CN102618157B - 一种红外低发射率涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种红外低发射率涂料及其制备方法，属于功能材料技术领域。所述红外低发射率涂料含有红色浆料、黄色浆料、片状铝粉的分散浆料、表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料、溶剂、固化剂和流平剂；各组分的质量份数为：红色浆料0.8～1份，黄色浆料为2～4份，片状铝粉的分散浆料1～3份，表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料35～37份，溶剂50～58份，固化剂3～5份，流平剂0.1～0.3份。本发明提供的红外低发射率涂料能够模拟北方黄土色背景光谱反射曲线，近红外波段具较高的太阳反射率，热红外波段3-5μm波段平均发射率低于0.35，8-14μm波段平均发射率低于0.45，能够实现工业生产。
Description
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，涉及节能环保型建筑装饰涂料及红外伪装用红外低发射率涂料及制备方法。
背景技术
随着工业生产的迅猛发展，能源问题愈来愈成为困扰社会经济发展的突出矛盾。因此，人们在强调提高生产力的同时愈来愈关注能源的消耗问题，节能降耗、节能环保、能效比等已经成为社会热点词汇，与提高能源使用效率的各种技术也随之成为热点技术。
光学研究表明，不透明物体的反射率越高，发射率就越低。因此可见光条件下，具有高反射特性的材料是节能环保型建筑装饰涂料的首选；同时，在夜间或红外光条件下，高反射率材料的低红外发射特性又使之成为红外伪装的优选材料。
金属材料的高反射、低红外发射特性使得金属颗粒成为这类节能环保型建筑装饰涂料及红外伪装用红外低发射率涂料的优质填料，尤其是金属铝粉价格较为低廉，使得基于各种金属铝粉或改性金属铝粉的涂料得到广泛应用。
专利申请号为CN200510027124.X的发明公开了一种在红外波段具有低发射率的表面包覆水合氧化铁(铁黄)的片状铝粉颜料及其制备方法。它在红外波段采用具有低发射率的表面包覆铁黄的片状铝粉，其平均粒径为1～100μm，无光泽、土黄色、抗氧化性能优良。红外波段(波长8～14μm)的平均发射率为0.50～0.60。此发明虽然涉及到可见光和远红外波段，但发射率仍大于0.5，有待进一步降低。
另一相关技术为专利申请号为CN201010201772.3的发明。该发明提供一种旋光聚氨酯-酰亚胺红外低发射率材料及其制备方法。该材料由R或S型1，1’-联萘-2，2′-二酚、二异氰酸酯和二酐单体，通过氢转移加成三单体聚合得到，其结构通式为：该类材料的玻璃化温度大于250℃、热分解温度大于300℃、旋光度绝对值为40°～130°，25℃下8～14μm波段的红外发射率为0.400～0.800。此发明只是针对热红外波段的发射率，未提及可见光波段。
发明内容
本发明提供一种红外低发射率涂料及其制备方法，所述红外低发射率涂料具有可见光条件下的高反射特性和红外光条件下的低发射特性(近红外太阳反射率超过70％，而3-5μm的红外波段平均发射率低于0.30、8-14μm的红外波段平均发射率低于0.40)，外观呈土黄色，适用于建筑外墙用装饰和多波段红外伪装。本发明同时提供所述红外低发射率涂料的制备方法，适用于工业化生产。
本发明技术方案如下：
一种红外低发射率涂料，含有红色浆料、黄色浆料、片状铝粉的分散浆料、表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料、溶剂、固化剂和流平剂；各组分的质量份数为：红色浆料0.8～1份，黄色浆料为2～4份，片状铝粉的分散浆料1～3份，表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料35～37份，溶剂50～58份，固化剂3～5份，流平剂0.1～0.3份。
所述红色浆料由平均粒径在1～5微米之间的铁红、树脂和溶剂按照30∶60∶10的质量比混合，经砂磨机研磨4小时后，加入相当于铁红、树脂和溶剂三者总质量的0.1～0.3％的防沉剂制成；所述黄色浆料由平均粒径在1～5微米之间的双偶氮有机黄、树脂和溶剂按照30∶60∶10的质量比混合，经砂磨机研磨4小时后，加入相当于双偶氮有机黄、树脂和溶剂三者总质量的0.1～0.3％的防沉剂制成。
所述片状铝粉的分散浆料由平均粒径在8～26微米之间的片状铝粉和溶剂按照1∶4的质量比混合，外加相当于片状铝粉和溶剂总质量的0.1～0.3％的分散剂制成；其中所述分散剂为904S高分子型分散剂。加入分散剂的目的是为了将铝粉有效分散开。
所述表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料，由平均粒径在20～35微米之间的表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉、树脂和溶剂按照22∶36∶42的质量比混合，然后加入到砂磨机中以每分钟1000～2000转的转速研磨30分钟，最后加入相当于表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉、树脂和溶剂三者质量总和的1～3％的防沉剂制得。
配制红色浆料、黄色浆料和表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料时使用的树脂为同样的树脂，具体是浓度为45％～55％的羟基丙烯酸树脂。
配制红色浆料、黄色浆料和表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料时使用的防沉剂为同样的防沉剂，具体是有机膨润土。加入防沉剂的目的是为了使得研磨后的色粉不沉降。
配制红色浆料、黄色浆料和表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料时使用的溶于与配制最终涂料中所用溶剂为同一种溶剂，具体由乙酸乙酯和乙酸丁酯按照1∶1的质量比配制而成。
所述固化剂为浓度为45％～55％的异氰酸酯。所述流平剂为浓度为1％～3％的硅油液。加入流平剂的目的是为了涂料在使用时增加涂样表面的平整度。
上述红外低发射率涂料的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1：配制红色浆料。所述红色浆料由平均粒径在1～5微米之间的铁红、树脂和溶剂按照30∶60∶10的质量比混合，经砂磨机研磨4小时后，加入相当于铁红、树脂和溶剂三者总质量的0.1～0.3％的防沉剂制成。
步骤2：配制黄色浆料。所述黄色浆料由平均粒径在1～5微米之间的双偶氮有机黄、树脂和溶剂按照30∶60∶10的质量比混合，经砂磨机研磨4小时后，加入相当于双偶氮有机黄、树脂和溶剂三者总质量的0.1～0.3％的防沉剂制成。
步骤3：配制片状铝粉的分散浆料。所述片状铝粉的分散浆料由平均粒径在8～26微米之间的片状铝粉和溶剂按照1∶4的质量比混合，外加相当于片状铝粉和溶剂总质量的0.1～0.3％的分散剂制成；其中所述分散剂为904S高分子型分散剂。
步骤4：表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料。所述表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料，由平均粒径在20～35微米之间的表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉、树脂和溶剂按照22∶36∶42的质量比混合，然后加入到砂磨机中以每分钟1000～2000转的转速研磨30分钟，最后加入相当于表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉、树脂和溶剂三者质量总和的1～3％的防沉剂制得。
步骤5：涂料配制。分别取步骤1配制的红色浆料0.8～1份、步骤2配制的黄色浆料2～4份、步骤3配制的片状铝粉的分散浆料1～3份、表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料35～37份，以及溶剂50～58份、固化剂3～5份和流平剂0.1～0.3份，混合后搅拌均匀得到最终的红外低发射率涂料。
其中：
配制红色浆料、黄色浆料和表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料时使用的树脂为同样的树脂，具体是浓度为45％～55％的羟基丙烯酸树脂。
配制红色浆料、黄色浆料和表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料时使用的防沉剂为同样的防沉剂，具体是有机膨润土。
配制红色浆料、黄色浆料和表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料时使用的溶于与配制最终涂料中所用溶剂为同一种溶剂，具体由乙酸乙酯和乙酸丁酯按照1∶1的质量比配制而成。
所述固化剂为浓度为45％～55％的异氰酸酯。所述流平剂为浓度为1％～3％的硅油液。
本发明的有益效果是：
本发明提供的红外低发射率涂料具有可见光条件下的高反射特性和红外光条件下的低发射特性(近红外太阳反射率超过70％，而3-5μm的红外波段平均发射率低于0.35、8-14μm的红外波段平均发射率低于0.45)，外观呈土黄色，适用于建筑外墙用装饰和多波段红外伪装。
附图说明
图1为本发明提供的红外低发射率涂料制备方法的流程示意图。
图2为4号样品可见光波段反射光谱。
图3为4号样品近红外波段反射光谱。
图4为4种样品3-5μm波段反射光谱。
图5为4种样品8-14μm波段反射光谱。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
本发明提供的红外低发射率涂料，制备过程如下：
步骤1：配制红色浆料。所述红色浆料由平均粒径在1～5微米之间的铁红、树脂和溶剂按照30∶60∶10的质量比混合，经砂磨机研磨4小时后，加入相当于铁红、树脂和溶剂三者总质量的0.1～0.3％的防沉剂制成。
步骤2：配制黄色浆料。所述黄色浆料由平均粒径在1～5微米之间的双偶氮有机黄、树脂和溶剂按照30∶60∶10的质量比混合，经砂磨机研磨4小时后，加入相当于双偶氮有机黄、树脂和溶剂三者总质量的0.1～0.3％的防沉剂制成。
步骤3：配制片状铝粉的分散浆料。所述片状铝粉的分散浆料由平均粒径在8～26微米之间的片状铝粉和溶剂按照1∶4的质量比混合，外加相当于片状铝粉和溶剂总质量的0.1～0.3％的分散剂制成；其中所述分散剂为904S高分子型分散剂。
步骤4：表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料。所述表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料，由平均粒径在20～35微米之间的表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉、树脂和溶剂按照22∶36∶42的质量比混合，然后加入到砂磨机中以每分钟1000～2000转的转速研磨30分钟，最后加入相当于表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉、树脂和溶剂三者质量总和的1～3％的防沉剂制得。
步骤5：涂料配制。分别取步骤1配制的红色浆料0.8～1份、步骤2配制的黄色浆料2～4份、步骤3配制的片状铝粉的分散浆料1～3份、表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料35～37份，以及溶剂50～58份、固化剂3～5份和流平剂0.1～0.3份，混合后搅拌均匀得到最终的红外低发射率涂料。
其中：
配制红色浆料、黄色浆料和表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料时使用的树脂为同样的树脂，具体是浓度为45％～55％的羟基丙烯酸树脂。
配制红色浆料、黄色浆料和表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料时使用的防沉剂为同样的防沉剂，具体是有机膨润土。
配制红色浆料、黄色浆料和表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料时使用的溶于与配制最终涂料中所用溶剂为同一种溶剂，具体由乙酸乙酯和乙酸丁酯按照1∶1的质量比配制而成。
所述固化剂为浓度为45％～55％的异氰酸酯。所述流平剂为浓度为1％～3％的硅油液。
表1是本发明制备的四种红外低发射率涂料样品，其中样品1使用的片状铝粉的平均粒径为8微米，样品2使用的片状铝粉的平均粒径为16微米，样品3使用的片状铝粉的平均粒径为21微米，样品4使用的片状铝粉的平均粒径为26微米。
采用表1所述四种样品涂料分别涂覆在四个经过打磨过的马口铁板上，然后置于800C的烘箱中干燥30分钟，分别得到四种漆膜样品。
表2是四种漆膜样品实测颜色参数，颜色特性使用CIE LAB 1976L*、a*、b*坐标和标度(即CIE 1976a*b*图标，D65100观测器)测量和表示，其中L*为(CIE 1976)亮度单位；a*为(CIE 1976)红-绿单位；b*为(CIE 1976)黄-蓝单位。由表2可以看出，本发明提供的红外低发射率涂料外观呈黄土色，与我国黄土高原土壤颜色较为接近，在可见光波段能够模拟我国黄土高原土壤的光谱反射曲线。
表3为四种漆膜样品的红外发射率实测结果，由表3可以看出，本发明提供的红外低发射率涂料在3-5μm的红外波段平均发射率低于0.30、8-14μm的红外波段平均发射率低于0.40。
表1
表2
近红外太阳反射率：
近红外波段为780nm-2500nm，通过光谱仪测量出反射曲线，经过计算得出近红外太阳反射率为72.3％。
表3
平均发射率是通过傅里叶变换红外光谱仪外加积分球附件测量出在3-5μm、8-14μm波段的光谱反射值，采用所测反射值按照普朗克公式计算出所测样品在室温下的总的发射率与同温度下黑体的发射率之比。
综上，本发明提供的红外低发射率涂料能够模拟北方黄土色背景光谱反射曲线，近红外波段具较高的太阳反射率，热红外波段3-5μm波段平均发射率为0.29，8-14μm波段平均发射率为0.38，能够实现工业生产。
Claims (2)
1.一种红外低发射率涂料，含有红色浆料、黄色浆料、片状铝粉的分散浆料、表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料、溶剂、固化剂和流平剂；各组分的质量份数为：红色浆料0.8～1份，黄色浆料为2～4份，片状铝粉的分散浆料1～3份，表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料35～37份，溶剂50～58份，固化剂3～5份，流平剂0.1～0.3份；
所述红色浆料由平均粒径在1～5微米之间的铁红、树脂和溶剂按照30:60:10的质量比混合，经砂磨机研磨4小时后，加入相当于铁红、树脂和溶剂三者总质量的0.1～0.3%的防沉剂制成；所述黄色浆料由平均粒径在1～5微米之间的双偶氮有机黄、树脂和溶剂按照30:60:10的质量比混合，经砂磨机研磨4小时后，加入相当于双偶氮有机黄、树脂和溶剂三者总质量的0.1～0.3%的防沉剂制成；
所述片状铝粉的分散浆料由平均粒径在8～26微米之间的片状铝粉和溶剂按照1:4的质量比混合，外加相当于片状铝粉和溶剂总质量的0.1～0.3%的分散剂制成；其中所述分散剂为904S高分子型分散剂；
所述表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料，由平均粒径在20～35微米之间的表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉、树脂和溶剂按照22:36:42的质量比混合，然后加入到砂磨机中以每分钟1000～2000转的转速研磨30分钟，最后加入相当于表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉、树脂和溶剂三者质量总和的1～3%的防沉剂制得；
配制红色浆料、黄色浆料和表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料时使用的树脂为同样的树脂，具体是浓度为45%～55%的羟基丙烯酸树脂；
配制红色浆料、黄色浆料和表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料时使用的防沉剂为同样的防沉剂，具体是有机膨润土；
配制红色浆料、黄色浆料和表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料时使用的溶剂与配制最终涂料中所用溶剂为同一种溶剂，具体由乙酸乙酯和乙酸丁酯按照1:1的质量比配制而成；
所述固化剂为浓度为45%～55%的异氰酸酯；所述流平剂为浓度为1%～3%的硅油液。
2.一种红外低发射率涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：配制红色浆料；所述红色浆料由平均粒径在1～5微米之间的铁红、树脂和溶剂按照30:60:10的质量比混合，经砂磨机研磨4小时后，加入相当于铁红、树脂和溶剂三者总质量的0.1～0.3%的防沉剂制成；
步骤2：配制黄色浆料；所述黄色浆料由平均粒径在1～5微米之间的双偶氮有机黄、树脂和溶剂按照30:60:10的质量比混合，经砂磨机研磨4小时后，加入相当于双偶氮有机黄、树脂和溶剂三者总质量的0.1～0.3%的防沉剂制成；
步骤3：配制片状铝粉的分散浆料；所述片状铝粉的分散浆料由平均粒径在8～26微米之间的片状铝粉和溶剂按照1:4的质量比混合，外加相当于片状铝粉和溶剂总质量的0.1～0.3%的分散剂制成；其中所述分散剂为904S高分子型分散剂；
步骤4：表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料；所述表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料，由平均粒径在20～35微米之间的表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉、树脂和溶剂按照22:36:42的质量比混合，然后加入到砂磨机中以每分钟1000～2000转的转速研磨30分钟，最后加入相当于表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉、树脂和溶剂三者质量总和的1～3%的防沉剂制得；
步骤5：涂料配制；分别取步骤1配制的红色浆料0.8～1份、步骤2配制的黄色浆料2～4份、步骤3配制的片状铝粉的分散浆料1～3份、表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料35～37份，以及溶剂50～58份、固化剂3～5份和流平剂0.1～0.3份，混合后搅拌均匀得到最终的红外低发射率涂料；
其中：
配制红色浆料、黄色浆料和表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料时使用的树脂为同样的树脂，具体是浓度为45%～55%的羟基丙烯酸树脂；
配制红色浆料、黄色浆料和表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料时使用的防沉剂为同样的防沉剂，具体是有机膨润土；
配制红色浆料、黄色浆料和表面包覆二氧化硅或氧化铁的片状铝粉的分散浆料时使用的溶剂与配制最终涂料中所用溶剂为同一种溶剂，具体由乙酸乙酯和乙酸丁酯按照1:1的质量比配制而成；
所述固化剂为浓度为45%～55%的异氰酸酯；所述流平剂为浓度为1%～3%的硅油液。
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