CN104194624A - 一种黄色近红外高反射涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种黄色近红外高反射涂料及其制备方法。该黄色近红外高反射涂料，按重量百分比组分如下：黄色近红外反射颜料20～50％，成膜物质10～50％，溶剂30～60％，助剂4～30％；所述成膜物质为有机硅树脂，所述溶剂为水或C1-C4醇。本发明还提供该黄色近红外高反射涂料的制备方法。该黄色近红外高反射涂料具有稿反射率、亮丽的黄色色度及良好机械性能，用于建筑外立面及顶层或者石油储罐、汽车和飞机外壳、船舶甲板的外表面，明显降低涂层内物的温度。

Description

一种黄色近红外高反射涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于化工涂料技术领域，涉及一种黄色近红外高反射涂料。

背景技术

当今，在美国建筑行业中最热门的话题之一就是“冷”屋面。其主要技术原理就是在建筑屋顶涂刷高反射率的涂料，即所谓的“冷”涂料，来提高屋顶的热反射率。在到达地面太阳总能量中，95％的红外辐射能量集中在波长为0.72～2.5μm的范围内，即近红外范围内，因此，具有高近红外反射率的涂料能够反射太阳光的大部分能量，明显降低物体表面的温度，避免表面温度升高引起的诸多不利影响，同时可减小空调等制冷设备的使用，较大程度的节约能源，满足作为“冷”涂料的要求。进入21世纪以来，哈尔滨、长沙、石家庄、昆明等多座城市在城市设计色彩规划中选择以黄色为主要基调。由此可见，既具有高的近红外反射率，能够较大程度的反射太阳能量，同时又满足总体建筑应用需求的黄色近红外反射涂料具有广阔的应用前景，既可以应用于石油储罐等化工容器上，降低容器内液体温度，提高安全性；又可以应用于汽车以及仓库或者建筑物的屋顶与墙壁上，降低内部温度，减少空调等制冷设备的使用，节约能源。

中国专利文件CN 103725126A公开了一种太阳热反射涂料，以金红石型钛白粉、氧化锌、超细硫酸钡为主要颜填料，提供一种太阳热吸收率更低、耐候性更好的太阳热反射涂料。中国专利文件CN 101812269A公开了一种太阳热辐射反射涂料，但未说明所加红外粉的主要成分。可见，金红石型TiO2等白色颜料因其高的近红外反射率在涂料领域应用较多，而彩色涂料的研究较少。中国专利文件CN 102660156A公开了一种黄色系反射隔热颜料与涂料及其制备方法，在无机薄片基材上包覆纳米氧化物反射隔热材料的基础上，再包覆氧化铁黄色着色层，反射隔热效果明显提高。

目前，热反射关键原材料即颜填料主要靠进口，国内缺少关键原料，同时为得到高反射率，常选用多膜层结构，导致制备工艺复杂，成本升高，给推广、使用造成一定困难。

发明内容

为了解决上述问题，提供一种黄色近红外高反射涂料及其制备方法，该黄色涂料颜色亮、具有较高的近红外反射率及良好的机械性能、耐候性能，且制备工艺简单，利于工业化生产。

本发明的技术方案如下：

一种黄色近红外高反射涂料，按重量百分比组分如下：

黄色近红外反射颜料20～50％，成膜物质10～50％，溶剂30～60％，助剂4～30％；各成分之和为100％；

所述成膜物质为有机硅树脂，所述溶剂为水或C1-C4醇。

所述黄色近红外反射颜料是Y-Nd-Mo纳米颜料，近红外反射率92-95％，粒径100-200nm,按以下步骤制备：按质量百分比取氧化钇55～65％、氧化钕20～30％和氧化钼15％在乙醇介质中球磨混合，在1400～1600℃时保温60～180min煅烧即得。

所述助剂为分散剂与消泡剂、流平剂、润滑剂、成膜助剂之一种或多种的组合，可从本领域常用助剂中选用。本发明优选的：

所述分散剂选自是BYK-161、BYK-164中的一种或组合。

所述消泡剂可以是BYK-066N、BYK-141中的一种或组合。

所述流平剂可以是BYK-333、BYK-300、BYK-306中的一种或组合。

所述润滑剂可以是BYK-103、BYK-P104中的一种或组合。

所述成膜助剂可以是BYK-358N。

进一步优选，所述助剂为上述分散剂、消泡剂、流平剂、润滑剂、成膜助剂按质量比1～2:1～2：1～2：1～2：1～2的组合。

根据本发明优选的，所述C1-C4醇是乙醇、异丙醇、异丁醇之一或组合。进一步优选乙醇：异丙醇＝3：3.5～5的组合，或异丙醇：异丁醇＝1～1.5：1的组合。

根据本发明优选的，所述有机硅树脂选自TSR-180、TSR-165、YR-3187中的一种或几种。

根据本发明优选的，一种黄色近红外高反射涂料，按重量百分比组分如下：

黄色近红外反射颜料30～40％，成膜物质15～30％，溶剂30～40％，助剂5～15％；各成分之和为100％；所述成膜物质为有机硅树脂TSR-180、TSR-165、YR-3187之一或组合，所述溶剂为乙醇、异丙醇、异丁醇之一或组合。

本发明的技术特点在于，一是黄色近红外反射颜料具有高的近红外反射率，且具有艳丽的色彩，二是通过与特定型号的成膜物质适配并协同作用，是的配成的涂料具有高冲击强度、高附着力，且具有良好的柔韧性。其中，型号TSR-180的有机硅树脂为有机硅改性醇酸树脂，该树脂耐高温，耐油，耐溶剂，耐候性好，附着力好；型号TSR-165的有机硅树脂为纯有机硅树脂，该树脂能提高耐热性能，耐候性能，防水性能及光泽度；型号YR-3187的有机硅树脂为纯有机硅树脂该树脂能热稳定性好，耐高温，防水耐候性好。三是采用特定分散剂BYK-161、BYK-164，通过空间位阻稳定作用来防止颜料再絮凝，能使颜料在涂料和颜料浆中的着色力和色相稳定，使制得的涂料保持了所添加颜料本身的鲜艳色彩，具有亮丽的黄色色度。

根据本发明，一种近红外高反射黄色涂料的制备方法，包括步骤如下：

1、按配比分别取有机硅树脂、溶剂、助剂，加入分散机中，以800-1000r/min高速分散1.5-2.5h；然后边搅拌边加入黄色近红外反射颜料，并继续分散2h；

2、分散均匀后再以玻璃珠为研磨介质，以500-600r/min的速度研磨2h，即得。滤除玻璃珠，得到分散均匀的反射近红外高反射黄色涂料。

本发明的有益效果：

本发明以具有高的近红外反射率的Y-Nd-Mo系列颜料为主要颜填料，制备出具有优异的近红外反射率、亮丽的黄色色度及良好机械性能的黄色高近红外反射涂料。综合性能好。

本发明的黄色高近红外反射涂料的冲击强度、柔韧性、附着力、铅笔硬度等各项基本性能指标良好，冲击强度50cm，柔韧性≤1mm，附着力≤1级，铅笔硬度≥6H。本发明的涂料在300℃耐热冲击及耐冷热冲击性能良好，反复10次无掉漆、开裂现象。

本发明的黄色高近红外反射涂料，用于建筑外立面及顶层或者石油储罐、汽车和飞机外壳、船舶甲板的外表面，能反射太阳光的大部分能量，明显降低涂层内物体表面的温度。

附图说明

图1实施例中使用的黄色近红外反射颜料的SEM图片。

图2是实施例1的产品的近红外反射图谱。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。实施例中所述“份”均为重量份。

实施例中所用原料来源说明：有机硅树脂为有机硅树脂TSR-180、TSR-165、YR-3187，北京安特普纳科贸有限公司有售。所用助剂为德国毕克化学BYK助剂，广州市南太化工有限公司有售。溶剂为乙醇、异丙醇、异丁醇，工业级，含量≥99.9％，济南联顺化工有限公司有售。

实施例中所用黄色近红外反射颜料是60Y-25Nd-15Mo纳米颜料，按以下步骤制备：按质量百分比取氧化钇60％、氧化钕25％和氧化钼15％在乙醇介质中球磨混合，在1500℃时保温120min煅烧即得。平均粒径180nm。图1是颜料的SEM图片。

实施例1：

一种黄色高近红外反射涂料，具体制备步骤如下：

1、按质量分别取30份有机硅树脂TSR-180，15份乙醇，20份异丙醇，1份分散剂BYK-161，1份消泡剂BYK-066，1份流平剂BYK-333，1份润滑剂BYK-103，1份成膜助剂BYK-358N，用高速分散机高速分散2h；

2、在搅拌的过程中加入30份的黄色近红外反射颜料，并继续分散2h；

所述黄色近红外反射颜料是氧化钇60份、氧化钕25份、氧化钼15份球磨混合后在1400℃时保温150min煅烧后所得。

3、分散均匀后换研磨头，加入玻璃珠，以600r/min的速度研磨2h后停止研磨，过滤研磨用玻璃珠，得到分散均匀的反射涂料。本领域的技术人员可以进行常规选择。

将实施例1中的产品均匀喷涂在马口铁板表面，固化成膜后测试其光谱反射性能。如图2所示，平均近红外反射率为74.67％，近红外反射率最高可达93.16％。

实施例2：

一种黄色高近红外反射涂料，具体制备步骤如下：

1、按质量分别取20份有机硅树脂TSR-165，30份异丁醇，1份分散剂BYK-161，1份分散剂BYK-164，2份消泡剂BYK-141，2份流平剂BYK-300，2份润滑剂BYK-P104，2份成膜助剂BYK-358N，用高速分散机高速分散2h；

2、在搅拌的过程中加入40份的黄色近红外反射颜料，并继续分散2h；

所述黄色近红外反射颜料是氧化钇55份、氧化钕30份、氧化钼15份球磨混合后在1600℃时保温60min煅烧后所得。

3、分散均匀后换研磨头，加入玻璃珠，以600r/min的速度研磨2h后停止研磨，过滤研磨用玻璃珠，得到分散均匀的反射涂料。

实施例3：

一种黄色高近红外反射涂料，具体制备步骤如下：

1、按质量分别取5份有机硅树脂TSR-180，5份有机硅树脂TSR-165，5份有机硅树脂YR-3187，20份异丙醇，20份异丁醇，2份分散剂BYK-164，1份消泡剂BYK-066N，1份消泡剂BYK-141，2份流平剂BYK-306，1份润滑剂BYK-103，1份润滑剂BYK-P104，2份成膜助剂BYK-358N，用高速分散机高速分散2h；

2、在搅拌的过程中加入35份的黄色近红外反射颜料，并继续分散2h；

所述黄色近红外反射颜料是氧化钇65份、氧化钕20份、氧化钼15份球磨混合后在1500℃时保温180min煅烧后所得。

3、分散均匀后换研磨头，加入玻璃珠，以600r/min的速度研磨2h后停止研磨，过滤研磨用玻璃珠，得到分散均匀的反射涂料。

实施例1-3的涂料产品性能试验：

1、固化方法：接通底板加热器的电源，控制温度70℃，待底板温度稳定后，将涂料均匀喷涂在底板上，观察表面溶剂的挥发情况，待表面溶剂挥发完全后，迅速移至70℃烘箱内，有机硅树脂涂料的固化步骤如表1所示。固化步骤完成后关闭烘箱，使样片在烘箱内自行冷却至室温再取出进行性能测试。

表1 涂料梯度升温固化流程

2、性能测试

将实施例1-3中的涂料产品均匀喷涂在马口铁板表面，固化成膜后测试其耐热性，结果表明，在300℃耐热测试后，涂料的颜色、表面状态及附着力均没有明显变化。在产品耐急冷急热测试中，从300℃到室温反复10次无掉漆开裂现象。产品的冲击强度、柔韧性、附着力、铅笔硬度等技术指标如表2所示。

表2

注：冲击强度：以固定质量的重锤落于试板上面而不引起漆膜破坏的最大高度(cm)表示。滑筒上刻度为50±0.1cm。

Claims (9)

1.一种黄色近红外高反射涂料，按重量百分比组分如下：

黄色近红外反射颜料20～50％，成膜物质10～50％，溶剂30～60％，助剂4～30％；各成分之和为100％；

所述成膜物质为有机硅树脂，所述溶剂为水或C1-C4醇。

2.如权利要求1所述的黄色近红外高反射涂料，其特征在于所述黄色近红外反射颜料是Y-Nd-Mo纳米颜料，近红外反射率92-95％，粒径100-200nm；按以下步骤制得：按质量百分比取氧化钇55～65％、氧化钕20～30％和氧化钼15％在乙醇介质中球磨混合，在1400～1600℃时保温60～180min煅烧。

3.如权利要求1所述的黄色近红外高反射涂料，其特征在于所述助剂为分散剂与消泡剂、流平剂、润滑剂、成膜助剂之一种或多种的组合，其中：

所述分散剂选自是BYK-161、BYK-164中的一种或组合；

所述消泡剂是BYK-066N、BYK-141中的一种或组合；

所述流平剂是BYK-333、BYK-300、BYK-306中的一种或组合；

所述润滑剂是BYK-103、BYK-P104中的一种或组合；

所述成膜助剂是BYK-358N。

4.如权利要求3所述的黄色近红外高反射涂料，其特征在于所述助剂为上述分散剂、消泡剂、流平剂、润滑剂、成膜助剂按质量比1～2:1～2：1～2：1～2：1～2的组合。

5.如权利要求1所述的黄色近红外高反射涂料，其特征在于所述C1-C4醇是乙醇、异丙醇、异丁醇之一或组合。

6.如权利要求1所述的黄色近红外高反射涂料，其特征在于所述溶剂是乙醇：异丙醇＝3：3.5～5的组合，或异丙醇：异丁醇＝1～1.5：1的组合。

7.如权利要求1所述的黄色近红外高反射涂料，其特征在于所述有机硅树脂选自TSR-180、TSR-165、YR-3187中的一种或几种。

8.如权利要求1所述的黄色近红外高反射涂料，其特征在于按重量百分比组分如下：

黄色近红外反射颜料30～40％，成膜物质15～30％，溶剂30～40％，助剂5～15％；各成分之和为100％；所述成膜物质为有机硅树脂TSR-180、TSR-165、YR-3187之一或组合，所述溶剂为乙醇、异丙醇、异丁醇之一或组合。

9.权利要求1-7任一项所述的近红外高反射黄色涂料的制备方法，包括步骤如下：

(1)按配比分别取有机硅树脂、溶剂、助剂，加入分散机中，以800-1000r/min高速分散1.5-2.5h；然后边搅拌边加入黄色近红外反射颜料，并继续分散2h；

(2)分散均匀后再以玻璃珠为研磨介质，以500-600r/min的速度研磨2h，即得。