CN110229598A - 降温涂层及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了降温涂层及其制备方法和应用，包括底层、中间层和面层，底层为改性无溶剂封闭防水涂料；按重量百分比计，中间层包括聚氨酯树脂20‑50％和功能性材料50‑80％；按重量百分比计，面层包括：有机无机杂化树脂40‑70％，反射钛白5‑20％、反射黑颜料1‑5％、远红外辐射微粉3‑10％和溶剂5‑15％。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)增强无砟轨道板混凝土正拉强度50％以上；(2)在酷热日光下，可降低混凝土表面温度15℃以上；(3)可降低混凝土上下表面温差10℃以上；(4)类水泥色的近红外反射率达到80％以上；(5)涂层具有本征自清洁性能，不会产生明显的衰减；(6)涂层的耐老化性能极强，户外使用年限达30年以上；(7)采用相变控温设计，智能调控被保护物温度。

Description

降温涂层及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于涂层技术领域，涉及一种具有混凝土增强、相变智能控温、热量阻隔、反射辐射、自清洁和超耐候抗老化等功能的涂层，具体为降温涂层及其制备方法和应用。
背景技术
我国高速铁路的规划范围横跨南北，纵横东西，高速路线所处的地区气候条件较为复杂。由地表温度图可知，大部分高铁在夏季高温下运行，特别是40℃以上高温持续1周以上，在环境高温产生的温度应力和列车荷载冲击耦合作用下易造成部分无砟轨道板出现翘曲变形、开裂等情况，成为高铁长期的安全运行的隐患。目前无砟轨道板表面并没有采取防护措施来降低温度，而且现有的混凝土防护涂料在寿命、性能等方面无法满足高铁无砟轨道板的防护需求。为解决目前高铁无砟轨道面临的问题，可对既有轨道采用涂覆防护涂层，降低混凝土表面温度峰值，缩小混凝土上下表面的温度差，减小混凝土结构温差应力对无砟轨道的作用，从而保证无砟轨道高温条件下的稳定性，提高其服役性能。
发明内容
解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，获得一种具有混凝土增强、相变智能控温、热量阻隔、反射辐射、自清洁和超耐候抗老化等功能的涂层，以减小混凝土结构温差应力对无砟轨道的作用，从而保证无砟轨道高温条件下的稳定性，提高其服役性能，本发明提供了降温涂层及其制备方法和应用。
技术方案：降温涂层，包括底层、中间层和面层，底层为改性无溶剂封闭防水涂料；按重量百分比计，中间层包括聚氨酯树脂20-50％和功能性材料50-80％；按重量百分比计，面层包括：有机无机杂化树脂40-70％，反射钛白5-20％、反射黑颜料1-5％、远红外辐射微粉3-10％和溶剂5-15％。
优选的，涂层各层厚度为：底层40-100μm，中间层200-1000μm，面层60-100μm。
优选的，所述改性无溶剂封闭防水涂料为小分子环氧制备的高渗透型混凝土封闭涂料。
优选的，按重量百分比计，所述功能性材料包括：超细相变粉体30-70％，气凝胶粉体2-8％和空心微球15-40％。
进一步的，超细相变粉体为相变温度40-50℃的微胶囊。
优选的，按重量百分比计，所述有机无机杂化树脂包括金属硅酸盐，硅氧烷链段所占比例分别为10-15％和5-10％。
优选的，所述反射黑颜料是一种具有高近红外反射率的含苝系膜的黑颜料。
优选的，所述远红外辐射微粉为高温陶瓷远红外辐射粉末。
以上任一所述降温涂层的制备方法，包含以下步骤：
(1)底漆制备：将小分子环氧树脂、活性稀释剂、混凝土润湿剂按比例混合，转速300-500rpm，分散10-15min；
(2)中间漆制备：将聚氨酯树脂、溶剂和助剂混合，低速搅拌后加入功能性材料，转速300-500rpm，分散30-50min；
(3)面漆制备：将有机无机杂化树脂、溶剂和助剂混合，低速搅拌后加入功能性材料，使用卧式砂磨机研磨至少1遍，再次加入上述助剂和溶剂并低速搅拌；
(4)处理混凝土表面后施工底漆，形成底层，底漆涂装完30min-60min后施工中间漆，形成中间层，中间漆涂装完30min-60min后即可施工面漆，形成面层。
以上任一所述降温涂层在高铁无砟轨道板中的应用。
以上任一所述降温涂层在大型场馆建筑、住宅仓库或船舶车辆的降温节能保护涂装中的应用。
本发明所述降温涂层的作用原理在于：涂层由底层、中间层和面层构成，其功能互补，相辅相成，共同实现涂层整体的多功能性特征。底层功能特点为混凝土增强，用于提高混凝土正拉粘结强度，且可在潮湿的轨道板表面使用；中间层功能特点为相变控温和热量阻隔，作为材料主体赋予整个涂层柔韧性、隔热和相变控温的特点；面层功能特点为太阳热反射辐射、自清洁和超长耐候性，具有超高的太阳热反射系数和半球发射率。
有益效果：(1)增强无砟轨道板混凝土正拉强度50％以上；(2)在酷热日光下，可降低混凝土表面温度15℃以上；(3)可降低混凝土上下表面温差10℃以上；(4)类水泥色的近红外反射率达到80％以上；(5)涂层具有本征自清洁性能，不会产生明显的衰减；(6)涂层的耐老化性能极强，户外使用年限可达30年以上；(7)采用相变控温设计，智能调控被保护物温度。
附图说明
图1是实施例1中涂覆本发明所述降温涂层的高铁无砟轨道板结构示意图；
其中，1为涂覆降温涂层区域，2为未涂覆降温涂层区域。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
根据所述的涂料的化学成分配制的高铁无砟轨道板的多功能智能降温复合涂层，按照图1所示涂装于1：1的高铁无砟轨道板模型上。在日光照射下进行降温测试，结果表明未涂装轨道板上下的平均温差25℃，表面平均温度60℃。涂装涂层后轨道板表面平均温度44℃，降低表面温度16℃。上下表面温差为12℃，降低上下表面温差13℃。
另外，未涂涂层的混凝土正拉平均粘结强度为0.97MPa，有涂层覆盖的混凝土正拉平均粘结强度为3.23MPa，涂层增强轨道板表面正拉粘结强度233％。混凝土样板经5000小时QUV测试后，涂层完好，未出现起泡、开裂、脱落等现象，涂层附着力降低幅度未超过20％。

Claims (10)

1.降温涂层，包括底层、中间层和面层，其特征在于，底层为改性无溶剂封闭防水涂料；按重量百分比计，中间层包括聚氨酯树脂20-50％和功能性材料50-80％；按重量百分比计，面层包括：有机无机杂化树脂40-70％，反射钛白5-20％、反射黑颜料1-5％、远红外辐射微粉3-10％和溶剂5-15％。
2.根据权利要求1所述的降温涂层，其特征在于，涂层各层厚度为：底层40-100μm，中间层200-1000μm，面层60-100μm。
3.根据权利要求1所述的降温涂层，其特征在于，所述改性无溶剂封闭防水涂料为小分子液体环氧类封闭涂料。
4.根据权利要求1所述的降温涂层，其特征在于，按重量百分比计，所述功能性材料包括：超细相变粉体30-70％，气凝胶粉体2-8％和空心微球15-40％。
5.根据权利要求4所述的降温涂层，其特征在于，超细相变粉体为相变温度40-50℃的微胶囊。
6.根据权利要求1所述的降温涂层，其特征在于，按重量百分比计，所述有机无机杂化树脂包括金属硅酸盐，硅氧烷链段所占比例分别为10-15％和5-10％。
7.根据权利要求1所述的降温涂层，其特征在于，所述反射黑颜料是一种具有高近红外反射率的含苝系膜的黑颜料。
8.根据权利要求1所述的降温涂层，其特征在于，所述远红外辐射微粉为高温陶瓷远红外辐射粉末。
9.权利要求1-8任一所述降温涂层的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)底漆制备：将小分子环氧树脂、活性稀释剂、混凝土润湿剂按比例混合，转速300-500rpm，分散10-15min；
(2)中间漆制备：将聚氨酯树脂、溶剂和助剂混合，低速搅拌后加入功能性材料，转速300-500rpm，分散30-50min；
(3)面漆制备：将有机无机杂化树脂、溶剂和助剂混合，低速搅拌后加入功能性材料，使用卧式砂磨机研磨至少1遍，再次加入上述助剂和溶剂并低速搅拌；
(4)处理混凝土表面后施工底漆，形成底层，底漆涂装完30min-60min后施工中间漆，形成中间层，中间漆涂装完30min-60min后即可施工面漆，形成面层。
10.权利要求1-8任一所述降温涂层在高铁无砟轨道板、大型场馆建筑、住宅仓库或船舶车辆的降温节能保护涂装中的应用。
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