一种光反射保温耐候涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于涂层领域，具体涉及为一种太阳光辐照光反射保温耐候涂层及其制备方法和应用。通过喷涂的方法在建筑物表面制备光反射保温耐候涂层。涂层材料为有机成膜物质和作为填料的P25纳米二氧化钛。该光反射保温耐候涂层将超疏水涂层的微

A light reflection heat preservation and weather resistant coating and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种光反射保温耐候涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于涂层领域，具体涉及为一种光反射保温耐候涂层的制备，可以用于提高建筑物表面对太阳辐照反射能力，降低建筑物表面和内部温度以及建筑物制冷能源消耗。与此同时，该涂层在服役过程中具有一定的耐候性。

技术介绍

[0002]快速增长的能源消耗已引起全球对气候变暖和化石燃料消耗的关注。根据调查，建筑物是能源消耗的重要使用者，为了满足建筑物日益增长的环境热
‑
湿舒适性的要求，大多数国家的建筑物能源消耗约占总能耗的30～40％，这种巨大的能源消耗正在造成严重的环境和经济问题。因此，通过技术和科学的发展和创新来降低建筑物的能源损耗是至关重要的。
[0003]利用建筑物围护结构的辐射特性进行工程改造是节约建筑物制冷消耗的一种很有前途的方法，它遵循的原理是在建筑物外墙涂上高反射率材料，大大地减少太阳辐照能在建筑物表面的热转换。例如，一些纳米无机材料，包括VO2，(Li
0.4
RE
0.6
Al
0.6
)
1/2
MoO4‑
BiVO4，Cu2‑
x
S，Cs
x
WO3和ZnO，表现出优异的太阳辐照光屏蔽能力。但与传统冷却涂层相比，包含上述无机材料的隔热涂层，由于上述纳米无机材料制造的复杂性、高成本性和高耗时性，导致上述的纳米材料和涂层产量较低，严重限制涂层的应用。此外，对于非化学计量的无机材料，在长期的太阳辐照光热屏蔽过程中，非化学计量金属相将转变为化学计量金属相，而化学计量金属相不表现出局域表面等离子体共振现象，即太阳辐照光屏蔽特性。因此，制备同时具有太阳辐照光热屏蔽稳定性的、方便的、廉价的涂层是非常重要的。一般来说，太阳辐照光是由5％的紫外光(UV，λ～150nm到400nm)，43％的可见光(λ～400nm到700nm)和52％的近红外光(NIR，λ～700nm到2500nm)组成。二氧化钛(TiO2)作为商业上广泛应用的环保材料，对可见光和近红外光具有高反射率(约2.7～2.9)，对紫外光具有强吸收性，并且具有长期的光腐蚀、热稳定性和pH稳定性、成本低的优点。因此，商业化生产的TiO2是一种理想的太阳光辐照屏蔽材料，TiO2热反射耐候涂层值得考虑和进一步发展。
[0004]纳米二氧化钛材料已经被证明能够在溶剂型交联共聚物中形成屏蔽太阳辐照的吸收和反射层。然而，在目前交联光反射保温涂层共聚物中，例如丙烯酸树脂，纳米二氧化钛材料不会组装形成有利于太阳辐照光多次反射和热量散失的空气微腔结构。而且除了考虑纳米无机填料本身的成本之外，纳米无机材料之间强的无机相互作用以及无机材料与聚合物之间弱的界面相互作用都会导致纳米无机材料在交联共聚物中产生很强团聚。为了提高纳米无机材料在交联共聚物中的分散性，表面分散剂或表面活性剂的开发和使用进一步增加了涂层的费用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种光反射保温耐候涂层及其制备方法和应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实施：
[0007]一种光反射保温耐候涂层材料，涂层材料为有机成膜物质和作为填料的P25纳米二氧化钛，其中，有机成膜物质与填料的质量比为15
‑
20：7
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15，二者最优比例为16：12。所述有机成膜物质为聚二甲基硅氧烷树脂和氟硅烷树脂。
[0008]所述聚二甲基硅氧烷树脂和氟硅烷树脂质量比为14.5
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19：0.5
‑
1，二者最优比例为16：0.5。
[0009]所述P25纳米二氧化钛粒径为30～40nm。
[0010]一种光反射保温耐候涂层材料的制备方法，按所述称取相应成分，将有机成膜物质经四氢呋喃溶剂超声分散10～15min，形成均匀分散的有机成膜物质；随后将P25二氧化钛加入到上述有机成膜物质中，超声分散10～15min形成均匀的混合物；最后，使用四氢呋喃溶剂调节料浆的黏度，涂四杯的流速约为20～30s，即得到光反射保温耐候涂层材料。
[0011]所得光反射保温耐候涂层材料通过喷涂方式于基材表面形成光反射保温耐候涂层。
[0012]所述料浆喷涂方式为采用室温空气喷涂，喷涂压力为0.2～0.4MPa，枪嘴与工件之间距离为15～25cm，采用与试样平行、垂直交替的方式喷涂；涂层厚度由喷涂次数控制，每次喷涂厚度为25～35μm，涂层总厚度为50～200μm。
[0013]所述涂层材料喷涂于基材表面后在大气中于80～140℃温度放置固化1～3小时，大气冷却至室温，即于基材表面形成光反射保温耐候涂层。
[0014]一种光反射保温耐候涂层材料的应用，所述反射保温耐候涂层材料在基材表面形成光反射保温耐候涂层中的应用。
[0015]所述基材表面形成涂层时对其经无水乙醇和丙酮的混合溶剂清洗去除基体表面粘附的污染物和油污，晾干待用。
[0016]所述混合溶剂为无水乙醇和丙酮，二者质量比2：1
‑
2：3。
[0017]本专利技术的设计原理：利用P25二氧化钛作为太阳辐照光屏蔽材料，吸收和反射太阳辐照光中的不同波段光，间接地减少太阳辐照光作用于建筑物外表面，进而减少热量向建筑物内部的传递。与此同时，由聚二甲基硅氧烷树脂和氟硅烷树脂共同构成的成膜物质能够协同P25纳米二氧化钛形成微
‑
纳乳突结构，在微
‑
纳乳突结构中会储存大量的空气。微
‑
纳乳突结构的多层级涂层面能够提高P25二氧化钛对太阳辐照光的反射。其次，微
‑
纳乳突结构中储存的空气可以将P25二氧化钛或涂层吸收的太阳辐照光产生的热量散失到空气中。最终，涂层对建筑物表面的太阳辐照光产生反射和对建筑物内部产生冷却保温性能。P25二氧化钛和聚二甲基硅氧烷树脂和氟硅烷树脂本身优异的稳定性使涂层具有较优异的耐候性能。最终得到一种能够应用在建筑物外表面的具有太阳辐照光反射、保温冷却和耐候性能的涂层。
[0018]本专利技术的优点及技术效果是：
[0019]本专利技术将商业TiO2纳米颗粒可以很好地分散在商业聚二甲基硅氧烷树脂(PDMS)和氟硅烷树脂(PFDS)中，而无需进行表面改性或活化。商业化生产的TiO2材料表面含有大量的羟基官能团，利用四氢呋喃溶剂即亲水又亲油的特性，四氢呋喃溶剂能够同时溶解和分散有机成膜物质和纳米TiO2材料，解决TiO2纳米颗粒的团聚问题，此外TiO2无机材料在PDMS和PFDS交联共聚物中可以构筑较稳定存在的疏水空气层，稳定的空气层有利于太阳辐照光热的散失。商业化生产的TiO2、PDMS和PFDS作为纳米无机材料和交联共聚物，通过喷涂
的方法在建筑物表面形成太阳辐照光反射保温耐候涂层，该涂层在提高建筑节能效率方面具有较大的应用潜力；具体为：
[0020]1.本专利技术制备的复合涂层，制备工艺简单，配方中所需制作的原料在市场中可直接采购，其成本低，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光反射保温耐候涂层材料，其特征在于：涂层材料为有机成膜物质和作为填料的P25纳米二氧化钛，其中，有机成膜物质与填料的质量比为15
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20：7
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15，所述有机成膜物质为聚二甲基硅氧烷树脂和氟硅烷树脂。2.按权利要求1所述的光反射保温耐候涂层，其特征在于：所述聚二甲基硅氧烷树脂和氟硅烷树脂质量比为14.5
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19：0.5
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1。3.一种权利要求1所述光反射保温耐候涂层材料的制备方法，其特征在于：按权利要求1所述称取相应成分，将有机成膜物质经四氢呋喃溶剂超声分散10～15min，形成均匀分散的有机成膜物质；随后将P25二氧化钛加入到上述有机成膜物质中，超声分散10～15min形成均匀的混合物；最后，使用四氢呋喃溶剂调节料浆的黏度，涂四杯的流速约为20～30s，即得到光反射保温耐候涂层材料。4.按权利要求3所述的涂层材料制备方法，其特征在于：所得光反射保温耐候涂层材料通过喷涂方式...

【专利技术属性】
技术研发人员：张盾，徐雪磊，王毅，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：