CN110964414A - 一种蒸发式散热降温智能涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

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黄永浩
户华文
全海燕
罗品
梁耀恒
钟碧琪
朱武青
王晓文
陈东初
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    • C09D167/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones

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Abstract

本发明属于功能环保新材料领域，具体公开了一种蒸发式散热降温智能涂料及其制备方法与应用。所述蒸发式散热降温智能涂料包括以下质量分数的组分：钛酸四丁酯5‑30％、乳酸2‑10％、有机溶剂10‑20％、水40‑83％、水性聚氨酯1‑5％。涂料可以将太阳光辐射能转化为化学能，将涂料涂层转化为超亲水状态，最大化水分在涂层表面的铺展及流平，充分发挥蒸发降温的作用，可实现温度降低4‑8℃。本发明所涉及的这种可用于建筑外墙的蒸发式散热降温智能涂料有希望解决建筑的被动蒸发降温设计及应用难题。

Description

一种蒸发式散热降温智能涂料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于功能环保新材料领域，具体涉及一种蒸发式散热降温智能涂料及其制备方法与应用。
技术背景
建筑的被动蒸发降温是城市规划、小区规划和建筑设计中极为实用的设计技术之一，它既可以调节城市微气候，降低热岛强度，改善建筑物理环境，又可以大大降低建筑的空调能耗，是经济有效、一劳永逸的最佳选择。但是，从应用角度来看，被动蒸发降温作为一门设计技术，需要简单直接，便于规划师、建筑师使用。水分蒸发降温是一种普通的自然现象，而利用水分蒸发降温原理，实现建筑物围护结构的降温则是一项令人兴奋不已的被动建筑技术。建筑蒸发冷却降温是基于蒸发冷却现象实现建筑围护结构被动式降温的技术。这一技术的理论核心是水分的蒸发消耗大量的太阳能量，以减少传入建筑物的热量。无论从理论研究还是实验研究都可看出，蒸发冷却技术作为一种出色的建筑防热方法，已引起了建筑技术领域的极大兴趣。占据全球十分之一能源消耗的空间制冷也给环境带来了糟糕的影响。仅2016年，它便造成了1045公吨的二氧化碳排放。根据国际能源署的估计，到2050年，制冷在全球总能源需求中的占比将攀升到37％。空调设备运作所依靠的氢氟烃(HFC)制冷剂对环境尤为有害。虽然氢氟烃只占温室气体排放量的1％，但它的破坏功力确是二氧化碳的数千倍。
在当今能源紧张和人们追求未来可持续人工环境控制的情况下，找到一种安全、环保、低成本、易施工的可用于建筑外墙的蒸发式散热降温智能涂料是亟待解决的问题。
发明内容
为解决现有技术问题，本发明的首要目的在于提供一种蒸发式散热降温智能涂料。
本发明另一目的在于提供一种上述蒸发式散热降温智能涂料的制备方法；
本发明再一目的在于提供上述蒸发式散热降温智能涂料在建筑外墙中的应用。
本发明再一目的在于提供一种由上述蒸发式散热降温智能涂料制备得到的蒸发式散热降温智能涂层。
为实现以上目的，本发明采用了以下技术方案:
一种蒸发式散热降温智能涂料，其包括以下质量分数的组分：
Figure BDA0002284436110000021
所述有机溶剂为乙醇、异丙醇和甲醇中的至少一种。所述水性聚氨酯为非离子型水性聚氨酯。
一种上述蒸发式散热降温智能涂料的制备方法，具体步骤为：
将乳酸、有机溶剂和水混合均匀后，再加入钛酸四丁酯并进行搅拌反应，反应完成后加入水性聚氨酯，混合后得到蒸发式散热降温智能涂料。
所述混合均匀优选为在50-80℃进行；所述搅拌反应优选为在50-80℃反应2-12小时。
上述蒸发式散热降温智能涂料在建筑外墙中的应用。优选地，所述建筑外墙为玻璃、陶瓷、石材、木制品、或塑料等材料外墙及围护。
一种蒸发式散热降温智能涂层，通过上述涂料制备得到，具体为将蒸发式散热降温智能涂料涂覆在建筑外墙中，干燥后即得到蒸发式散热降温智能涂层。
所述蒸发式散热降温智能涂层厚度为0.1～10μm。
本发明的有益效果：
本发明涉及一种安全、环保、低成本、易施工的可用于建筑外墙的蒸发式散热降温智能涂料的制备，本发明制得的涂料经风干成涂层后，经阳光照射，可以将太阳光辐射能转化为化学能，使涂层转化为超亲水状态，水分在涂层表面最大化铺展及流平，充分发挥蒸发降温的作用。图1为本发明的散热机理图。本发明所涉及的这种可用于建筑外墙的蒸发式散热降温智能涂料有希望解决建筑的被动蒸发降温设计及应用难题。
附图说明
图1为本发明的散热机理图。
图2(a)为实施例1中载玻片基于喷雾处理，涂覆功能纳米涂层前后的表面润湿性对比情况图，(b)为实施例1中光照处理的空白载玻片表面对水接触角的光学照片，(c)为实施例1中光照处理的功能纳米涂层改性载玻片表面对水接触角的光学照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步的描述和说明，但不限制本发明的使用范围和应用范围。
非离子水性聚氨酯购买于广州冠志新材料科技有限公司，型号PU-608。
实施例1
在反应容器中加入5g乳酸，10g乙醇，75g水，开始搅拌和加热，升温至60℃，再滴加10g钛酸四丁酯于反应容器中，继续保持60℃搅拌反应8h，得到超亲水涂料。在上述制备得到的超亲水涂料中加入1％的非离子水性聚氨酯粘合剂，混合均匀后涂抹在载玻片上，干燥后得到蒸发式散热降温智能涂层。经过太阳光(紫外线UVA强度为1.0mW/cm2)照射30分钟后，得到超亲水散热涂层(3～5μm)。以不经任何处理的载玻片为空白组。
图2(a)为实施例1中所得涂覆有功能纳米涂层前后的载玻片表面润湿性对比情况(左边为光照处理的空白未处理表面，右边为光照处理的涂有功能纳米涂层表面)，(b)为光照处理的空白载玻片表面对水接触角的光学照片(接触角测量为37o)，(c)光照处理的功能纳米涂层改性载玻片表面对水接触角的光学照片(接触角为0o)。
实施例2
在反应容器中加入5g乳酸，10g乙醇，75g水，开始搅拌和加热，升温至60℃，再滴加10g钛酸四丁酯于反应容器中，继续保持60℃搅拌反应8h，得到超亲水涂料。在上述制备得到的超亲水涂料中加入1％的非离子水性聚氨酯粘合剂，混合均匀后涂抹在全玻璃覆盖的建筑模型上，干燥后形成蒸发式散热降温智能涂层。经过太阳光(紫外线UVA强度为1.0mW/cm2)照射30分钟，得到超亲水散热涂层(5～10μm)。在照射过程中，疏水的玻璃表面会转变为超亲水，从而在空气流动中最大程度的发挥蒸发散热降温的作用，降温效果明显，两个相同的全玻璃覆盖建筑模型，在相同条件下，经智能蒸发式降温涂料处理的建筑模型与未处理的建筑模型比较，可实现温度降低4-8℃。
实施例3
在反应容器中加入8g乳酸，20g乙醇，52g水，开始搅拌和加热，升温至80℃，再滴加20g钛酸四丁酯于反应容器中，继续保持80℃搅拌反应12h，得到超亲水涂料。在上述制备得到的超亲水涂料中加入1％的非离子型水性聚氨酯，混合均匀后喷涂在木质板的建筑模型上，干燥后形成蒸发式散热降温智能涂层。经过阳光(紫外线UVA强度为1.0mW/cm2)照射30分钟，得到超亲水散热涂层(3～5μm)。成型过程中，疏水木质板表面转变为超亲水，从而在空气流动中最大程度的发挥蒸发散热降温的作用，降温效果明显，两个相同的木质板建筑模型，在相同条件下，经智能蒸发式降温涂料处理的建筑模型与未处理的建筑模型比较，可实现温度降低4-8℃。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种蒸发式散热降温智能涂料，其特征在于包括以下质量分数的组分：钛酸四丁酯5-30％、乳酸2-10％、有机溶剂10-20％、水40-83％、水性聚氨酯1-5％。
2.根据权利要求1所述的蒸发式散热降温智能涂料，其特征在于：所述有机溶剂为乙醇、异丙醇和甲醇中的至少一种；所述水性聚氨酯为非离子型水性聚氨酯。
3.一种制备权利要求1或2所述的蒸发式散热降温智能涂料的方法，其特征在于包括以下步骤：
将乳酸、有机溶剂和水混合均匀后，再加入钛酸四丁酯并进行搅拌反应，反应完成后加入水性聚氨酯，混合后得到蒸发式散热降温智能涂料。
4.根据权利要求3所述的制备蒸发式散热降温智能涂料的方法，其特征在于：所述搅拌反应为在50-80℃反应2-12小时。
5.根据权利要求1或2所述的蒸发式散热降温智能涂料在建筑外墙中的应用。
6.一种蒸发式散热降温智能涂层，通过权利要求1或2所述的涂料制备得到，其特征在于具体为：将蒸发式散热降温智能涂料涂覆在建筑外墙中，干燥后即得到蒸发式散热降温智能涂层。
7.根据权利要求6所述的蒸发式散热降温智能涂层，其特征在于：所述蒸发式散热降温智能涂层厚度为0.1～10μm。
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