本發(fā)明涉及一種遠(yuǎn)紅外輻射隔熱涂料、制備方法及其應(yīng)用，屬于涂料。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著全球氣候變暖，節(jié)能減排越來越受到重視。熱量的傳遞方式有三種，分別是熱輻射、熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流。太陽能是最大的熱輻射源頭，太陽光經(jīng)過大氣層的吸收后到達(dá)地面的射線成分中，紫外線占5%，可見光占45%，紅外線占45%，其它電磁輻射能占5％。由于太陽以電磁波的形式不斷向外輻射能量，輻射到地球表面上的太陽能量大約是每秒75w/m2。受太陽光照射，熱量的積累會(huì)使空氣和物體表面溫度不斷升高，熱量通過熱傳導(dǎo)進(jìn)入內(nèi)部環(huán)境。為降低太陽熱輻射的影響，人們研究出了各種方法，其中，使用隔熱涂料涂層進(jìn)行外遮陽是基本的、經(jīng)常采用的方法。目前傳統(tǒng)的隔熱涂料改進(jìn)方向都是提升涂料的反射性能，如中國專利cn107641382a公開了一種高效節(jié)能涂料及其制備方法，包括以下組分：苯丙乳液、空心陶瓷粉、鈦白粉、納米氣相二氧化硅、納米二氧化鈦、氧化鋅、石墨、羥丙纖維素、六偏磷酸鈉、苯并三唑、水、丙二醇、環(huán)氧樹脂；該涂料配方中加入的空心陶瓷粉和鈦白粉能夠反射熱光且導(dǎo)熱系數(shù)低，有效減少熱傳導(dǎo)，降低表溫度，一定程度上起到隔熱節(jié)能的效果。這類隔熱涂料白天降溫效果明顯，但是夜晚降溫效果不佳，導(dǎo)致涂料的整體降溫效果差異過大，影響隔熱效果。

2、因此，開發(fā)具有高遠(yuǎn)紅外輻射率的隔熱涂料，能夠有效地將熱量以紅外輻射的形式散發(fā)到大氣中，實(shí)現(xiàn)白天和夜晚的持續(xù)降溫，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種遠(yuǎn)紅外輻射隔熱涂料、制備方法及其應(yīng)用，用于解決現(xiàn)有隔熱材料降溫效果有限，且白天降溫效果明顯，夜晚降溫效果不佳的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種遠(yuǎn)紅外輻射隔熱涂料，其特征在于，該隔熱涂料由下列重量百分比的原料制成：丙烯酸樹脂10~30份、遠(yuǎn)紅外輻射材料20~60份、遠(yuǎn)紅外發(fā)射材料2~10份、成膜助劑1~1.5份、丙二醇0.5~1.2份、功能材料10~20份、分散劑0.5~1.5份、潤(rùn)濕劑0.1~0.3份、防腐劑0.1~0.3份、增稠劑0.15~0.25份、消泡劑0.1~0.25份、顏料5~15份、填料5~20份、水5~15份。

3、作為本技術(shù)的優(yōu)選，該隔熱涂料由下列重量百分比的原料制成：丙烯酸樹脂15~30份、遠(yuǎn)紅外輻射材料35~50份、遠(yuǎn)紅外發(fā)射材料2~10份、成膜助劑1~1.5份、丙二醇0.5~1.2份、功能材料10~20份、分散劑0.5~1.5份、潤(rùn)濕劑0.1~0.3份、防腐劑0.1~0.3份、增稠劑0.15~0.25份、消泡劑0.1~0.25份、顏料5~15份、填料5~20份、水5~15份。

4、作為本技術(shù)的優(yōu)選，該隔熱涂料由下列重量百分比的原料制成：丙烯酸樹脂26份、遠(yuǎn)紅外輻射材料40份、遠(yuǎn)紅外發(fā)射材料6份、成膜助劑1.2份、丙二醇1.0份、功能材料12份、分散劑1.0份、潤(rùn)濕劑0.2份、防腐劑0.2份、增稠劑0.2份、消泡劑0.2份、顏料10份、填料15份、水10份。

5、作為本技術(shù)的優(yōu)選，所述遠(yuǎn)紅外輻射材料選自氧化鐵、氧化鋁、碳化硅、二氧化錳、碳納米管、石墨烯中的一種或多種。

6、作為本技術(shù)的優(yōu)選，所述遠(yuǎn)紅外輻射材料為氧化鐵、氧化鋁、石墨烯的混合物。

7、在絕對(duì)零度之上，任何物體都有紅外輻射，紅外輻射主要由物體的比輻射率以及物體表面溫度決定。每個(gè)物體的比輻射率均由材料本身的特性所決定的，一般有機(jī)物和無機(jī)物的放射波長(zhǎng)在2~14μm。所有物質(zhì)都具備紅外放射及吸收能力；當(dāng)輻射源的放射波長(zhǎng)與被輻射物的吸收波長(zhǎng)接近時(shí)產(chǎn)生共振效應(yīng)從而加速分子運(yùn)動(dòng)，共振效應(yīng)在時(shí)間持續(xù)之下，被輻射物質(zhì)逐漸產(chǎn)生物理及化學(xué)變化。物體的熱輻射特性與其表面特性及粒徑大小有關(guān)，其熱輻射特性決定著其吸收效率和熱損失率，也決定了材料的吸熱散熱性能，通常情況下，遠(yuǎn)紅外輻射材料的表面越粗糙、粒徑越小，其輻射性能越高，但是材料分散性與材料的平均粒徑有關(guān)，顆粒越細(xì)，表面自由能越大，越有結(jié)團(tuán)的傾向，不易分散，因此良好的分散性可以提升涂料的遠(yuǎn)紅外輻射率，進(jìn)而提升涂料的隔熱散熱效果。為了提高遠(yuǎn)紅外輻射材料的分散性，所述石墨烯、所述氧化鐵的粒徑為20~30nm，所述氧化鋁的粒徑范圍為100~400nm。由于加入粒徑大小不同，混合時(shí)，石墨烯顆粒以及氧化鐵顆?？汕度胙趸X顆粒內(nèi)部以及相鄰兩個(gè)氧化鋁顆粒之間，石墨烯和氧化鐵顆粒進(jìn)入氧化鋁顆粒內(nèi)部后，而由于石墨烯顆粒以及氧化鐵顆粒可嵌入氧化鋁顆粒內(nèi)部以及相鄰兩個(gè)氧化鋁顆粒之間，一方面可以有效避免，結(jié)團(tuán)現(xiàn)象發(fā)生，起到良好的分散效果，還能提升遠(yuǎn)紅外輻射材料的負(fù)載密度，進(jìn)而提高涂料的遠(yuǎn)紅外輻射率，使得涂料具有優(yōu)異的遠(yuǎn)紅外輻射性能；另一方面可以提升涂料的耐熱性能和機(jī)械性能，由于氧化鋁本身具有良好的耐熱性，通過與氧化鐵及石墨烯的組合，可以在高溫環(huán)境下保持更穩(wěn)定的性能，避免因溫度變化導(dǎo)致的性能下降，提高涂料的耐磨性。

8、作為本技術(shù)的優(yōu)選，氧化鐵、氧化鋁、石墨烯的質(zhì)量比為2~4：3~6：1~3。

9、作為本技術(shù)的優(yōu)選，氧化鐵、氧化鋁、石墨烯的質(zhì)量比為3：5：2。

10、作為本技術(shù)的優(yōu)選，所述成膜助劑為醇酯十二。醇酯十二通過其分子結(jié)構(gòu)中的長(zhǎng)鏈脂肪酸酯和烷基酚成分，使其具有良好的表面活性和成膜性能。醇酯十二成使用時(shí)通過吸附在材料表面形成一層均勻的薄膜，從而提高涂料的表面親水性、耐污染性、耐磨性和耐候性。此外，它還能增加材料的柔軟度和耐久性，提高其抗氧化性和紫外線穩(wěn)定性?。

11、作為本技術(shù)的優(yōu)選，所述功能材料可以為納米陶瓷粉，粒徑為500~800nm。分散時(shí)，遠(yuǎn)紅外輻射材料、遠(yuǎn)紅外發(fā)射材料可以進(jìn)入空心陶瓷微珠內(nèi)部，有效避免結(jié)團(tuán)現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)提升遠(yuǎn)紅外輻射材料、遠(yuǎn)紅外發(fā)射材料的添加量，進(jìn)而顯著提升涂料的耐熱性能和機(jī)械性能以及提升涂料的遠(yuǎn)紅外輻射性能。此外，常規(guī)的陶瓷粉的粒徑為?10~50μm。從隔熱效果考慮，本發(fā)明優(yōu)先選用粒徑為500~800nm的納米陶瓷粉作為熱阻隔性材料，納米陶瓷粉靠微球中空部分的氣體的低導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)現(xiàn)涂料層的隔熱效果，進(jìn)一步提升涂料的隔熱性能。

12、作為本技術(shù)的優(yōu)選，所述填料為重質(zhì)碳酸鈣、硅石粉中的一種或兩種的組合。

13、作為本技術(shù)的優(yōu)選，所述遠(yuǎn)紅外發(fā)射材料為二氧化鈦。具體為金紅型二氧化鈦。

14、作為本技術(shù)的優(yōu)選，所述分散劑為byk182。

15、作為本技術(shù)的優(yōu)選，所述消泡劑為磷酸酯型消泡劑、聚醚型消泡劑、有機(jī)硅型消泡劑中的一種、兩種或多種的組合。具體可為tbp消泡劑。

16、作為本技術(shù)的優(yōu)選，所述潤(rùn)濕劑為聚醚改性有機(jī)硅氧烷共聚物型。

17、作為本技術(shù)的優(yōu)選，所述增稠劑為纖維素類增稠劑。更優(yōu)選的，所述增稠劑為羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基乙基纖維素中的一種、兩種或多種的組合。該類纖維素類增稠劑是一種天然水溶性高分子化學(xué)物質(zhì)，通過疏水主鏈吸附到乳膠粒表面，形成保護(hù)層，減少膠粒活動(dòng)空間，從而提高粘度。纖維素類增稠劑的增稠效率高，尤其適用于水相的增稠，但對(duì)涂料配方的限制較少，應(yīng)用廣泛。然而，其流平性較差，輥涂時(shí)飛濺現(xiàn)象較多，穩(wěn)定性不好，易受微生物降解?。因此，在該涂料中需添加適量防腐劑，可以顯著改善涂料的防腐性能。

18、本發(fā)明還提供了一種遠(yuǎn)紅外輻射隔熱涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

19、步驟1、按預(yù)定質(zhì)量配比稱取丙烯酸樹脂、遠(yuǎn)紅外輻射材料、成膜助劑、丙二醇、遠(yuǎn)紅外發(fā)射材料、功能材料、分散劑、潤(rùn)濕劑、防腐劑、增稠劑、消泡劑、顏料、填料、水，攪拌混合均勻，得到涂料混合液；

20、步驟2、將涂料混合液研磨至粒度小于5μm，過篩，制得混合漿料；

21、步驟3、將步驟2得到的混合漿料攪拌均勻，并靜置消泡，包裝，得到具有高遠(yuǎn)紅外輻射率的隔熱涂料。

22、作為本技術(shù)的優(yōu)選，步驟1中的遠(yuǎn)紅外輻射材料預(yù)先采用干混方式混合處理。

23、作為本技術(shù)的優(yōu)選，步驟1的攪拌速度為600~1000r/min；攪拌時(shí)間為5~20min。

24、作為本技術(shù)的優(yōu)選，步驟1的攪拌速度為800r/min；攪拌時(shí)間為10min。

25、作為本技術(shù)的優(yōu)選，步驟2的研磨時(shí)間為20~50min。

26、作為本技術(shù)的優(yōu)選，步驟2的研磨時(shí)間為30min。

27、作為本技術(shù)的優(yōu)選，步驟3的攪拌速度為300~500r/min；攪拌時(shí)間為5~10min。

28、作為本技術(shù)的優(yōu)選，步驟3采用階梯攪拌，第一攪拌階段：攪拌速度為500r/min，攪拌時(shí)間為5min；第二攪拌階段：攪拌速度為300r/min，攪拌時(shí)間為6min。

29、本發(fā)明還提供了一種所述的遠(yuǎn)紅外輻射隔熱涂料或所述制備方法制備的遠(yuǎn)紅外輻射隔熱涂料在建筑表面涂裝中的應(yīng)用。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果在于：本發(fā)明提供的隔熱涂料，由于采用了高遠(yuǎn)紅外輻射材料，其遠(yuǎn)紅外輻射率得到較大提升，其白天和夜晚的垂直輻射率均能達(dá)到99%及以上，內(nèi)外層溫差達(dá)8.7℃以上，能夠有效地將熱量以紅外輻射的形式散發(fā)到大氣中，實(shí)現(xiàn)白天和夜晚的持續(xù)降溫，具有良好的隔熱效果。同時(shí)，該涂料還具有優(yōu)良的耐候性、耐久性、環(huán)保性等特點(diǎn)，適用于建筑、交通、航空航天等領(lǐng)域。