專利名稱：黃色系反射隔熱顏料與涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及黃色系反射隔熱顏料與涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
反射隔熱涂料形成的隔熱膜具有對太陽輻射熱射線高反射率、同時(shí)隔熱膜又具有高的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率。反射隔熱涂膜這種高反射率與高發(fā)射率，可以實(shí)現(xiàn)隔絕90%以上太陽輻射能，有效的隔絕太陽熱輻射，降低室內(nèi)溫度，節(jié)省制冷空調(diào)電耗。反射隔熱涂料是建筑節(jié)能新材料，現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際建筑節(jié)能工程。建筑涂料是由聚合物成膜物質(zhì)、隔熱功能材料、填料、助劑組成。其中，隔熱功能材料、填料是球狀無機(jī)物顆粒，這些顆粒物的存在，影響涂膜的熱反射效果。ZL200710035834. 6是為了改善涂料中粉末粒子影響反射熱射線的發(fā)明。ZL200710035834. 6采用的方法是在薄片狀的透明無機(jī)基材上包覆對熱射線反射率高的無機(jī)氧化物，制備成熱反射功能材料。如在云母基材表面包覆二氧化鈦。這種熱反射功能材料結(jié)構(gòu)為熱反射功能材料層-片狀透明無機(jī)基材-熱反射功能材料層三層結(jié)構(gòu)。由這類熱反射功能材料制備反射隔熱涂料成膜時(shí)，高分子包覆在片狀的熱反射功能材料表面形成透明高分子膜。這樣的反射隔熱涂膜膜結(jié)構(gòu)為透明高分子膜-熱反射功能材料層-片狀透明無機(jī)基材-熱反射功能材料層-透明高分子膜，為五層平面結(jié)構(gòu)組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。這類五層結(jié)構(gòu)的片狀粒子制備的涂料在施工壓力作用下，粒子沿著涂覆表面平行的方向排列。當(dāng)太陽熱射線照射到被涂物體表面時(shí)，熱射線在這類粒子的各層結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生多次反射與折射，提高了涂料膜對熱射線的反射率，減少了熱射線進(jìn)入被涂物體內(nèi)部，因此增加了反射隔熱涂料的隔熱效果?，F(xiàn)有的反射隔熱涂料都是白色的，實(shí)際的建筑墻體的外涂層大部分是非白色的。實(shí)際應(yīng)用時(shí)都是采用將反射隔熱涂料著色后使用。其中以氧化鐵黃色系的建筑外墻為基本色，再輔以其他色系滿足建筑外墻的顏色要求。這些顏料粒子與涂料中的功能材料和填料粒子一樣，都是球形顆粒狀的。這些顏料粒子對熱射線起到漫反射的作用，減少了反射隔熱涂膜的反射率，最終影響反射隔熱涂料的隔熱效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可增加對熱射線的反射率，實(shí)現(xiàn)高的隔熱效果的黃色系反射隔熱顏料與涂料及其制備方法。本發(fā)明的黃色系反射隔熱涂料是采用加入本發(fā)明黃色隔熱顏料，解決普通的黃色隔熱涂料加入黃色顏料粒子影響隔熱效果的問題。本發(fā)明的黃色顏料結(jié)構(gòu)為氧化鐵黃膜-無機(jī)氧化物反射膜-無機(jī)片狀透明基材-無機(jī)氧化物反射膜-氧化鐵黃膜這種五層結(jié)構(gòu)的微小平面粒子。這種結(jié)構(gòu)粒子是在微小平面粒子基材基礎(chǔ)上采用化學(xué)方法包覆形成的。本發(fā)明的黃色系反射隔熱涂料采用本發(fā)明的黃色顏料與高分子乳液及填料、助劑組成。這種涂料形成的涂料膜由高分子膜-氧化鐵黃膜-無機(jī)氧化物反射膜-無機(jī)片狀透明基材-無機(jī)氧化物反射膜-氧化鐵黃膜-高分子膜這種微小多層平面結(jié)構(gòu)粒子平行排列。由于本發(fā)明的黃色系包覆層在平面基材的無機(jī)氧化物外層，無機(jī)氧化物在沉積包覆氧化鐵過程中，起到晶核成核劑的作用；同時(shí)使氧化鐵沉積均勻。光線與熱射線在這種結(jié)構(gòu)涂料膜各層界面發(fā)生折射與反射，增加了對熱射線的反射率，實(shí)現(xiàn)高的隔熱效果。一種黃色系反射隔熱顏料與涂料及其制備方法，其特征是在無機(jī)薄片基材上包覆納米氧化物反射隔熱層的基礎(chǔ)上，再包覆氧化鐵黃色著色層；
黃色系反射隔熱顏料粒子由五層平面結(jié)構(gòu)組成氧化鐵黃膜-無機(jī)氧化物反射膜-無機(jī)片狀透明基材-無機(jī)氧化物反射膜-氧化鐵黃膜；
由上述的五層平面結(jié)構(gòu)黃色反射隔熱顏料制備的涂料膜結(jié)構(gòu)為七層平面結(jié)構(gòu)透明高分子膜-氧化鐵黃膜-無機(jī)氧化物反射膜-無機(jī)片狀透明基材-無機(jī)氧化物反射膜-氧化 鐵黃膜-透明高分子膜。黃色系反射隔熱顏料粒子為五層結(jié)構(gòu)包覆粒子，構(gòu)成為氧化鐵黃膜-無機(jī)氧化物反射膜-無機(jī)片狀透明基材-無機(jī)氧化物反射膜-氧化鐵黃膜；組成黃色系反射隔熱顏料的三類材料質(zhì)量比為無機(jī)片狀透明基材無機(jī)氧化物反射膜氧化鐵黃膜=I 0. 05-0. 5 0. 01-0. 7。所述的無機(jī)片狀透明基材為云母片、絹云母片、玻璃鱗片、或云母氧化鐵。所述的無機(jī)氧化物反射膜是由無機(jī)氧化物包覆在無機(jī)片狀透明基材上形成，無機(jī)氧化物為有對熱射線反射效果的氧化物，如二氧化鈦、氧化銻、或二氧化錫。所述的氧化鐵黃膜是由化學(xué)沉積方法將氧化鐵黃包覆在無機(jī)片狀透明基材、無機(jī)氧化物反射膜上形成的膜。所述的氧化鐵黃膜是用三氯化鐵水解生成；三氯化鐵水解的條件是三氯化鐵的濃度為0. l-2mol/l，最佳濃度為0. 5-lmol/l ;反應(yīng)溫度為室溫；反應(yīng)時(shí)間為0. 5-5小時(shí)，最佳反應(yīng)時(shí)間為1-3小時(shí)；水解反應(yīng)的pH = 4-10。所述的氧化鐵黃膜的制備工藝采用水解方法，工藝過程為
(1)將權(quán)利要求3和4中的反射隔熱材料分散在3-5倍質(zhì)量的去離子水中，用鹽酸調(diào)節(jié)pH = 4 ;
(2)攪拌下在1-3小時(shí)滴加配制的三氯化鐵溶液，同時(shí)滴加氫氧化鈉溶液，維持pH=
4-5 ；
(3)滴加完三氯化鐵溶液后，繼續(xù)反應(yīng)0.5-1小時(shí)，然后調(diào)節(jié)pH = 8-10，繼續(xù)反應(yīng)I小時(shí)，水解反應(yīng)結(jié)束后，再靜置I小時(shí)；
(4)過濾、洗滌濾餅、干燥后即為黃色反射隔熱顏料，濾餅也可以直接打漿后配制反射隔熱顏料。所述的氧化鐵黃的包覆質(zhì)量為無機(jī)片狀透明基材的0. 01-0. 7 ;隨著氧化鐵黃包覆質(zhì)量的增加，顏色由白色-米黃色-淺黃色-深黃色變化；包覆工藝按照需要的黃色顏色確定包覆的氧化鐵黃的量確定。所述的涂料的涂料膜結(jié)構(gòu)為七層平面結(jié)構(gòu)透明高分子膜-氧化鐵黃膜-無機(jī)氧化物反射膜-無機(jī)片狀透明基材-無機(jī)氧化物反射膜-氧化鐵黃膜-透明高分子膜，其中的氧化鐵黃膜是由權(quán)利要求書6、7和8中方法制備的。
所述的反射隔熱涂料是按照常規(guī)的反射隔熱涂料的生產(chǎn)方法制備；涂料配方為耐候性好的乳液樹脂、涂料助劑、黃色系反射隔熱顏料組成。本發(fā)明內(nèi)容包括兩部分黃色系反射隔熱材料的制備與黃色系反射隔熱涂料的制備。1.黃色系反射隔熱材料制備方法如下
I采用包覆的平面結(jié)構(gòu)的反射隔熱材料。這類包覆的平面結(jié)構(gòu)的反射隔熱材料如ZL200710035834. 6 所描述的。2在上條I包覆的平面結(jié)構(gòu)的反射隔熱材料的表面，再包覆黃色系的氧化鐵層著色層。氧化鐵著色層采用三氯化鐵溶液水解法制備。3三氯化鐵溶液水解法制備氧化鐵黃的工藝方法是
(I)將選擇好的包覆的平面結(jié)構(gòu)的反射隔熱材料分散在2-5倍質(zhì)量份的去離子水中，再用鹽酸調(diào)節(jié)PH = 4。(2)將六水三氯化鐵固體配制濃度為0. l-2mol/l的三氯化鐵溶液，室溫下將配制的溶液滴加到(I)的分散液中，攪拌下在1-5小時(shí)滴加配制的三氯化鐵溶液，同時(shí)滴加氫氧化鈉溶液，維持PH = 4-5。滴加速度與生成的氧化鐵粒子的大小與包覆層的表面狀況有關(guān)。滴加速度快，包覆的氧化鐵的粒子較粗，包覆物的表面光澤較暗。一般是滴加時(shí)間為3小時(shí)為好。水解過程的PH影響較大，pH高，水解速度快，生成的水解粒子顆粒較粗，表面光澤較暗。水解時(shí)以pH = 4-5，水解速度適中，制備的包覆粒子質(zhì)量較好。水解溫度在室溫及以上均可以有效的使三氯化鐵溶液水解，溫度越高，水解速度越快。從節(jié)約能源考慮，以室溫水解工藝最節(jié)省能源。在室溫下，只要從三氯化鐵的濃度、滴加時(shí)間、反應(yīng)體系的PH等方面調(diào)節(jié)，同樣可以得到適中的水解速度。(3)滴加完三氯化鐵溶液0. 5-1小時(shí)后，調(diào)節(jié)pH = 8-10，繼續(xù)反應(yīng)I小時(shí)，再靜置I小時(shí)。調(diào)節(jié)pH = 8-10是為了讓三氯化鐵水解完全，減少濾液中鐵離子含量。(4)過濾、洗滌濾餅、干燥濾餅，即為本專利的黃色反射隔熱顏料。干燥溫度在110-120°C。濾餅可以直接打漿后配制反射隔熱顏料，這樣節(jié)省濾餅干燥的設(shè)備投資、工時(shí)與能耗。2.黃色系反射隔熱涂料制備方法如下
本發(fā)明的黃色系反射隔熱涂料采用本發(fā)明的黃色顏料與高分子乳液及填料、助劑組成。本發(fā)明的黃色系反射隔熱涂料制備方法如同普通反射隔熱涂料的制備方法相同。
I在涂料生產(chǎn)用的攪拌器中加入計(jì)量的水、助劑(分散劑、中和劑、潤濕劑、消泡劑、防腐防霉劑、防凍劑)，攪拌均勻。2加入本專利的黃色系反射隔熱材料，攪拌均勻。如果加入的是干燥后的黃色系的反射隔熱材料，這需要中速攪拌20-30分鐘；如果加入的是黃色系反射隔熱材料濾餅，則只需要低速攪拌20分鐘。3攪拌下加入計(jì)量的聚合物乳液。再加入其他助劑(增稠劑、流平劑、消泡劑等)，調(diào)節(jié)涂料的施工性能。4過濾、包裝。3.黃色系反射隔熱材料與涂料制備方法特點(diǎn)。
本發(fā)明的特點(diǎn)是在包覆有無機(jī)氧化物反射隔熱材料的片狀材料上，再包覆氧化鐵黃顏料。本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)I制備的顏料粒子均勻的沉積在片狀的反射隔熱材料的基片上，由這種片狀粒子制備的反射隔熱涂料中，游離的顆粒狀的顏料粒子少，有利于反射隔熱涂膜對熱射線反射率的提高。按照本專利方法，控制包覆的氧化鐵的量，可以制備系列黃色系的反射隔熱材料。2由于包覆是在已經(jīng)包覆的氧化物基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在包覆氧化鐵顏料時(shí)，不需要常規(guī)氧化鐵黃顏料制備時(shí)必須要先制備晶種的工序，這樣有利于減少了氧化鐵黃顏料的生產(chǎn)成本。3三氯化鐵水解工序在室溫下進(jìn)行，有利于生產(chǎn)中的節(jié)能。
4制備的黃色系的反射隔熱材料不需要經(jīng)過干燥，就可以直接用于反射隔熱涂料生產(chǎn)，有利于減少干燥設(shè)備投資、工時(shí)和干燥能耗。在涂料施工時(shí)，包覆的隔熱平面粒子平行于涂料涂覆面排列。涂膜中的平面結(jié)構(gòu)粒子的這種排列方式，有利于熱射線在這七層平面結(jié)構(gòu)界面上發(fā)生多次反射與折射，減少了常規(guī)涂料中添加球形粒子對熱射線的漫反射，增加涂料膜對熱射線的阻隔效果。與添加黃色顏料的涂料對比，本發(fā)明的涂料反射隔熱效果明顯提高。
具體實(shí)施例方式I黃色系反射隔熱材料制備
(I)將選擇粒徑為800目的白云母粉,用硫酸氧鈦溶液水解法包覆二氧化鈦,二氧化鈦包覆質(zhì)量為云母量的15%。包覆工藝按照ZL200710035834. 6的方法進(jìn)行水解、過濾、洗滌、干燥、煅燒。制備的固體樣品做包覆氧化鐵黃顏料用。
稱取(I)樣品，分散于5倍的去離子水中備用。(2)將六水三氯化鐵固體配制濃度為I. Omol/1的三氯化鐵溶液，室溫下將配制的三氯化鐵溶液滴加到用(I)配制的分散液中。攪拌下在3小時(shí)滴加完配制的三氯化鐵溶液，同時(shí)滴加氫氧化鈉溶液，維持PH = 4-5。(3)滴加完三氯化鐵溶液I小時(shí)后，調(diào)節(jié)pH = 8-10，繼續(xù)攪拌I小時(shí)，再靜置I小時(shí)。(4)過濾、洗滌濾餅、在110_120°C干燥。即得到本專利的黃色系反射隔熱顏料。表I是本發(fā)明的黃色系反射隔熱材料的實(shí)施例和比較例。表I黃色系反射隔熱材料實(shí)施例和比較例質(zhì)量％
材料實(shí)施例1|實(shí)施例2|實(shí)施例3 實(shí)施例4 實(shí)施例5 實(shí)施例6 比較例I~
云母粉100100100100100100100
包覆二氧化鈦15151515151515
六水合三氯化鐵L78 5173468U90
包覆氧化鐵I5102040700
權(quán)利要求
1.ー種黃色系反射隔熱顏料與涂料及其制備方法，其特征是在無機(jī)薄片基材上包覆納米氧化物反射隔熱層的基礎(chǔ)上，再包覆氧化鐵黃色著色層； 黃色系反射隔熱顏料粒子由五層平面結(jié)構(gòu)組成氧化鐵黃膜-無機(jī)氧化物反射膜-無機(jī)片狀透明基材-無機(jī)氧化物反射膜-氧化鐵黃膜； 由上述的五層平面結(jié)構(gòu)黃色反射隔熱顏料制備的涂料膜結(jié)構(gòu)為七層平面結(jié)構(gòu)透明高分子膜-氧化鐵黃膜-無機(jī)氧化物反射膜-無機(jī)片狀透明基材-無機(jī)氧化物反射膜-氧化鐵黃膜-透明高分子膜。
2.如權(quán)利要求I所述的黃色系反射隔熱顏料粒子為五層結(jié)構(gòu)包覆粒子，構(gòu)成為氧化鐵黃膜-無機(jī)氧化物反射膜-無機(jī)片狀透明基材-無機(jī)氧化物反射膜-氧化鐵黃膜；組成黃色系反射隔熱顏料的三類材料質(zhì)量比為無機(jī)片狀透明基材無機(jī)氧化物反射膜氧化鐵黃膜=I O. 05-0. 5 O. 01-0. 7。
3.如權(quán)利要求I或2所述的無機(jī)片狀透明基材為云母片、絹云母片、玻璃鱗片、或云母氧化鐵。
4.如權(quán)利要求I或2所述的無機(jī)氧化物反射膜是由無機(jī)氧化物包覆在無機(jī)片狀透明基材上形成，無機(jī)氧化物為有對熱射線反射效果的氧化物，如ニ氧化鈦、氧化銻、或ニ氧化錫。
5.如權(quán)利要求I或2所述的氧化鐵黃膜是由化學(xué)沉積方法將氧化鐵黃包覆在無機(jī)片狀透明基材、無機(jī)氧化物反射膜上形成的膜。
6.如權(quán)利要求I或5所述的氧化鐵黃膜是用三氯化鐵水解生成；三氯化鐵水解的條件是三氯化鐵的濃度為O. l-2mol/l，最佳濃度為O. 5-lmol/l ;反應(yīng)溫度為室溫；反應(yīng)時(shí)間為O.5-5小時(shí)，最佳反應(yīng)時(shí)間為1-3小時(shí)；水解反應(yīng)的pH = 4-10。
7.如權(quán)利要求1、5或6所述的氧化鐵黃膜的制備エ藝采用水解方法，エ藝過程為 (1)將權(quán)利要求3和4中的反射隔熱材料分散在3-5倍質(zhì)量的去離子水中，用鹽酸調(diào)節(jié)pH = 4 ; (2)攪拌下在1-3小時(shí)滴加配制的三氯化鐵溶液，同時(shí)滴加氫氧化鈉溶液，維持pH=4-5 ； (3)滴加完三氯化鐵溶液后，繼續(xù)反應(yīng)O.5-1小時(shí)，然后調(diào)節(jié)pH = 8-10，繼續(xù)反應(yīng)I小時(shí)，水解反應(yīng)結(jié)束后，再靜置I小時(shí)； (4)過濾、洗滌濾餅、干燥后即為黃色反射隔熱顏料，濾餅也可以直接打漿后配制反射隔熱顏料。
8.如權(quán)利要求1、5、6或7所述的氧化鐵黃的包覆質(zhì)量為無機(jī)片狀透明基材的O.01-0. 7 ;隨著氧化鐵黃包覆質(zhì)量的増加，顏色由白色-米黃色-淺黃色-深黃色變化；包覆エ藝按照需要的黃色顔色確定包覆的氧化鐵黃的量確定。
9.如權(quán)利要求I所述的涂料的涂料膜結(jié)構(gòu)為七層平面結(jié)構(gòu)透明高分子膜-氧化鐵黃膜-無機(jī)氧化物反射膜-無機(jī)片狀透明基材-無機(jī)氧化物反射膜-氧化鐵黃膜-透明高分子膜，其中的氧化鐵黃膜是由權(quán)利要求書6、7和8中方法制備的。
10.如權(quán)利要求I所述的反射隔熱涂料是按照常規(guī)的反射隔熱涂料的生產(chǎn)方法制備；涂料配方為耐候性好的乳液樹脂、涂料助劑、黃色系反射隔熱顏料組成。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于黃色系反射隔熱顏料與涂料及其制備方法。本發(fā)明是在無機(jī)薄片基材上包覆納米氧化物反射隔熱材料的基礎(chǔ)上，再包覆氧化鐵黃色著色層。本發(fā)明的黃色系反射隔熱顏料粒子由五層平面結(jié)構(gòu)組成氧化鐵黃膜-無機(jī)氧化物反射膜-無機(jī)片狀透明基材-無機(jī)氧化物反射膜-氧化鐵黃膜。這種黃色反射隔熱顏料，保持了原來的反射隔熱材料的隔熱效果，同時(shí)具有黃色顏料的著色性。由這類黃色反射隔熱顏料制備的涂料膜結(jié)構(gòu)為七層平面結(jié)構(gòu)透明高分子膜-氧化鐵黃膜-無機(jī)氧化物反射膜-無機(jī)片狀透明基材-無機(jī)氧化物反射膜-氧化鐵黃膜-透明高分子膜。與添加黃色顏料的涂料對比，本發(fā)明的涂料反射隔熱效果明顯提高。
文檔編號C09D7/12GK102660156SQ201210029828
公開日2012年9月12日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者彭旖, 馬承銀 申請人:廣西南寧綠晶功能高分子材料有限公司