一种辐射制冷、隔热功能性涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种辐射制冷、隔热功能性涂层及其制备方法，按质量份计，涂层原料组分包括115～235份碳化胶凝材料、92～280份水、0.2～10份氧化镁、2～71份保温填料、5～47份无机絮凝剂以及1.3～30份近红外辐射反射材料。本发明专利技术的辐射制冷、隔热功能性涂层辐射制冷功率超过88W

【技术实现步骤摘要】
一种辐射制冷、隔热功能性涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于辐射制冷涂料领域，具体涉及一种辐射制冷、隔热功能性涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]通常来说住宅和商业建筑占总能耗的40％左右。大多数建筑严重依赖电力系统，如中央空调或独立空调。尽管这些冷却装置通过冷却建筑物内的空气可以可靠地提供良好的热舒适性，但它们的能耗十分巨大，能够占建筑物最终使用能耗的15％左右。另外，现代城市的温度比周围的农村地区高出5℃左右，这种现象被称为城市热岛效应。这反过来增加了城市建筑的冷负荷，提高了因使用电力而导致的碳排放，进一步加剧了全球变暖。
[0003]虽然墙体保温、通风和空调系统的改进可以降低空间制冷要求，但它们对城市环境空气温度没有显著影响。一种能够在不需要任何电力输入的情况下减少建筑物制冷负荷和缓解城市热岛效应的被动策略，将对全球能源消耗和碳排放水平产生重大影响。
[0004]光谱热辐射特性在控制表面的加热和冷却现象方面起着至关重要的作用，尤其是那些暴露在太阳下的物体表面。引起表面加热的入射太阳辐射的波长通常在200～2500nm之间，降低这部分热辐射的吸收将减少热辐射对建筑内部温度的影响。另外，通过利用外层空间的超低温特性(～2.7K)，辐射冷却提供了一种避免产生不必要热量的可能解决方案。大气传输窗口可在周围环境中实现辐射冷却，以将入射辐射重新发射到外层空间，其范围为8～14μm。有效利用辐射冷却包括控制表面发射率光谱，从而控制热能交换，实现不需要任何电力输入的情况下减少建筑物制冷负荷，既能实现制冷降温的目的，还能达到低碳环保的要求；但是目前的辐射制冷涂层材料隔热性能较差，容易因温差导致对流辐射，反而对辐射制冷功率产生不良影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种辐射制冷、隔热功能性涂层及其制备方法，解决现有技术中辐射制冷涂层材料隔热性能较差的技术问题。
[0006]为达到上述技术目的，本专利技术功能性涂层的技术方案是：
[0007]按质量份计，涂层原料组分包括115～235份碳化胶凝材料、92～280份水、0.2～10份氧化镁、2～71份保温填料、5～47份无机絮凝剂以及1.3～30份近红外辐射反射材料。
[0008]进一步地，所述的碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙、β型硅酸二钙、硅酸一钙、二硅酸三钙、氢氧化钙、氧化钙、水化硅酸钙、硅铝酸钙和氢氧化镁的一种或多种的组合，比表面积为100～40000m2/Kg。
[0009]进一步地，保温填料为膨胀珍珠岩、玻化微珠、SiO2气凝胶、TiO2气凝胶、Al2O3凝胶、乙烯基气凝胶和沸石粉的一种或多种。
[0010]进一步地，采用的膨胀珍珠岩和玻化微珠经过改性处理，具体是将膨胀珍珠岩或玻化微珠使用0.2～0.8mg/ml的硅凝胶浸泡1h，滤出，干燥备用；膨胀珍珠岩或玻化微珠和
硅凝胶固含量的质量比为0.1～0.6。
[0011]进一步地，无机絮凝剂为聚合氯化铝絮凝剂、聚合硅酸铝絮凝剂、聚合硫酸铝絮凝剂的一种或多种。
[0012]进一步地，所述的1.3～30份近红外辐射反射材料由0.1～6份BaSO4、1～12份聚四氟乙烯乳液以及0.2～12份近红外辐射反射剂组成。
[0013]进一步地，聚四氟乙烯乳液的固含量为60％。
[0014]进一步地，近红外辐射反射剂为SrAl2O4、NaZnPO4和TiO2的一种或多种。
[0015]本专利技术制备方法的技术方案是，包括以下步骤：
[0016](1)按原料质量份数计，取近红外辐射反射材料和部分水混合均匀形成近红外辐射反射剂浆体；剩余原料混合均匀形成功能性涂层浆体；
[0017](2)将功能性涂层浆体涂覆在基体表面，置于CO2环境下预养护，形成预养护层；其中功能性涂层浆体的涂覆厚度在0.1～3mm；
[0018](3)在预养护层表面涂覆近红外辐射反射剂浆体，置于CO2环境下养护，形成红外反射层；其中近红外辐射反射剂浆体的涂覆厚度在0.01～1mm。
[0019]进一步地，步骤(1)近红外辐射反射剂浆体中水料比为0.1～1；步骤(2)的预养护时间为2～60min，步骤(3)的养护时间为20～24h。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0021](1)本专利技术涂层包括一定比例的碳化胶凝材料、氧化镁、保温填料无机絮凝剂以及近红外辐射反射材料，充分利用8～13μm的大气窗口，将该波段的中红外电磁波发射的外层空间实现了辐射制冷的效果。同时，在预养护层表面涂覆的一层红外反射层，提高了涂层的太阳光近红外的红外辐射反射率，减少了基体对太阳热辐射的吸收。本专利技术的辐射制冷、隔热功能性涂层辐射制冷功率超过88W
·
m
‑2；实现降温幅度5.5～9℃。
[0022](2)通过添加保温填料提高了涂层的保温能力，减少了因对流辐射导致的制冷效率下降；导热系数在0.097～0.119W/m
·
k，具有优异的隔热能力，减少对流传热，降低基体与外界的热交换。
[0023](3)本专利技术通过添加无机絮凝剂，使得最终涂层具有优异的建筑相容性，与建筑之间有良好的结合能力，降低了表面热阻，提高了与基体之间的制冷辐射换热效率。本专利技术实现了在不需要任何电力输入的情况下减少建筑物制冷负荷，达到降温的效果，而且涂层硬化过程大量利用CO2，也是一种低碳材料，且具有高耐久、易施工的优点，具有十分广阔的应用前景。
附图说明
[0024]图1是本专利技术辐射制冷实验装置示意图；
[0025]其中：1
‑
外壳，2
‑
底座，3
‑
基体，4
‑
涂层，5
‑
聚乙烯薄膜。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]本专利技术提供了一种辐射制冷、隔热功能性涂层及其制备方法，该涂层材料可适用于有制冷需求的混凝土结构、钢结构等表面。通过利用8～13μm大气窗口向外层空间辐射热量，实现制冷的目的，减少涂层对太阳短波辐射的吸收，降低太阳辐射对建筑制冷功率的负影响；为了提高涂层与基体表面的结合能力，添加了耐久性好的无机絮凝剂；此外，添加保温填料，提高涂层的隔热能力，降低因温差导致对流辐射对辐射制冷功率的影响。
[0028]具体地，本专利技术辐射制冷、隔热功能性涂层的质量份数组成为：115～235份碳化胶凝材料、92～280份水、0.2～10份氧化镁、2～71份保温填料、5～47份无机絮凝剂、0.1～6份BaSO4、0.2～10份硅凝胶、1～12份聚四氟乙烯乳液以及0.2～12份近红外辐射反射剂。
[0029]所述的碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙、β型硅酸二钙、硅酸一钙、二硅酸三钙、氢氧化钙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种辐射制冷、隔热功能性涂层，其特征在于，按质量份计，涂层原料组分包括115～235份碳化胶凝材料、92～280份水、0.2～10份氧化镁、2～71份保温填料、5～47份无机絮凝剂以及1.3～30份近红外辐射反射材料。2.根据权利要求1所述的辐射制冷、隔热功能性涂层，其特征在于，所述的碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙、β型硅酸二钙、硅酸一钙、二硅酸三钙、氢氧化钙、氧化钙、水化硅酸钙、硅铝酸钙和氢氧化镁的一种或多种的组合，比表面积为100～40000m2/Kg。3.根据权利要求1所述的辐射制冷、隔热功能性涂层，其特征在于，保温填料为膨胀珍珠岩、玻化微珠、SiO2气凝胶、TiO2气凝胶、Al2O3凝胶、乙烯基气凝胶和沸石粉的一种或多种。4.根据权利要求3所述的辐射制冷、隔热功能性涂层，其特征在于，采用的膨胀珍珠岩和玻化微珠经过改性处理，具体是将膨胀珍珠岩或玻化微珠使用0.2～0.8mg/ml的硅凝胶浸泡1h，滤出，干燥备用；膨胀珍珠岩或玻化微珠和硅凝胶固含量的质量比为0.1～0.6。5.根据权利要求1所述的辐射制冷、隔热功能性涂层，其特征在于，无机絮凝剂为聚合氯化铝絮凝剂、聚合硅酸铝絮凝剂、聚合硫酸铝絮凝剂的一种或多种。6.根据权利要求1所述的辐射制冷、隔热功能性涂层，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王发洲，徐信刚，杨露，刘志超，胡曙光，刘鹏，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：