陶瓷微珠、增稠剂、纤维素纳米纤维混合而得到。本发明的可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料太阳光反射比≥0.65、近红外反射比≥0.80，半球反射率≥0.64，具有很好的节能效果，同时，无机硅酸盐体系，具有很好的耐候性和耐沾污性，确保整个体系隔热保温性能具有长效性。

Description

一种可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑节能涂料技术领域，尤其涉及一种可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料及其制备方法。

背景技术

在夏天，炎炎烈日下，大气温度在30℃以上，长时间受太阳照射的建筑外表面的温度持续升高，水泥、混凝土、瓷砖、金属、保温砖、玻璃等建筑材料外表面的温度可以达到40～50℃，彩钢板、防水材料的温度可以达到60℃。在这样的建筑外表面高温下，居住室内、厂房车间的、粮仓粮库里的气温必然的在升高，给正常人类居住、材料存放、设备的安全都造成了很大的影响，有可能会引发爆炸等安全隐患，如果温度高，需要降温，同时又造成能源的极大浪费。

当前，世界能源紧缺问题日益严峻，各行各业对节能减排的要求越来越高。在建筑领域，因其能耗约占全社会总能耗的30％，且这仅仅是建筑物在建造和使用过程中消耗的能源比例，如果再加上建材生产过程中耗掉的能源，建筑相关能耗将占到社会总耗能的46.7％，所以建筑节能对实现“双碳”目标十分重要。

建筑保温隔热是减少能耗的重要措施之一，保温隔热涂料作为一种新型功能性涂料，凭借其自身导热系数低、隔热节能性能优异、施工便利、适应性强等优势，在实现建筑节能过程中发挥了越来越强大的作用。

反射隔热涂料通过高效反射太阳光来达到隔热目的。薄层隔热反射涂料是这类涂料的代表。国家出台反射隔热涂料标准(JC/T1040-2007)要求：太阳反射比不小于85％，半球发射率不小于83％。反射隔热涂料是集反射、辐射与空心微珠隔热与一体的新型降温涂料，涂料能对400nm～2500nm范围的太阳红外线和紫外线进行高反射，不让太阳的热量在物体表面进行累积升温，又能自动进行热量辐射散热降温，把物体表面的热量辐射到太空中去，降低物体的温度，即使在阴天和夜晚涂料也能辐射热量降低温度，同时在涂料中放入导热系数极低的空心微珠隔绝热能的传递，即使在大气温度很高时也能隔住外部热量向物体内部传导，三大功效保证了涂刷涂料的物体降温，确保了物体内部空间能保持持久恒温的状态。隔热防晒涂料在阳光强烈时，涂料可以降低物体表面温度20℃以上，阴天和夜晚可以降温在3℃以上或是降低到和大气温度一致。

建筑保温隔热涂层的保温隔热性能主要是通过增大涂层的太阳光反射比、增强涂层热辐射的发射率、减缓涂层的热传导等机理实现的。所以按隔热机理的不同，保温隔热涂料可分为反射型保温隔热涂料、辐射型保温隔热涂料和阻隔型保温隔热涂料三类。

反射型隔热涂料是通过在体系中添加对热辐射(太阳光辐射，特别是近红外辐射)有高反射率的颜料，如红外反射钛白粉和红外反射色浆，提高近红外反射比和总太阳光反射比，降低建筑物外墙表面温度，达到隔热节能降耗效果的涂料。

辐射型隔热保温涂料是一种以发射热辐射的形式主动减少基材热传递的涂料，它是通过在涂料体系中添加能高效发射热辐射的颜填料实现的。当涂层吸收热量之后，它能将热量以一定波长的中远红外发射回太空环境中，降低建筑物表面的自身温度，从而达到隔热降温的效果。

阻隔型隔热保温涂料是一种以减少涂层内部热传导为主要目的的涂料，通过将密度小、气孔率高、导热系数低的功能填料(如中空玻璃微珠、二氧化硅气凝胶等)加入涂层体系中，从而降低涂层的导热系数，同时通过设计较高的涂膜厚度来提高热阻，达到保温隔热的目的的涂料。

目前常见的建筑反射隔热涂层系统一般由厚度约为50～150微米的高太阳光反射率和发射率的反射隔热面漆和厚度为1～2毫米的低导热系数的隔热中层涂料组成的复合反射隔热涂层体系。而目前的反射隔热涂料为乳液体系，高分子材料耐老化，耐沾污一般，长期使用后，由于涂层表面粉化、沾灰，反射隔热效果大幅度下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料及其制备方法，适用于外墙，在装饰保护建筑的同时，具有反射隔热功能，提高建筑节能系数。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料，由包含如下质量份数的原料制备得到：无机纳米硅溶胶20～25份，碱金属无机硅酸盐10～15份，无机化合物阻聚剂0.5～1份，红外反射颜料10～15份，金属氧化物1～5份，无机填料10～15份，纳米中空陶瓷微珠1～5份，分散剂0.2～0.5份，消泡剂0.2～0.5份，纤维素纳米纤维1～5份，增稠剂0.5～3份，水9～44.6份。

优选的，所述无机纳米硅溶胶包含4～6纳米、7～9纳米和10～15纳米中的一种或几种。

优选的，所述碱金属无机硅酸盐包含硅酸钠、硅酸钾和硅酸锂中的一种或几种。

优选的，所述无机化合物阻聚剂包含氯化铁、氯化亚铜、硫酸铜、三氯化钛、硫酸钠和硫氰酸铵中的一种或几种。

优选的，所述的红外反射颜料是一种用无机金红石钛白粉白色颜料作为基底，外面包覆具有透射性能的红外反射颜料涂膜；所述的红外反射颜料涂膜包含蒽醌、酞菁、靛青、硫靛、喹吖啶酮、苝系、二恶嗪、异吲哚啉、吲哚啉酮环和氮甲川类中的一种或几种。

优选的，所述金属氧化物包含二氧化钛、二氧化锡、三氧化二锑、氧化镁、氧化锌、氧化铝、三氧化二铁和二氧化锰中的一种或几种。

优选的，所述无机填料包含氧化硅、硅酸盐、碳酸盐、碳化物、硫酸盐、硫化物、氮化物、金属氧化物、金属氢氧化物和金属中的一种或几种。

优选的，所述分散剂包含磷酸酯、硫酸酯和磺酸钠盐类阴离子表面活性剂中的一种或几种；所述增稠剂包含羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、黄原胶、淀粉多糖类和无机膨润土中的一种或几种；所述消泡剂包含有机硅类、聚醚类和聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂中的一种或几种。

本发明还提供了一种上述可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料的制备方法，包括以下步骤：

将红外反射颜料、金属氧化物、无机填料加入水中，进行研磨制浆，制成颜填料浆料；

将无机纳米硅溶胶、碱金属无机硅酸盐、无机化合物阻聚剂、分散剂、消泡剂加入水中，制成无机基料；

将所得颜填料浆料、无机基料与纳米中空陶瓷微珠、增稠剂、纤维素纳米纤维混合，得到可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下的有益效果：

1.本发明通过采用硅烷复配提供高耐候性、优异耐沾污的涂层，使反射隔热效果保持长效；利用红外反射颜料提供高反射率，提高近红外反射比和总太阳光反射比，金属氧化物提供辐射功能，纳米中空陶瓷微珠提供隔热效果。使得本发明的无机反射辐射隔热涂料各项性能均优于乳液型反射隔热涂料，尤其是在长期使用后，太阳光反射比变化率小，主要是由于无机材料耐候性，耐沾污性好。

2.本发明提供的一种可调色长效反射辐射隔热的无机建筑涂料，通过采用特殊的无机硅酸盐胶凝体系，辅以特种多功能反射辐射热阻断材料，集优异的反射、辐射、隔热性能，其中太阳光反射比≥0.65、近红外反射比≥0.80，半球反射率≥0.64，具有很好的节能效果，同时，无机硅酸盐体系，具有很好的耐候性和耐沾污性，确保整个体系隔热保温性能具有长效性。

具体实施方式

本发明提供了一种可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料，由包含如下质量份数的原料制备得到：无机纳米硅溶胶20～25份，碱金属无机硅酸盐10～15份，无机化合物阻聚剂0.5～1份，红外反射颜料10～15份，金属氧化物1～5份，无机填料10～15份，纳米中空陶瓷微珠1～5份，分散剂0.2～0.5份，消泡剂0.2～0.5份，纤维素纳米纤维1～5份，增稠剂0.5～3份，水9～44.6份。

在本发明中，无机纳米硅溶胶为20～25份，优选为22～24份；所述无机纳米硅溶胶包含4～6纳米、7～9纳米和10～15纳米中的一种或几种，优选为4.5～5.5纳米、7.5～8.5纳米、11～14纳米中的一种或几种。

在本发明中，碱金属无机硅酸盐为10～15份，优选为12～14份；所述碱金属无机硅酸盐包含硅酸钠、硅酸钾和硅酸锂中的一种或几种，优选为硅酸钠和硅酸钾中的一种或几种。

在本发明中，无机化合物阻聚剂为0.5～1份，优选为0.6～0.8份；所述无机化合物阻聚剂包含氯化铁、氯化亚铜、硫酸铜、三氯化钛、硫酸钠和硫氰酸铵中的一种或几种，优选为氯化铁、氯化亚铜、硫酸铜和三氯化钛中的一种或几种。

在本发明中，红外反射颜料为10～15份，优选为12～14份；所述的红外反射颜料是一种用无机金红石钛白粉白色颜料作为基底，外面包覆具有透射性能的红外反射颜料涂膜；所述的红外反射颜料涂膜包含蒽醌、酞菁、靛青、硫靛、喹吖啶酮、苝系、二恶嗪、异吲哚啉、吲哚啉酮环和氮甲川类中的一种或几种，优选为蒽醌、酞菁、靛青、硫靛、喹吖啶酮、苝系、二恶嗪和异吲哚啉中的一种或几种。

在本发明中，金属氧化物为1～5份，优选为2～4份；所述金属氧化物包含二氧化钛、二氧化锡、三氧化二锑、氧化镁、氧化锌、氧化铝、三氧化二铁和二氧化锰中的一种或几种，优选为二氧化钛、二氧化锡、三氧化二锑、氧化镁、氧化锌和氧化铝中的一种或几种。

在本发明中，无机填料为10～15份，优选为11～14份；所述无机填料包含氧化硅、硅酸盐、碳酸盐、碳化物、硫酸盐、硫化物、氮化物、金属氧化物、金属氢氧化物和金属中的一种或几种，优选为氧化硅、碳酸盐、硫酸盐、氮化物和金属氧化物中的一种或多种。

在本发明中，纳米中空陶瓷微珠为1～5份，优选为2～4份。

在本发明中，分散剂为0.2～0.5份，优选为0.3～0.4份；所述分散剂包含磷酸酯、硫酸酯和磺酸钠盐类阴离子表面活性剂中的一种或几种，优选为磷酸酯和硫酸酯中的一种或多种。

在本发明中，消泡剂为0.2～0.5份，优选为0.3～0.4份；所述消泡剂包含有机硅类、聚醚类和聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂中的一种或几种，优选为有机硅类和聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂中的一种或几种。

在本发明中，纤维素纳米纤维为1～5份，优选为2～4份。

在本发明中，增稠剂为0.5～3份，优选为1～2份；所述增稠剂包含羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、黄原胶、淀粉多糖类和无机膨润土中的一种或几种，优选为黄原胶和淀粉多糖类中的一种或几种。

在本发明中，水为9～44.6份，优选为18.4～34.8份。

本发明还提供了一种上述可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料的制备方法，包括以下步骤：

将红外反射颜料、金属氧化物、无机填料加入水中，进行研磨制浆，制成颜填料浆料；

将无机纳米硅溶胶、碱金属无机硅酸盐、无机化合物阻聚剂、分散剂、消泡剂加入水中，制成无机基料；

将所得颜填料浆料、无机基料与纳米中空陶瓷微珠、增稠剂、纤维素纳米纤维混合，得到可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料。

在本发明中，所述研磨制浆是在立式砂磨机中进行，磨料采用0.1mm～1mm高耐磨氧化锆珠，优选为0.4～0.8mm，研磨至细度≤20μm，优选为≤10μm。

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

先将15份蒽醌包膜的金红石二氧化钛、5份二氧化钛、13份氧化硅加入10份去离子水中混合均匀后，进入立式磨砂机中，采用1mm高耐磨氧化锆珠，研磨至细度≤15μm，待用；再将20份无机纳米硅溶胶(4～6纳米)、15份硅酸钾、1份氯化铁、0.2份磷酸酯、0.5份有机硅消泡剂，加入14.7份去离子水中，制成无机基料；最后将所得颜填料浆料、无机基料与3份纳米中空陶瓷微珠、1.6份黄原胶、1份纤维素纳米纤维混合，得到可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料。

根据JG/T235-2014《建筑反射隔热涂料》对所制得的可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料进行各项性能测定，其中太阳光反射比为0.91，近红外反射比为0.85，半球发射率为0.88，污染后太阳光反射比变化率为12％，人工气候老化太阳光反射比变化率为4％。

实施例2

先将13份酞菁包膜的金红石二氧化钛、3份氧化锌、10份碳酸钙加入10份去离子水中混合均匀后，进入立式磨砂机中，采用0.1mm高耐磨氧化锆珠，研磨至细度≤20μm，待用；再将23份无机纳米硅溶胶(11～15纳米)、13份硅酸锂、0.7份三氯化钛、0.4份硫酸酯、0.5份聚醚消泡剂加入15.9份去离子水中，制成无机基料；最后将所得颜填料浆料、无机基料与5份纳米中空陶瓷微珠、0.5份淀粉多糖、5份纤维素纳米纤维混合，得到可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料。

根据JG/T235-2014《建筑反射隔热涂料》对所制得的可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料进行各项性能测定，其中太阳光反射比为0.93，近红外反射比为0.86，半球发射率为0.91，污染后太阳光反射比变化率为8％，人工气候老化太阳光反射比变化率为2％。

实施例3

先将10份靛青包膜的金红石二氧化钛、1份三氧化二锑、15份硫酸钙加入10份去离子水中混合均匀后，进入立式磨砂机中，采用0.5mm高耐磨氧化锆珠，研磨至细度≤10μm，待用；再将25份无机纳米硅溶胶(7～9纳米)、10份硅酸钠、0.5份氯化亚铜、0.5份磺酸酯、0.2份聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂，加入21.8份去离子水中，制成无机基料；最后将所得颜填料浆料、无机基料与1份纳米中空陶瓷微珠、3份无机膨润土、2份纤维素纳米纤维混合，得到可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料。

根据JG/T235-2014《建筑反射隔热涂料》对所制得的可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料进行各项性能测定，其中太阳光反射比为0.92，近红外反射比为0.87，半球发射率为0.90，污染后太阳光反射比变化率为10％，人工气候老化太阳光反射比变化率为3％。

由以上实施例可知，本发明提供了一种可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料及其制备方法，通过采用特殊的无机硅酸盐胶凝体系，辅以特种多功能反射辐射热阻断材料，集优异的反射、辐射、隔热性能、其中太阳光反射比≥0.65、近红外反射比≥0.80，半球反射率≥0.64，具有很好的节能效果，同时，无机硅酸盐体系，具有很好的耐候性和耐沾污性，确保整个体系隔热保温性能具有长效性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料，其特征在于，由包含如下质量份数的原料制备得到：无机纳米硅溶胶20～25份，碱金属无机硅酸盐10～15份，无机化合物阻聚剂0.5～1份，红外反射颜料10～15份，金属氧化物1～5份，无机填料10～15份，纳米中空陶瓷微珠1～5份，分散剂0.2～0.5份，消泡剂0.2～0.5份，纤维素纳米纤维1～5份，增稠剂0.5～3份，水9～44.6份。

2.根据权利要求1所述的一种可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料，其特征在于，所述无机纳米硅溶胶包含4～6纳米、7～9纳米和10～15纳米中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的一种可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料，其特征在于，所述碱金属无机硅酸盐包含硅酸钠、硅酸钾和硅酸锂中的一种或几种。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料，其特征在于，所述无机化合物阻聚剂包含氯化铁、氯化亚铜、硫酸铜、三氯化钛、硫酸钠和硫氰酸铵中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的一种可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料，其特征在于，所述的红外反射颜料是一种用无机金红石钛白粉白色颜料作为基底，外面包覆具有透射性能的红外反射颜料涂膜；所述的红外反射颜料涂膜包含蒽醌、酞菁、靛青、硫靛、喹吖啶酮、苝系、二恶嗪、异吲哚啉、吲哚啉酮环和氮甲川类中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的一种可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料，其特征在于，所述金属氧化物包含二氧化钛、二氧化锡、三氧化二锑、氧化镁、氧化锌、氧化铝、三氧化二铁和二氧化锰中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的一种可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料，其特征在于，所述无机填料包含氧化硅、硅酸盐、碳酸盐、碳化物、硫酸盐、硫化物、氮化物、金属氧化物、金属氢氧化物和金属中的一种或几种。

8.根据权利要求1、2、3、5、6或7所述的一种可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料，其特征在于，所述分散剂包含磷酸酯、硫酸酯和磺酸钠盐类阴离子表面活性剂中的一种或几种；所述增稠剂包含羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、黄原胶、淀粉多糖类和无机膨润土中的一种或几种；所述消泡剂包含有机硅类、聚醚类和聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂中的一种或几种。

9.权利要求1～8任一项所述的可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将红外反射颜料、金属氧化物、无机填料加入水中，进行研磨制浆，制成颜填料浆料；

将无机纳米硅溶胶、碱金属无机硅酸盐、无机化合物阻聚剂、分散剂、消泡剂加入水中，制成无机基料；

将所得颜填料浆料、无机基料与纳米中空陶瓷微珠、纤维素纳米纤维、增稠剂混合，得到可调色长效反射辐射隔热无机建筑涂料。