專利名稱：反射太陽熱射線的隔熱涂料的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及有反射熱射線與阻止熱傳導特性的功能涂料。
太陽輻射能穿過大氣層到達地球表面的輻射能為335-837kJ/cm2*a.是人類利用的能源的主體。按照光線波長分類，紫外線占5％、可見光線占45％、紅外線占50％。紅外線中波長為0.75-2.5μm的近紅外線占95％，另外的是波長為3-5μm和8-14μm的中紅外線與遠紅外線。一般熱射線的波長在0.38～1000μm之間，大部分熱射線位于紅外線區(qū)段中0.76～20μm的范圍內(nèi)。利用熱射線加熱物體，及避免熱射線的吸收使物體隔熱和保溫，是研究與應用太陽熱射線的兩個方面。太陽光照射到物體表面，產(chǎn)生反射、折射、吸收、透過。對輻射的0.38～20μm的范圍內(nèi)熱射線，如果被物體吸收，則輻射能轉(zhuǎn)化成熱能，使物體表面溫度升。按照熱的傳遞規(guī)律，熱則從物體表面向外輻射和傳遞到物體內(nèi)部。如果能夠使物體表面大量反射和輻射熱射線，同時能夠阻止熱向內(nèi)部導熱，則可以避免或減少物體內(nèi)部溫度因太陽輻射或外部輻射源的輻射而升高。
在我國專利中，有反光與隔熱的涂料，有代表性的有以下兩篇。CN1077730反光涂料組合物由聚酯樹脂、鈦白粉、硫酸鋇、固化劑、FG合成樹脂、環(huán)氧樹脂、玻璃微珠等原料配合成，具有光的反射功能，用于車輛標牌、交通安全、標志、航海、航空、礦井用安全標志、反光自行車、反光倒車鏡、反光瓷片、車輛輪輞等物體上，是以制備反光標志涂料為特征的專利。CN1129238提出一種以防水乳液、聚乙烯醇、滑石粉、防水隔熱粉和反白光粉為主劑，以硼砂、消泡劑、熒光增白劑和銀粉等物質(zhì)為添加劑所構(gòu)成的新型防水、反光、隔熱涂料，是以制備反射白光的隔熱涂料的專利。
本發(fā)明的反射熱射線的隔熱涂料的隔熱原理有三方面。其一是設計使用一種或多種材料，能夠?qū)⑻柗涞讲牧衔矬w表面的大部分熱射線反射出去，同時材料本身又將吸收太陽輻射能轉(zhuǎn)化成的熱能大部分以輻射的形式散發(fā)出去。其二是選擇一類導熱系數(shù)小的材料，能夠阻止和減少熱能向物體內(nèi)的熱傳導和蓄積，可達到較好的隔熱效果。其三是設計了一種具有反射與減小熱傳導兩種特性的復合材，應用于本發(fā)明中，提高涂料形成的涂膜的輻射隔熱效果。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的其一是，中空微珠壁層為透明的玻璃和陶瓷，熱射線照射到微珠表面時，產(chǎn)生反射、折射，大部分熱射線被反射到微珠外面。同時，由折射透過微珠壁層的熱射線在經(jīng)過內(nèi)壁的反射與折射，有一部分由折射透過壁層到微珠外面的空間。而且微珠內(nèi)壁對熱射線的多次反射與折射，使其中的熱射線不斷地投射到微珠外面。其二是，利用中空微珠或多孔材料空穴中的氣體導熱系數(shù)小，能夠有效地減少熱傳導。。其三是，在中空微珠外表面包覆對熱射線反射率高的材料，增加其對熱射線的反射率。包覆的材料的折射率與中空微珠壁層不同，增加了熱射線在包覆層的外表面和其與微珠壁層界面的反射與折射的次數(shù)，提高對熱射線的反射率。這樣，在涂膜形成的干膜中，包含有多層中空微珠，它們起到多層反射與阻止熱傳導的作用，可以有效地阻止熱射線透過涂料形成的干膜層到達被保護的物體表面。
包覆反射熱射線材料的中空微珠制造方法(1)包覆材料 以中空玻璃微珠和中空陶瓷微珠、中空有機高分子微球為基材。以硝酸銀、硝酸銦、硫酸銦、氯化銦、四氯化錫、硫酸錫、四氯化鈦、硫酸鈦、硫酸氧鈦、硫酸鎂、氯化鎂、硫酸鋅、氯化鋅、氯化鈣、三氯化銻等金屬鹽為包覆劑材料。
(2)采用化學沉積法包覆反射熱射線材料 以上述的金屬鹽為原料，采用氧化-還原反應、復分解反應等不同的化學方法，在中空微珠表面沉積金屬或金屬氧化物或金屬鹽。按不同的要求，使沉積的膜層厚度為0.03-5μm.在中空微珠表面沉積的反射材料層可以是一層，也可以是兩層以上的復合層。復合層反射材料的制備方法與單層反射材料的制備方法相同。
實施例1 金屬銀包覆中空微珠反射熱射線材料的制備在0.1-10％濃度的硝酸銀水溶液100ml中，加入中空玻璃或陶瓷微珠10g，加入1％的氨水10ml，在攪拌下加入甲醛水溶液2ml，反應溫度10-50℃。使生成的銀微粒沉積在中空微珠上形成銀膜反射層。過濾、干燥即得倒包覆銀層的反射熱射線中空微珠材料。
實施例2 氧化銦-氧化錫包覆空心微珠反射熱射線材料制備溶膠-凝膠法制備氧化銦-氧化錫膜包覆中空微珠反射熱射線材料以硝酸銦、氯化銦、硫酸銦中的一種配成0.1-2mol/l溶液A。以四氯化錫、硫酸錫中的一種，配成0.1-2mol/l溶液。A、B兩種溶液混合，混合比在1～9∶9～1的范圍內(nèi)。在混合液中加入本發(fā)明的中空微珠，攪拌使之懸浮，攪拌下加入碳酸銨溶液，調(diào)節(jié)溶液PH＝5-9，反應溫度20-70℃，使水解產(chǎn)物沉積在中空微珠上。過濾干燥后，再在500-700℃加熱處理3小時，即得到氧化銦-氧化錫膜包覆空心微珠的反射熱射線材料。
實施例3 二氧化鈦包覆空心微珠反射熱射線材料制備在0.01～2mol/l的硫酸氧鈦水溶液中加入本發(fā)明中使用的中空微珠，攪拌使之懸浮。在60-100℃溫度下，滴加堿液，調(diào)節(jié)PH在2-3，使硫酸氧鈦水解生成的偏鈦酸沉積在中空微珠表面，過濾、洗滌、干燥，再在400-800℃溫度下處理3-5小時，得到二氧化鈦包覆空心微珠反射熱射線材料。
反射熱射線材料線的隔熱涂料配制本發(fā)明的反射熱射線的隔熱涂料，由高分子粘接劑、中空微珠及包覆反射熱射線材料的中空微珠為基本組份，按需要可以加入著色料、填材及涂料用助劑等。中空微珠及包覆反射熱射線材料的中空微珠，可以按需要使用一種或多種。按照常規(guī)的涂料生產(chǎn)方法生產(chǎn)。
制造例1 乳液型反射熱射線的隔熱涂料的制造在20kg水中，加入水性涂料常用的分散劑，在攪拌下加入外墻涂料用的50％固含量苯丙乳液40kg，然后加入實施例1中制備的銀包覆的中空微珠40kg，攪拌均勻后過濾，即得到銀灰色乳液型反射紅外線的隔熱涂料。
制造例2 溶劑型反射熱射線的隔熱涂料的制造在以甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯為主要組份的溶劑型外墻罩光涂料中，用稀釋劑稀釋至固含量20％。在50kg已經(jīng)稀釋的罩光清漆中，加入實施例2中的氧化銦-氧化錫膜包覆空心微珠30kg。攪拌均勻后過濾，即得倒溶劑型反射熱射線的隔熱涂料。
反射熱射線的隔熱涂料的涂布施工本發(fā)明的反射熱射線的隔熱涂料可以按照常規(guī)涂料的施工方法施工，按照需要，可以采用滾涂、刷涂、噴涂的方法進行。本發(fā)明的反射熱射線的隔熱涂料可以直接在需要進行反射隔熱的物面上成膜。如果需要與底材有較好的附著力及特殊的防腐效果，可以采用滿足使用要求的底漆涂布，再在底漆上涂布本發(fā)明的反射熱射線的隔熱涂料。如果需要涂層表面光潔度好，可以在本發(fā)明的反射熱射線的隔熱涂膜表面在涂布罩光涂料。本發(fā)明的反射熱射線的隔熱涂料形成的干膜厚度在0.2-0.5mm，就有很好的隔熱效果。如果需要更好的反射與隔熱效果，可以增加干膜厚度。
權(quán)利要求
1.一種反射太陽輻射熱射線的隔熱涂料。該涂料形成的涂膜有效地反射太陽輻射的熱射線，并有阻止熱傳導的隔熱效果。
2.本發(fā)明的涂料由熱射線反射材料、隔熱材料、粘接料三種基本成分組成，按常規(guī)涂料生產(chǎn)方法生產(chǎn)。用噴涂，輥涂，刷涂，刮涂等多種方法涂布于需要反射隔熱的物體表面，形成隔熱涂層。涂料的固體分為30-70％，干涂膜中樹脂占5-35％，隔熱材料占30-70％，反射熱射線材料占3-20％。
3.反射熱射線的材料為對熱射線有較高反射性的物質(zhì)。熱射線反射材料有金屬、金屬氧化物、金屬鹽等類型。金屬有如銀、鋁等。金屬氧化物如氧化銦、氧化錫、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鎂、三氧化二銻等。金屬鹽如硫酸鋇、碳酸鈣等。
4.隔熱材料為內(nèi)部有孔穴的物質(zhì)，以獨立封閉孔為最好?？籽ㄖ袨闅怏w，氣體的導熱性差，起隔熱作用。如中空的陶瓷和玻璃微珠、珍珠巖、海泡石、蛭石及空心高分子微球。中空微珠的粒徑為0.5-200μm。
5.反射熱射線材料與隔熱材料組合的復合材料。是在上述權(quán)利要求4中的隔熱的材料表面包覆上述權(quán)利要求3中的反射熱射線材料，形成有反射和隔熱功能的復合材料。
6.反射熱射線與隔熱復合材料的復合方法。采用溶液-凝膠法，在隔熱材料表面形成反射熱射線材料包覆層。中空微珠表面包覆的熱射線反射層厚度為0.03-5μm。
7.粘接料為熱射線吸收率低的透明高分子材料。如丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、酚醛樹脂、有機硅樹脂、有機氟樹脂、氯化聚氯乙烯、氯化聚乙烯及橡膠類樹脂。上述的高分子材料以溶液或乳液狀態(tài)應用于本發(fā)明中。
全文摘要
本發(fā)明涉及對太陽輻射的熱射線及其他熱輻射進行反射和隔熱的涂料。本發(fā)明的涂料由有反射熱射線特性材料、中空微珠及疏松多孔的隔熱材料或在其表面包覆反射熱射線形成的復合材料、粘接料三種主要組分組成。本發(fā)明的涂料用于建筑物、汽車、火車、管道、儲罐等外表面涂料，干涂膜厚度0.3－0.8mm時，對熱射線的總反射率可以達到90％以上，能夠有效地防止太陽的熱輻射及其他熱輻射源的熱輻射。
文檔編號C09D163/00GK1515633SQ0311800
公開日2004年7月28日 申請日期2003年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月6日
發(fā)明者馬承銀 申請人:馬承銀