專利名稱：光譜選擇性涂料,及其制備方法、用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂料，具體涉及一種反射和發(fā)射特定波長(zhǎng)的光譜選擇性涂料，及其制備方法、用途。
背景技術(shù)：
炎炎夏日，如何降低建筑物頂層室內(nèi)的溫度是一個(gè)必須考慮的問(wèn)題。目前，大多通過(guò)空調(diào)來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，這需要消耗大量的電能。在許多國(guó)家冬季供暖和夏季空調(diào)所用的能量，占全年總能量消耗的20％以上。因此，如何用新的方法來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，減少空調(diào)能耗，已成為研究的熱點(diǎn)。
將夏季炎熱的太陽(yáng)光中熱能最集中的可見(jiàn)光和紅外線進(jìn)行反射，從而降低熱吸收量，同時(shí)又將所吸收的熱量轉(zhuǎn)換為特定頻率的紅外線發(fā)射至外太空以降低溫度，這無(wú)疑是一種方便又節(jié)能的降溫方法。但是，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外線的反射及轉(zhuǎn)換是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。
地面發(fā)射的輻射并非都能穿過(guò)大氣層到達(dá)太空，其相當(dāng)大的一部分輻射被地球大氣所吸收和重新發(fā)射到地球表面，特別是被稱作“溫室氣體”的水蒸氣、二氧化碳和臭氧及懸浮顆粒所吸收，其中起主要作用的是水蒸汽和二氧化碳。在波長(zhǎng)為8-13.5微米的區(qū)域內(nèi)，水蒸汽和二氧化碳的吸收能力較弱，這樣就使大氣層對(duì)8-13.5微米的紅外輻射有很高的透過(guò)能力。在紅外氣象學(xué)中，稱這個(gè)透過(guò)率很高的波段為“紅外窗口”，通過(guò)這個(gè)“窗口”，地面上的輻射體可以直接輻射到外太空。因此，如果在建筑物表面涂上光譜選擇性涂料，這種涂料在可見(jiàn)光和紅外線波段有強(qiáng)的反射能力，同時(shí)在8-13.5微米波段又有很強(qiáng)的發(fā)射能力，則不僅可以降低熱吸收量，而且可以從建筑物內(nèi)部吸收熱能，以熱輻射的形式再輻射該能量至外太空，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)引太空冷能直接冷卻地面物體的目的。
中國(guó)專利申請(qǐng)CN1583894A公開(kāi)了一種“隔熱防曬涂料及其制備方法”，涂料成分為，成膜劑10-40％采用丙烯酸乳液、有機(jī)硅改性丙烯酸乳液、氟碳乳液；填料5.0-30％采用鈦白粉、滑石粉、輕質(zhì)碳酸鈣、高嶺土；顏料0.5-5.0％采用無(wú)機(jī)顏料和有機(jī)顏料；助劑0.5-3.0％采用分散劑和消泡劑；溶劑30-70％采用乙二醇、二甲苯、水；空心陶瓷隔熱材料1.0-30％，云母粉1.0-10％。這種涂料主要是通過(guò)反射太陽(yáng)光中的紫外線、可見(jiàn)光、紅外線，并隔絕太陽(yáng)光熱輻射和空氣中熱輻射的傳導(dǎo)來(lái)降低建筑物內(nèi)部溫度，并不能從內(nèi)部空域吸收熱能、以熱輻射的形式輻射該能量、實(shí)現(xiàn)該空域的凈輻射冷卻。
中國(guó)專利申請(qǐng)CN1518582A公開(kāi)了一種“輻射冷卻的表面涂料”，通過(guò)向含有日光反射顏料的組合物中添加微球制備了一種日光反射率大于80％，輻射發(fā)射率大于85％的表面涂料。但說(shuō)明書(shū)中僅給出了一種含有日光反射顏料組合物的實(shí)施方式。并且制備這種涂料的工藝過(guò)程復(fù)雜加入的微球粒徑較大，攪拌中容易損壞；所說(shuō)的微球難以獲得，生產(chǎn)價(jià)格昂貴，使得該涂料的生產(chǎn)成本極高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在0.2-2.8微米波段有強(qiáng)的反射能力、在8-13.5微米又有強(qiáng)的發(fā)射能力、并具有隔熱保溫性能的光譜選擇性涂料。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述光譜選擇性涂料的制備方法。
本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供上述光譜選擇性涂料的的使用方法。
本發(fā)明的光譜選擇性涂料，其中，所述涂料由以下重量份的原料制備而成基料25-55填料20-58輔料1-22 溶劑10-40空心微珠5-30所述基料為丙烯酸酯共聚物或有機(jī)硅丙烯酸酯共聚物；所述填料為包括鈦白粉、重鈣粉、硅灰石和滑石粉的任意比例的混合物；
所述輔料包括防腐劑、乳化劑和消泡劑；所述溶劑為蒸餾水。
本發(fā)明通過(guò)丙烯酸酯共聚物或有機(jī)硅丙烯酸酯共聚物為基料，鈦白粉、重鈣粉、硅灰石和滑石粉等為填料，并添加空心微珠，配以防腐劑、乳化劑、消泡劑等輔料，研制出一種在0.2-2.8微米波段反射率和在8-13.5微米波段發(fā)射率均大于80％、并具有隔熱保溫性能的光譜選擇性涂料。
為了增強(qiáng)本發(fā)明涂料的光學(xué)性能，所述填料還含有方解石、沉淀硫酸鋇、高嶺土其中任意一種、兩種或三種；所述輔料還含有0.1-0.5重量份的釔系稀土。
所述防腐劑為異噻啉銅、聚丙烯酸鈉鹽水溶液其中任意一種或兩種，或其他殺菌劑；所述乳化劑為烷乙酚聚氧乙烯醚、十二醇脂其中任意一種或兩種；所述消泡劑為有機(jī)硅、礦油其中任意一種或兩種。
所述填料優(yōu)選方案為按重量計(jì)，鈦白粉∶重鈣粉∶硅灰石∶滑石粉＝3∶0.5∶0.3∶1。
所述釔系稀土是指含有釔元素的多種稀土元素的混合物。
所述聚丙烯酸鈉鹽水溶液是市場(chǎng)上可購(gòu)買到的濃度為45％的商品聚丙烯酸鈉鹽水溶液。
所述空心微珠包括中空陶瓷微珠或中空玻璃微珠。
本發(fā)明的光譜選擇性涂料，所述空心微珠粒徑小于5μm。
這種空心微珠可以在市場(chǎng)上買到，因此生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低。
本發(fā)明的光譜選擇性涂料的制備工藝，包括如下步驟(1)按重量份計(jì)，用5-12份的蒸餾水和20-58份填料在混合罐中進(jìn)行混合，(2)通過(guò)研磨機(jī)進(jìn)行研磨，制成色漿，(3)加入5-30份的空心微珠、20-50份基料、1-22份輔料和5-30份蒸餾水，投入調(diào)漆器進(jìn)行調(diào)和，(4)進(jìn)入過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，得到所述涂料。
本發(fā)明中所說(shuō)的重量份可以是公斤、斤、噸或克。
本發(fā)明的光譜選擇性涂料的一種用途是，所述的光譜選擇性涂料涂于房屋、建筑物、機(jī)房頂層外表面，用于直接引太空冷能冷卻被涂物體表面并隔熱降溫。
本發(fā)明的光譜選擇性涂料的另一種用途是，所述的光譜選擇性涂料涂于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)外殼可增加散熱量。
本發(fā)明的光譜選擇性涂料的第三種用途是，所述的光譜選擇性涂料涂于紡織材料表面，制成隔熱降溫的窗簾布或汽車罩，帳篷傘布。
本發(fā)明的有益效果在于1.本發(fā)明的涂料在0.2-2.8微米波段有相當(dāng)強(qiáng)的反射能力，反射率達(dá)8 0％以上；在8-13.5微米波段有很強(qiáng)的發(fā)射能力，發(fā)射率在80％以上；同時(shí)具有一定的隔熱保溫性能。
本發(fā)明的涂料樣品經(jīng)國(guó)家建筑材料測(cè)試中心檢驗(yàn)報(bào)告顯示，按GB/T9755-2001和GJB2502-1995標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)中優(yōu)等品的全部技術(shù)指標(biāo)要求，表面太陽(yáng)反射比為0.86，半球發(fā)射率為0.86。
本發(fā)明涂料在0.2-2.8微米波段強(qiáng)的反射能力和在8-13.5微米波段強(qiáng)發(fā)射能力是整個(gè)組合物各組分的協(xié)同效應(yīng)，并非某一組分單獨(dú)的效果。
2.本發(fā)明的涂料在實(shí)際應(yīng)用中，用在地面物體的上表面時(shí)，由于輻射致冷作用，它能直接引外太空冷能冷卻地面物體。用在建筑物表面，可有效抵抗太陽(yáng)紅外熱效應(yīng)，在夏天白天能有效阻止太陽(yáng)熱輻射對(duì)建筑物的影響，降低建筑物的溫度，減緩建筑物的老化，太陽(yáng)下山后，輻射致冷功能繼續(xù)起作用，建筑物表面形成一個(gè)低溫場(chǎng)，有效消除城市熱島效應(yīng)，并有一定的保溫作用，達(dá)到有效節(jié)能的目的。
3.本發(fā)明所提供的光譜選擇性涂料生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，其中的空心微珠，粒徑較小、易于攪拌混合，且價(jià)格較低，降低了本發(fā)明涂料的成本。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1(1)按重量計(jì)，用10kg的蒸餾水和21kg填料(填料為6kg鈦白粉、5kg重鈣粉、5kg硅灰石和5kg滑石粉的混合物)，在混合罐中進(jìn)行混合，(2)通過(guò)研磨機(jī)進(jìn)行研磨，制成色漿，(3)加入20kg的中空陶瓷微珠、35kg丙烯酸酯共聚物、6.7kg輔料(輔料為0.1kg釔系稀土、6kg異噻啉酮和0.6kg有機(jī)硅的混合物)、10kg蒸餾水，投入調(diào)漆器進(jìn)行調(diào)和，(4)調(diào)和后進(jìn)入過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，(5)最后進(jìn)入罐裝機(jī)進(jìn)行包裝即得到成品。
所得的涂料涂于紡織材料表面，制成隔熱防曬窗簾。
實(shí)施例2基本與實(shí)施例1相同，不同之處在于填料為2kg鈦白粉、2kg重鈣粉、2kg硅灰石、15kg滑石粉。
實(shí)施例3基本與實(shí)施例1相同，不同之處在于填料為15kg鈦白粉、2kg重鈣粉、2kg硅灰石、2kg滑石粉。
實(shí)施例4基本與實(shí)施例1相同，不同之處在于填料為2kg鈦白粉、15kg重鈣粉、2kg硅灰石、2kg滑石粉。
實(shí)施例5基本與實(shí)施例1相同，不同之處在于填料為2kg鈦白粉、2重鈣粉、15kg硅灰石、2kg滑石粉。
實(shí)施例6基本與實(shí)施例1相同，不同之處在于填料為3kg鈦白粉、3kg重鈣粉、3kg硅灰石、12kg滑石粉。
實(shí)施例7基本與實(shí)施例1相同，不同之處在于填料為9kg鈦白粉、4kg重鈣粉、4kg硅灰石、4kg滑石粉。
實(shí)施例8基本與實(shí)施例1相同，不同之處在于填料為7.5kg鈦白粉、2kg重鈣粉、2kg硅灰石、7.5kg滑石粉。
實(shí)施例9(1)按重量計(jì)，用10kg的蒸餾水和35kg填料(填料為8kg鈦白粉、12kg重鈣粉、10kg硅灰石和5kg滑石粉的混合物)，在混合罐中進(jìn)行混合，(2)通過(guò)研磨機(jī)進(jìn)行研磨，制成色漿，(3)加入5kg粒徑小于5μm的中空玻璃微珠、40kg有機(jī)硅丙烯酸酯共聚物、9kg輔料(輔料為3kg烷乙酚聚氧乙烯醚和6kg聚丙烯酸鈉鹽水溶液的混合物)、15kg蒸餾水，投入調(diào)漆器進(jìn)行調(diào)和，(4)調(diào)和后進(jìn)入過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，(5)最后進(jìn)入罐裝機(jī)進(jìn)行包裝即得到成品。
所得的涂料涂于房屋頂?shù)耐獗砻?，形成隔熱防曬層?br> 實(shí)施例10(1)按重量百分計(jì)，用5kg的蒸餾水和20kg填料(填料為3kg鈦白粉、10kg重鈣粉、5kg硅灰石和2kg滑石粉的混合物)，在混合罐中進(jìn)行混合，(2)通過(guò)研磨機(jī)進(jìn)行研磨，制成色漿，
(3)加入7kg的中空陶瓷微珠、26kg丙烯酸酯共聚物、5.12kg輔料(輔料為0.12kg釔系稀土、3kg礦油和2kg丙二醇的混合物)、5kg蒸餾水，投入調(diào)漆器進(jìn)行調(diào)和，(4)調(diào)和后進(jìn)入過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，(5)最后進(jìn)入罐裝機(jī)進(jìn)行包裝即得到成品。
所得的涂料涂于樓房的頂層外表面，形成隔熱防曬層。。
實(shí)施例11(1)按重量百分計(jì)，用7kg的蒸餾水和31kg填料(填料為6kg鈦白粉、10kg重鈣粉、8kg硅灰石和7kg滑石粉的混合物)，在混合罐中進(jìn)行混合，(2)通過(guò)研磨機(jī)進(jìn)行研磨，制成色漿，(3)加入24kg的粒徑小于4μm中空玻璃微珠、55kg有機(jī)硅丙烯酸酯共聚物、18kg輔料(輔料為18kg十二醇脂)、33kg蒸餾水，投入調(diào)漆器進(jìn)行調(diào)和，(4)調(diào)和后進(jìn)入過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，(5)最后進(jìn)入罐裝機(jī)進(jìn)行包裝即得到成品。
所得的涂料涂于紡織材料表面，制成遮陽(yáng)傘。
實(shí)施例12(1)按重量百分計(jì)，用8kg的蒸餾水和25kg填料(填料為6kg鈦白粉、3kg重鈣粉、5kg硅灰石、3kg滑石粉、4kg方解石和4kg沉淀硫酸鋇的混合物)，在混合罐中進(jìn)行混合，(2)通過(guò)研磨機(jī)進(jìn)行研磨，制成色漿，(3)加入23kg的中空陶瓷微珠、31kg丙烯酸酯共聚物、8.5kg輔料(輔料為0.5kg釔系稀土、8kg烷乙酚聚氧乙稀醚的混合物)、30kg蒸餾水，投入調(diào)漆器進(jìn)行調(diào)和，(4)調(diào)和后進(jìn)入過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，
(5)最后進(jìn)入罐裝機(jī)進(jìn)行包裝即得到成品。
所得的涂料涂于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)表面，形成隔熱層，防止汽車發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱。
實(shí)施例13(1)按重量百分計(jì)，用5kg的蒸餾水和42kg填料(填料為12kg鈦白粉、8kg重鈣粉、11kg硅灰石、4kg滑石粉、7kg高嶺土)，在混合罐中進(jìn)行混合，(2)通過(guò)研磨機(jī)進(jìn)行研磨，制成色漿，(3)加入10kg粒徑小于3μm的空心玻璃微珠、48kg丙烯酸酯共聚物、15.7kg輔料(輔料為0.7kg釔系稀土、9kg聚丙烯酸鈉鹽水溶液和6kg礦油的混合物)、25kg蒸餾水，投入調(diào)漆器進(jìn)行調(diào)和，(4)調(diào)和后進(jìn)入過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，(5)最后進(jìn)入罐裝機(jī)進(jìn)行包裝即得到成品。
所得的涂料涂于通訊設(shè)備室外機(jī)房外表面，形成隔熱防曬層并引太空冷能冷卻機(jī)房，防止機(jī)房?jī)?nèi)溫度過(guò)熱。
實(shí)施例14基本與實(shí)施例13相同，不同之處在于填料為2kg鈦白粉、6kg重鈣粉、14kg硅灰石、5kg滑石粉、3kg高嶺土、7kg方解石、5kg沉淀硫酸鋇。
輔料為3kg異噻啉銅、5kg烷乙酚聚氧乙烯醚、6kg聚丙烯酸鈉鹽水溶液、2kg有機(jī)硅、1kg礦油、1kg丙二醇、1kg十二醇脂、0.6kg釔系稀土。
實(shí)施例15基本與實(shí)施例13相同，不同之處在于填料為16kg鈦白粉、10kg重鈣粉、4kg硅灰石、4kg滑石粉、8kg方解石。
輔料為9kg異噻啉銅、1kg有機(jī)硅、2kg礦油、4kg丙二醇、3kg十二醇脂、0.6kg釔系稀土。
實(shí)施例16
基本與實(shí)施例13相同，不同之處在于填料為3kg鈦白粉、16kg重鈣粉、9kg硅灰石、8kg滑石粉、6kg沉淀硫酸鋇。
輔料為4kg烷乙酚聚氧乙烯醚、8kg聚丙烯酸鈉鹽水溶液、3kg有機(jī)硅、0.6kg釔系稀土。
實(shí)施例17基本與實(shí)施例13相同，不同之處在于填料為7kg鈦白粉、1kg重鈣粉、5kg硅灰石、8kg滑石粉、7kg高嶺土、14kg方解石。
輔料為5kg聚丙烯酸鈉鹽水溶液、2kg有機(jī)硅、3kg礦油、5kg丙二醇、2kg十二醇脂、0.4kg釔系稀土。
權(quán)利要求
1.一種光譜選擇性涂料，其特征在于，所述涂料由以下重量份的原料制備而成基料 25-55填料 20-58輔料 1-22 溶劑 10-40空心微珠 5-30所述基料為丙烯酸酯共聚物或有機(jī)硅丙烯酸酯共聚物；所述填料為包括鈦白粉、重鈣粉、硅灰石和滑石粉的任意比例的混合物；所述輔料包括防腐劑、乳化劑和消泡劑；所述溶劑為蒸餾水。
2.按照權(quán)利要求1所述的光譜選擇性涂料，其特征在于，所述填料還含有方解石、沉淀硫酸鋇、高嶺土其中任意一種、兩種或三種，所述輔料還含有0.1-0.5重量份的釔系稀土。
3.按照權(quán)利要求1所述的光譜選擇性涂料，其特征在于，所述防腐劑為異噻啉銅、聚丙烯酸鈉鹽水溶液其中任意一種或兩種；所述乳化劑為烷乙酚聚氧乙烯醚、十二醇脂其中任意一種或兩種；所述消泡劑為有機(jī)硅、礦油其中任意一種或兩種。
4.按照權(quán)利要求1所述的光譜選擇性涂料，其特征在于，所述填料按重量計(jì)，鈦白粉∶重鈣粉∶硅灰石∶滑石粉＝3∶0.5∶0.3∶1。
5.按照權(quán)利要求1所述的光譜選擇性涂料，其特征在于，所述空心微珠包括中空陶瓷微?；蛑锌詹Ａ⒘！?br> 6.按照權(quán)利要求1所述的光譜選擇性涂料，其特征在于，所述空心微珠粒徑小于5μm。
7.按照權(quán)利要求1所述的光譜選擇性涂料的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟(1)按重量份計(jì)，用5-12份的蒸餾水和20-58份填料在混合罐中進(jìn)行混合，(2)通過(guò)研磨機(jī)進(jìn)行研磨，制成色漿，(3)加入5-30份的空心微珠、20-50份基料、1-22份輔料和5-30份蒸餾水，投入調(diào)漆器進(jìn)行調(diào)和，(4)進(jìn)入過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，得到所述涂料。
8.按照權(quán)利要求1所述的光譜選擇性涂料的用途，其特征在于所述的光譜選擇性涂料涂于房屋、建筑物、機(jī)房頂層外表面，用于直接引太空冷能冷卻被涂物體表面并隔熱降溫。
9.按照權(quán)利要求1所述的光譜選擇性涂料的用途，其特征在于所述的光譜選擇性涂料涂于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)外表面，用于隔熱降溫。
10.按照權(quán)利要求1所述的光譜選擇性涂料的用途，其特征在于所述的光譜選擇性涂料涂于紡織材料表面，制成隔熱降溫的窗簾布或傘布。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光譜選擇性涂料，及其制備方法、用途。本發(fā)明以丙烯酸酯共聚物或有機(jī)硅丙烯酸酯共聚物為基料，以鈦白粉、重鈣粉、硅灰石和滑石粉等為填料，并添加空心微珠，配以防腐劑、乳化劑、消泡劑等輔料，研制出一種在0.2－2.8微米波段反射率和在8－13.5微米波段發(fā)射率均大于80％的涂料，該涂料能直接引太空冷能冷卻被涂覆物體表面并具有隔熱保溫功能。本發(fā)明的光譜選擇性涂料制備工藝簡(jiǎn)單、成本低、輻射致冷效果好。
文檔編號(hào)D06N3/00GK101092533SQ20071014363
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2007年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月16日
發(fā)明者陳慶洪, 陳東東 申請(qǐng)人:陳慶洪