CN108546458B - 一种光热转化能力可随环境温度变化的复合涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种光热转化能力可随环境温度变化的复合涂层及其制备方法，属于建筑涂料制备技术领域。所述的复合涂层由底层涂层和表层涂层组成；所述的底层涂层的原料含有高发射率/高热膨胀率粉体，表层涂层的原料含有低发射率/低热膨胀率粉体。方法如下：准备两份等量的涂料胶体，其中一份加入高发射率/高热膨胀率粉体，另一份加入低发射率/低热膨胀率粉体，分别加入水，即制备得到两种涂料；在墙体上先均匀涂抹底层涂料，形成底层涂层，待底层涂层成膜后，再涂刷表层涂料，形成表层涂层。本发明所采用粉体皆为价廉易得的材料，只需将原材料以适当比例掺混后涂刷及喷涂即可成型，即通过一定形式的技术组合即可实现节能的目的。

Description

一种光热转化能力可随环境温度变化的复合涂层及其制备 方法
技术领域
本发明属于建筑涂料制备技术领域，具体涉及一种光热转化能力可随环境温度变化的复合涂层及其制备方法。
背景技术
研究表明，使用热反射涂料能使建筑内的温度降低约9℃。在冬天，用于建筑内墙或玻璃幕墙的热反射涂料能将建筑的热量保持在建筑体内，从而起到保暖效果，因此热反射涂料成为近年来节能技术研究的热点之一。其中，颜填料是决定热反射涂料的热反射性能、热辐射性能和热阻隔性的关键。有关热反射涂料的绝大部分研究都集中在颜填料的研究上。郭清泉、马承银等将二氧化钛与中空玻璃微珠结合，制备具有优良近红外反射的隔热填料，其对可见光的反射比为86%，对近红外的反射比达81%。
另外Paul Berdahl提出，从热辐射观点来看，在8~13μm波段内，大气层中的水蒸气、CO2和O3的吸收能力很弱，通常称这个波段为“大气窗口”，地面上的辐射体可以直接透过大气窗口“见”到宇宙空间，从而得到一定程度的冷却效果。郭宝民等据此提出制造出在0.4~2.5μm（主要热量来源）具有高反射比，在8~13μm具有高辐射率的涂层，即可获得理想的辐射降温效果。
传统的辐射节能涂料虽然能起到保温或降温作用，但是也使建筑墙体无法动态适应外界热环境的变化，其在夏季会阻碍室内热量外散或在冬季会阻碍太阳辐射对房屋的加热。即会产生夏季过热或冬季过冷的问题。目前的墙体节能涂料是反射隔热涂料，其虽然通过阻隔热量流动实现一定程度的节能，但是忽略了气候环境的影响，无法适应严寒地区冬夏两季大温差跨度。反射涂料会使其在冬季阻碍太阳辐射加热墙体，间接增大了供暖能耗。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的涂料无法动态适应外界热环境变化的问题，提供一种光热转化能力可随环境温度变化的复合涂料及其制备方法，该种复合涂料是一种可变发射率的热控涂料，以含有高发射率/高热膨胀率粉体的涂料为底层，表层叠加含有低发射率/低热膨胀率粉体的涂料，在气温低时，低发射率/低热膨胀率粉体覆盖高发射率/高热膨胀率粉体，降低墙体的发射率；气温高时，高发射率/高热膨胀率粉体发生膨胀，在涂料表面的占比增大，实现夏季高发射率，冬季低发射率，自动调控墙面散热量。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种光热转化能力可随环境温度变化的复合涂层，所述的复合涂层由底层涂层和表层涂层组成；
所述的底层涂层的原料含有高发射率/高热膨胀率粉体，表层涂层的原料含有低发射率/低热膨胀率粉体。
一种上述的光热转化能力可随环境温度变化的复合涂层的制备方法，所述的方法具体步骤如下：
步骤一：准备两份等量的涂料胶体，分为涂料胶体A和涂料胶体B；向涂料胶体A中加入高发射率/高热膨胀率粉体，再加入水，制成底层涂料，其中，涂料胶体A：高发射率/高热膨胀率粉体：水的质量比=50~80：10~20：15~25；向涂料胶体B中加入低发射率/低热膨胀率粉体，再加入水，制成表层涂料，其中，涂料胶体B：低发射率/低热膨胀率粉体：水的质量比=50~80：10~20：15~25，即制备得到两种涂料；
步骤二：在墙体上先均匀涂抹含有高发射率/高热膨胀率粉体的底层涂料，形成底层涂层，待底层涂层成膜后，再涂刷含有低发射率/低热膨胀率粉体的表层涂料，形成表层涂层。
本发明相对于现有技术的有益效果是：
（1）本发明的可变发射率的热控涂料能够随着环境温度自动调整涂料表面高发射率/高热膨胀率粉体占比，以实现涂料整体发射率的自动变化。
（2）本发明能够实现冬夏两季对墙面热量的智能调控。夏季室外温度较高时，内层粉体受热膨胀，高发射率/高热膨胀率粉体暴露出来，提高整体的发射率。室外温度较低时，高发射率/高热膨胀率粉体收缩，低发射率/低热膨胀率粉体覆盖在表面，从而降低整体发射率。实验表明，当温度逼近冰点时，涂料发射率只有0.2左右，当温度升至40℃时，涂料发射率可提升至0.8。经测算，该发明可使夏季墙内温度降低3.6℃，冬季墙内温度上升4.3℃，节省空调费用20%~70%。
（3）本发明的制备方法便捷，无需复杂设备，所采用粉体（橡胶、氧化铝）皆为价廉易得的材料，只需将原材料以适当比例掺混后涂刷及喷涂即可成型，即通过一定形式的技术组合即可实现节能的目的。
附图说明
图1为以氧化铝、橡胶粉为例的可变发射率的热控涂料的微观结构示意图；
图2为复合涂料发射率随温度变化图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修正或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，均应涵盖在本发明的保护范围之中。
具体实施方式一：本实施方式记载的是一种光热转化能力可随环境温度变化的复合涂层，所述的复合涂层由底层涂层和表层涂层组成；
所述的底层涂层的原料含有高发射率/高热膨胀率粉体，表层涂层的原料含有低发射率/低热膨胀率粉体。
具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种光热转化能力可随环境温度变化的复合涂层，所述的高发射率/高热膨胀率粉体为硬质橡胶粉、氧化亚铜或铅硼玻璃，粒径为100~5000μm；所述的低发射率/低热膨胀率粉体为氧化铝、钨丝、铁粉、锡或锌，粒径为0.15~70μm。
具体实施方式三：具体实施方式二所述的一种光热转化能力可随环境温度变化的复合涂层，所述的低发射率/低热膨胀率粉体粒径为40~60μm，该范围内的粒径效果较佳。
具体实施方式四：一种具体实施方式一至三任一具体实施方式所述的光热转化能力可随环境温度变化的复合涂层的制备方法，所述的方法具体步骤如下：
步骤一：准备两份等量的涂料胶体，分为涂料胶体A和涂料胶体B；向涂料胶体A中加入高发射率/高热膨胀率粉体，再加入水，制成底层涂料，其中，涂料胶体A：高发射率/高热膨胀率粉体：水的质量比=50~80：10~20：15~25；向涂料胶体B中加入低发射率/低热膨胀率粉体，再加入水，制成表层涂料，其中，涂料胶体B：低发射率/低热膨胀率粉体：水的质量比=50~80：10~20：15~25，根据制得涂料情况适量使用成膜、消泡、分散、增稠等助剂，即制备得到两种涂料；当添加助剂时，各助剂的添加量如下（按质量百分比计）：成膜剂0.2~0.8，分散剂0.3~0.6，增稠剂0.4~2.5，消泡剂0.2~0.5；所述的涂料胶体可以用市面上任意乳液（例如苯丙乳液、聚乙烯乙酸乳液、丁苯乳液）；对墙体基面进行清理，确认基面牢固、无脱落、松动、干净干燥、无油污，如基面破损、有裂纹等需先修补；
步骤二：在墙体上先均匀涂抹含有高发射率/高热膨胀率粉体的底层涂料，形成底层涂层，待底层涂层成膜后，再涂刷含有低发射率/低热膨胀率粉体的表层涂料，形成表层涂层。
具体实施方式五：具体实施方式四所述的光热转化能力可随环境温度变化的复合涂层的制备方法，步骤一中，涂料胶体A：高发射率/高热膨胀率粉体：水的质量比=3:1:1；涂料胶体B：低发射率/低热膨胀率粉体：水的质量比=3:1:1。
本发明中所述的高发射率/高热膨胀率粉体和低发射率/低热膨胀率粉体，其中的“/”表示和的关系。
图1为以氧化铝和硬质橡胶粉为例的微观结构示意图，能清楚看到当外界环境温度低时低发射率/低热膨胀率系数粉体覆盖在底层的高发射率/高热膨胀率粉体上，而当外界温度升高时，高发射率/高热膨胀率粉体逐渐受热膨胀，增大其在表面的表面积占比，提升复合涂料的整体发射率。经检测，复合涂层发射率随环境温度变化情况如图2所示，测试所采用的高发射率/高热膨胀率粉体为硬质橡胶粉，低发射率/低热膨胀率粉体为氧化铝，当环境温度从3℃升至44℃期间，复合涂层发射率从最低的0.14升至0.8，复合涂层发射率随环境温度变化明显，效果显著。

Claims (4)

1.一种光热转化能力可随环境温度变化的复合涂层，其特征在于：所述的复合涂层由底层涂层和表层涂层组成；
所述的底层涂层的原料含有高发射率/高热膨胀率粉体，表层涂层的原料含有低发射率/低热膨胀率粉体；所述的高发射率/高热膨胀率粉体为硬质橡胶粉、氧化亚铜或铅硼玻璃，粒径为100~5000μm；所述的低发射率/低热膨胀率粉体为氧化铝、钨丝、铁粉、锡或锌，粒径为0.15nm~70μm。
2.在根据权利要求1所述的一种光热转化能力可随环境温度变化的复合涂层，其特征在于：所述的低发射率/低热膨胀率粉体粒径为40~60μm。
3.一种权利要求1或2所述的光热转化能力可随环境温度变化的复合涂层的制备方法，其特征在于：所述的方法具体步骤如下：
步骤一：准备两份等量的涂料胶体，分为涂料胶体A和涂料胶体B；向涂料胶体A中加入高发射率/高热膨胀率粉体，再加入水，制成底层涂料，其中，涂料胶体A：高发射率/高热膨胀率粉体：水的质量比=50~80：10~20：15~25；向涂料胶体B中加入低发射率/低热膨胀率粉体，再加入水，制成表层涂料，其中，涂料胶体B：低发射率/低热膨胀率粉体：水的质量比=50~80：10~20：15~25，即制备得到两种涂料；
步骤二：在墙体上先均匀涂抹含有高发射率/高热膨胀率粉体的底层涂料，形成底层涂层，待底层涂层成膜后，再涂刷含有低发射率/低热膨胀率粉体的表层涂料，形成表层涂层。
4.根据权利要求3所述的光热转化能力可随环境温度变化的复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤一中，涂料胶体A：高发射率/高热膨胀率粉体：水的质量比=3:1:1；涂料胶体B：低发射率/低热膨胀率粉体：水的质量比=3:1:1。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1051446A (zh) * 1989-09-28 1991-05-15 坦迪公司 信号保持/反射层可记录/可擦除光介质
JP2002314013A (ja) * 2001-04-13 2002-10-25 Hitachi Cable Ltd 放熱材およびその製造方法
CN1396219A (zh) * 2002-08-29 2003-02-12 中国科学院理化技术研究所 隔热减热复合涂层及其制作方法与应用
CN101481583A (zh) * 2008-01-08 2009-07-15 北京航空航天大学 水性耐沾污热反射相变隔热涂料及其制备方法
CN204345956U (zh) * 2014-11-14 2015-05-20 中国建筑材料科学研究总院 一种吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层
CN106675391A (zh) * 2015-11-11 2017-05-17 北京卫星环境工程研究所 防辐射热控涂层及其制造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1051446A (zh) * 1989-09-28 1991-05-15 坦迪公司 信号保持/反射层可记录/可擦除光介质
JP2002314013A (ja) * 2001-04-13 2002-10-25 Hitachi Cable Ltd 放熱材およびその製造方法
CN1396219A (zh) * 2002-08-29 2003-02-12 中国科学院理化技术研究所 隔热减热复合涂层及其制作方法与应用
CN101481583A (zh) * 2008-01-08 2009-07-15 北京航空航天大学 水性耐沾污热反射相变隔热涂料及其制备方法
CN204345956U (zh) * 2014-11-14 2015-05-20 中国建筑材料科学研究总院 一种吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层
CN106675391A (zh) * 2015-11-11 2017-05-17 北京卫星环境工程研究所 防辐射热控涂层及其制造方法

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