CN113881298A - 一种高性价比节能热辐射涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于功能涂料技术领域，具体涉及一种高性价比节能热辐射涂料，以重量份数计包括：去离子水20‑50份、成膜树脂乳液15～40份、纳米陶瓷颗粒7～12份、助剂4份、含有碳纳米管和炭黑颗粒的发热浆料10～40份，并且公开了该功能涂料的制备方法。上述热辐射涂料的工作电压为6‑36V，操作安全，发热功率达到600Wm‑2；通电后通过向外辐射红外线供暖，辐射波长范围为8‑15微米(对人体具有良好的理疗效果)；涂料在通电时可在表面添加保温材料，使其温度不会太高，防止人员烫伤；在断电后涂料内部的温度依然能保持一段时间，持续供暖。涂料的发热效率高达99％，比空调和地暖的发热效果更高，有利于低碳排放。

Description

一种高性价比节能热辐射涂料
技术领域
本发明属于功能涂料技术领域，具体涉及一种高性价比节能热辐射涂料，可广泛应用于建筑及设备供暖。
背景技术
建筑能耗目前已经占到国家总能耗的一半左右，要建设节约型和低碳排放型社会，实现建筑节能是最为有效的办法之一。在秋冬两季，供暖***是建筑能耗的主要部分，特别是我国北方地区，每年有5个月的供暖周期。无论是空调还是地暖，其耗电量都较高，特别是地暖，一次性投资较高。近年来，国际上成功研发发热涂料，其能直接将电能通过热辐射的方式转化为热能，具有发热效率高、碳排放低等优势，而且一次性投资较少。但是国产产品依然比较少，并且其中主要的发热材料石墨烯、碳纳米管和碳纤维等的添加量往往需要达到40％以上，导致成本较高，而且粘合剂乳液由于长时间处于高温及高低温循环过程，导致其老化较快，附着力不强，使用一段时间后容易出现脱离现象。另外，现有的发热涂料在长时间通电发热后表面温度过高，容易造成安全隐患，人员的烫伤。冬季供暖是一个巨大的市场，其对高性能、低成本、长使用寿命的导电发热涂料将是一个长期的需求，也是今后的趋势。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种高性价比节能热辐射涂料。该涂料的发热效果明显，工作电压为6-36V，操作安全，功率密度达到600Wm-2；其中主要的发热填料是价格便宜的炭黑和少量的碳纳米管，可大幅降低涂料的成本。该涂料工作时向外辐射红外线波长范围为8-15微米(具有良好的理疗效果)；发热效率高达99％，而且涂料中包含纳米空心陶瓷颗粒，可避免工作时涂料表面温度过高问题，同时在断电后依然能保持一定时间的温度持续供热。此涂料可广泛用于发热墙体、装饰窗帘和装饰画等，具有附着力强和使用寿命长等特点。另外该功能涂料为水性涂料，不含VOC，不含重金属，对人体和环境友好。
为了实现本发明目的，所采用的技术方案为：一种高性价比节能热辐射涂料，以质量份数计，包括以下原料：去离子水20-50份、成膜树脂乳液15～40份、颗粒尺寸为300-900nm且孔隙率为400-1000nm的陶瓷颗粒7～12份、助剂4份、发热浆料10～40份；
所述发热浆料为碳纳米管和炭黑颗粒的混合水溶剂分散液，所含碳纳米管质量浓度15％-35％，炭黑颗粒质量浓度10％-30％，另外含质量分数为2％的消泡剂；
炭黑的加入可以降低碳纳米管的含量，显著降低涂料成本。但是由于炭黑颗粒的成膜效果不如碳纳米管，如果炭黑份数过高，涂料干固过程总容易出现开裂现象(炭黑相当于“石子”，乳液则发挥“水泥”作用)，而碳纳米管的存在可发挥“钢筋”的作用，其具有较好的延展性能，避免涂料开裂。
作为优选，本发明所述发热浆料中所述碳纳米管的长径比为2-4，长度范围20-120um，包含单壁碳纳米管和多壁碳纳米管；炭黑尺寸为500-1200目，为水溶性炭黑。
进一步的，所述发热浆料的制备过程如下：
1)将消泡剂加入去离子水中，搅拌至消泡剂均匀溶解于去离子水中；
2)再缓慢加入碳纳米管，持续搅拌30±5min，搅拌速率800-1000rpm；
3)最后缓慢加入炭黑，持续搅拌2±0.5h，搅拌速率1000±200rpm，得到所述发热浆料。
上述方法制得的发热浆料中，碳纳米管和发热浆料均得到较好的分散，浆料均匀，利于发挥涂层的发热效果。
作为优选，本发明所述的发热浆料中消泡剂为：步骤1)所述消泡剂为：矿物油、聚醚、磷酸酯、硅油的一种或多种。
本发明所述热辐射涂料中的成膜树脂乳液为有机硅乳液和丙烯酸乳液的混合液，其中有机硅乳液质量含量20％-40％，有机硅乳液的固含量为45％，成膜树脂的玻璃化温度为10℃；丙烯酸乳液固含量为50±2％，玻璃化温度-10℃。采用两种玻璃化温度差异较大的乳液是为了涂料干燥后的干膜具有较好的变温稳定性，在-40℃-120℃温度范围内反复升降温保持良好的适应能力，使用寿命长。有机硅乳液的加入提升涂料在高温下的稳定性，而低玻璃化的丙烯酸树脂具有延展性能，在变温条件下避免涂料膜由于热胀冷缩导致的开裂问题。
本发明所述的陶瓷颗粒尺寸为300-900nm，具有中空结构，能实现较好的保温效果。热辐射涂料供暖的特点是依靠红外波辐射供暖，而不是接触式的导热方式供暖，所以不要求涂料自身温度太高，而且温度太高还容易造成安全隐患。加入空心纳米陶瓷颗粒的主要作用包含两个方面。首先，空心纳米陶瓷颗粒使得涂料自身的热阻升高，其中空部分成为有效的屏障，避免涂料工作时温度过高。另外，在断电后，由于空心纳米陶瓷的存在，使得涂料成为保温材料，其降温需要一个过程，在该过程中依然能保持一定的供暖能力，实现一定的节能能力。纳米陶瓷颗粒的尺寸也比较重要，尺寸太小不能很好的发挥增加热阻和保温的作用，而尺寸太大又会导致电阻过大，影响涂料的发热能力。经过反复试验后，发现300-900nm尺寸的纳米陶瓷颗粒效果最佳。
作为优选，本发明所述的助剂包括消泡剂、成膜剂、流平剂和增稠剂。按质量份数计，成膜剂1份，流平剂1份，消泡剂和增稠剂合计2份。更进一步优选，消泡剂主要成分为吐温，成膜剂主要成为异丁醇，流平剂主要成分为聚硅氧烷，增稠剂主要成分为羧甲基纤维素。
本发明所述的高性价比节能热辐射涂料的制备包括以下步骤：将陶瓷颗粒加入发热浆料中，同时缓慢加入助剂中的消泡剂，搅拌速度为800±200rpm，搅拌40±5min后加入成膜树脂乳液，并将搅拌速率降至400±50rpm，最后加入助剂的其它组分并继续搅拌1±0.5h，其中增稠剂最后添加，得到导电发热涂料。
本发明的高性价比节能热辐射涂料，其一种较佳的原料配比为：所述去离子水400克、成膜树脂乳液210克、纳米陶瓷颗粒100克(尺寸600nm)、消泡剂15克、成膜剂10克、流平剂10克、增稠剂5克、发热浆料250克；所述发热浆料为碳纳米管和炭黑颗粒的混合水溶剂分散液，含碳纳米管50克，炭黑颗粒70克，另外含5克消泡剂；成膜树脂乳液中含有机硅乳液60克，丙烯酸乳液150克。
本发明的有益效果是：(1)工作电压为6-36V，安全电压工作，发热功率达到600Wm-2；(2)涂料工作时向外辐射红外线波长范围为8-15微米(具有良好的理疗效果)；(3)发热效率高达99％，且涂料本身具有抑制自身温度过高和一定的保温效果，避免安全隐患并且实现节能效果；(4)通过对乳液的复配使用，使得涂料在较广的温度范围内具有高稳定性，具有附着力强、长期使用不开裂脱落及使用寿命长等特点；(5)另外该功能涂料为水性涂料，不含重金属，无毒环保，对人体和环境友好。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为本发明中所采用碳纳米管的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
碳纳米管购买于常州洪汇升纳米材料科技有限公司(牌号HCNT-100和HCNT-220)，炭黑购买于河南鸿顺化工有限公司(牌号N330)。
有机硅乳液的固含量为45％，成膜树脂的玻璃化温度为10℃；丙烯酸乳液固含量为50％，玻璃化温度-10℃；有机硅乳液购买于广州恩俊新材料科技有限公司(牌号为HC3009C)，丙烯酸溶液购买于德国巴斯夫公司(牌号为Joncryl95)。
实施例1
本实施例的热辐射涂料，以质量份数计，有以下原料制备：去离子水400克、成膜树脂乳液210克(其中有机硅乳液60克，丙烯酸乳液150克)、纳米陶瓷颗粒100克(尺寸600nm)、助剂40克(消泡剂15克，成膜剂10克，流平剂10克，增稠剂5克)、发热浆料250克。所述发热浆料为碳纳米管和炭黑颗粒的混合水溶剂分散液，含碳纳米管浓度50克，炭黑颗粒70克，另外含5克的消泡剂。
所述的发热浆料的制备过程如下，以质量份数计，取5克消泡剂加入去离子水中，搅拌5min实现消泡剂均匀溶解于125份去离子水中，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取50克碳纳米管(长径比2-4，长度为20-60un)加入上述溶液，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取70克炭黑(尺寸为800目)缓慢加入上述溶液中，持续搅拌2h，搅拌速率1000rpm，得到发热浆料。
所述热辐射涂料样品制备包括以下步骤：以质量份数计，将400克去离子水和100克纳米陶瓷颗粒(尺寸为600-1000nm)加入250克发热浆料中，同时缓慢加入15克消泡剂，搅拌速度为800rpm，搅拌40min后加入210克乳液，将搅拌速率降至400rpm，加入其他助剂(10克成膜剂，10克流平剂，5克增稠剂)并继续搅拌1h(其中增稠剂最后加)，得到导电发热涂料。
对比例1
在实施例1热辐射涂料的基础上，将发热浆料中的碳纳米管份数改为38克，去离子水改为137克，其他条件不变。
对比例2
在实施例1热辐射涂料的基础上，将发热浆料中的碳纳米管份数改为80克，去离子水改为95克，其他条件不变。
对比例3
在实施例1热辐射涂料的基础上，将发热浆料中的炭黑改为25克，去离子水改为170克，其他条件不变。
对比例4
在实施例1热辐射涂料的基础上，将发热浆料中的炭黑改为75克，去离子水改为120克，其他条件不变。
对比例5
在实施例1热辐射涂料的基础上，将发热浆料中的炭黑的尺寸改为500目，其他条件不变。
对比例6
在实施例1热辐射涂料的基础上，将发热浆料中的炭黑尺寸改为1200目，其他条件不变。
对比例7
在实施例1热辐射涂料的基础上，将发热浆料中的炭黑改为石墨烯，其他条件不变。
对比例8
在实施例1热辐射涂料的基础上，将发热浆料中的炭黑改为石墨烯，其他条件不变。
对比例9
在实施例1热辐射涂料的基础上，将发热浆料中的炭黑改为导电石墨，其他条件不变。
实施例2
本实施例的热辐射涂料，以质量份数计，有以下原料制备：去离子水400份、乳液210克(其中有机硅树脂60克)、纳米陶瓷颗粒100克(尺寸600nm)、助剂40克(消泡剂15克，成膜剂10克，流平剂10克，增稠剂5克)、发热浆料100克。所述发热浆料为碳纳米管和炭黑颗粒的混合水溶剂分散液，所含碳纳米管为20克，炭黑颗粒28克，另外含2克的消泡剂。
所述的发热浆料的制备过程如下，以质量份数计，取2克消泡剂加入去离子水中，搅拌5min实现消泡剂均匀溶解于50克去离子水中，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取20克碳纳米管(长径比2-4，长度为20-60un)加入上述溶液，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取28克炭黑(尺寸为800目)缓慢加入上述溶液中，持续搅拌2h，搅拌速率1000rpm，得到发热浆料。
所述热辐射涂料样品制备包括以下步骤：以质量份数计，将400克去离子水和100克纳米陶瓷颗粒(尺寸为600nm)加入100克发热浆料中，同时缓慢加入15克消泡剂，搅拌速度为800rpm，搅拌40min后加入210克乳液，将搅拌速率降至400rpm，加入其他助剂(10克成膜剂，10克流平剂，5克增稠剂)并继续搅拌1h(其中增稠剂最后加)，得到导电发热涂料。
实施例3
本实施例的热辐射涂料，以质量份数计，有以下原料制备：去离子水400克、乳液210克(其中有机硅树脂60克)、纳米陶瓷颗粒100克(尺寸600nm)、助剂40克(消泡剂15克，成膜剂10克，流平剂10克，增稠剂5克)、发热浆料400克。所述发热浆料为碳纳米管和炭黑颗粒的混合水溶剂分散液，所含碳纳米管80克，炭黑颗粒112克，另外含8克的消泡剂。
所述的发热浆料的制备过程如下，以质量份数计，取8克消泡剂加入去离子水中，搅拌5min实现消泡剂均匀溶解于200克去离子水中，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取80克碳纳米管(长径比2-4，长度为20-60un)加入上述溶液，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取112克炭黑(尺寸为800目)缓慢加入上述溶液中，持续搅拌2h，搅拌速率1000rpm，得到发热浆料。
所述热辐射涂料样品制备包括以下步骤：以质量份数计，将400克去离子水和100克纳米陶瓷颗粒(尺寸为600-1000nm)加入400克发热浆料中，同时缓慢加入15克消泡剂，搅拌速度为800rpm，搅拌40min后加入210克乳液，将搅拌速率降至400rpm，加入其他助剂(10克成膜剂，10克流平剂，5克增稠剂)并继续搅拌1h(其中增稠剂最后加)，得到导电发热涂料。
实施例4
本实施例的热辐射涂料，以质量份数计，有以下原料制备：去离子水400克、乳液150克(其中有机硅树脂60克)、纳米陶瓷颗粒100克(尺寸600nm)、助剂40克(消泡剂15克，成膜剂10克，流平剂10克，增稠剂5克)、发热浆料250克。所述发热浆料为碳纳米管和炭黑颗粒的混合水溶剂分散液，所含碳纳米管50克，炭黑颗粒70克，另外含5克的消泡剂。
所述的发热浆料的制备过程如下，以质量份数计，取5克消泡剂加入去离子水中，搅拌5min实现消泡剂均匀溶解于125克去离子水中，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取50克碳纳米管(长径比2-4，长度为80-120un)加入上述溶液，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取70克炭黑(尺寸为800目)缓慢加入上述溶液中，持续搅拌2h，搅拌速率1000rpm，得到发热浆料。
所述热辐射涂料样品制备包括以下步骤：以质量份数计，将400克去离子水和100克纳米陶瓷颗粒(尺寸为600nm)加入250克发热浆料中，同时缓慢加入15克消泡剂，搅拌速度为800rpm，搅拌40min后加入210克乳液，将搅拌速率降至400rpm，加入其他助剂(10克成膜剂，10克流平剂，5克增稠剂)并继续搅拌1h(其中增稠剂最后加)，得到导电发热涂料。
实施例5
本实施例的热辐射涂料，以质量份数计，有以下原料制备：去离子水400克、成膜树脂乳液400克(其中有机硅乳液60克)、纳米陶瓷颗粒100克(尺寸600nm)、助剂40克(消泡剂15克，成膜剂10克，流平剂10克，增稠剂5克)、发热浆料250克。所述发热浆料为碳纳米管和炭黑颗粒的混合水溶剂分散液，含碳纳米管浓度50克，炭黑颗粒70克，另外含5克的消泡剂。
所述的发热浆料的制备过程如下，以质量份数计，取5克消泡剂加入去离子水中，搅拌5min实现消泡剂均匀溶解于125克去离子水中，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取50克碳纳米管(长径比2-4，长度为20-60un)加入上述溶液，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取70克炭黑(尺寸为800目)缓慢加入上述溶液中，持续搅拌2h，搅拌速率1000rpm，得到发热浆料。
所述热辐射涂料样品制备包括以下步骤：以质量份数计，将400克去离子水和100克纳米陶瓷颗粒(尺寸为600nm)加入250克发热浆料中，同时缓慢加入15克消泡剂，搅拌速度为800rpm，搅拌40min后加入400克乳液，将搅拌速率降至400rpm，加入其他助剂(10克成膜剂，10克流平剂，5克增稠剂)并继续搅拌1h(其中增稠剂最后加)，得到导电发热涂料。
实施例6
本实施例的热辐射涂料，以质量份数计，有以下原料制备：去离子水400克、乳液210克(其中有机硅树脂60克)、纳米陶瓷颗粒70克(尺寸600nm)、助剂40克(消泡剂15克，成膜剂10克，流平剂10克，增稠剂5克)、发热浆料250克。所述发热浆料为碳纳米管和炭黑颗粒的混合水溶剂分散液，含碳纳米管浓度50克，炭黑颗粒70克，另外含5克的消泡剂。
所述的发热浆料的制备过程如下，以质量份数计，取5克消泡剂加入去离子水中，搅拌5min实现消泡剂均匀溶解于125克去离子水中，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取50克碳纳米管(长径比2-4，长度为20-60un)加入上述溶液，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取70克炭黑(尺寸为800目)缓慢加入上述溶液中，持续搅拌2h，搅拌速率1000rpm，得到发热浆料。
所述热辐射涂料样品制备包括以下步骤：以质量份数计，将400克去离子水和70克纳米陶瓷颗粒(尺寸为600nm)加入250克发热浆料中，同时缓慢加入15克消泡剂，搅拌速度为800rpm，搅拌40min后加入210克乳液，将搅拌速率降至400rpm，加入其他助剂(10克成膜剂，10克流平剂，5克增稠剂)并继续搅拌1h(其中增稠剂最后加)，得到导电发热涂料。
实施例7
本实施例的热辐射涂料，以质量份数计，有以下原料制备：去离子水400克、乳液210克(其中有机硅树脂60克)、纳米陶瓷颗粒120克(尺寸600nm)、助剂40克(消泡剂15克，成膜剂10克，流平剂10克，增稠剂5克)、发热浆料250克。所述发热浆料为碳纳米管和炭黑颗粒的混合水溶剂分散液，含碳纳米管浓度50克，炭黑颗粒70克，另外含5克的消泡剂。
所述的发热浆料的制备过程如下，以质量份数计，取5克消泡剂加入去离子水中，搅拌5min实现消泡剂均匀溶解于125克去离子水中，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取50克碳纳米管(长径比2-4，长度为20-60un)加入上述溶液，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取70克炭黑(尺寸为800目)缓慢加入上述溶液中，持续搅拌2h，搅拌速率1000rpm，得到发热浆料。
所述热辐射涂料样品制备包括以下步骤：以质量份数计，将400克去离子水和120克纳米陶瓷颗粒(尺寸为600nm)加入250克发热浆料中，同时缓慢加入15克消泡剂，搅拌速度为800rpm，搅拌40min后加入210克乳液，将搅拌速率降至400rpm，加入其他助剂(10克成膜剂，10克流平剂，5克增稠剂)并继续搅拌1h(其中增稠剂最后加)，得到导电发热涂料。
实施例8
本实施例的热辐射涂料，以质量份数计，有以下原料制备：去离子水400克、乳液210克(其中有机硅树脂60克)、纳米陶瓷颗粒100克(尺寸300nm)、助剂40克(消泡剂15克，成膜剂10克，流平剂10克，增稠剂5克)、发热浆料250克。所述发热浆料为碳纳米管和炭黑颗粒的混合水溶剂分散液，含碳纳米管浓度50克，炭黑颗粒70克，另外含5克的消泡剂。
所述的发热浆料的制备过程如下，以质量份数计，取5克消泡剂加入去离子水中，搅拌5min实现消泡剂均匀溶解于125克去离子水中，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取50克碳纳米管(长径比2-4，长度为20-60un)加入上述溶液，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取70克炭黑(尺寸为800目)缓慢加入上述溶液中，持续搅拌2h，搅拌速率1000rpm，得到发热浆料。
所述热辐射涂料样品制备包括以下步骤：以质量份数计，将400克去离子水和100克纳米陶瓷颗粒(尺寸为300nm)加入250克发热浆料中，同时缓慢加入15克消泡剂，搅拌速度为800rpm，搅拌40min后加入210克乳液，将搅拌速率降至400rpm，加入其他助剂(10克成膜剂，10克流平剂，5克增稠剂)并继续搅拌1h(其中增稠剂最后加)，得到导电发热涂料。
实施例9
本实施例的热辐射涂料，以质量份数计，有以下原料制备：去离子水400克、乳液210克(其中有机硅树脂60克)、纳米陶瓷颗粒100克(尺寸900nm)、助剂40克(消泡剂15克，成膜剂10克，流平剂10克，增稠剂5克)、发热浆料250克。所述发热浆料为碳纳米管和炭黑颗粒的混合水溶剂分散液，含碳纳米管浓度50克，炭黑颗粒70克，另外含5克的消泡剂。
所述的发热浆料的制备过程如下，以质量份数计，取5克消泡剂加入去离子水中，搅拌5min实现消泡剂均匀溶解于125克去离子水中，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取50克碳纳米管(长径比2-4，长度为20-60un)加入上述溶液，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取70克炭黑(尺寸为800目)缓慢加入上述溶液中，持续搅拌2h，搅拌速率1000rpm，得到发热浆料。
所述热辐射涂料样品制备包括以下步骤：以质量份数计，将400克去离子水和100克纳米陶瓷颗粒(尺寸为900nm)加入250克发热浆料中，同时缓慢加入15克消泡剂，搅拌速度为800rpm，搅拌40min后加入210克乳液，将搅拌速率降至400rpm，加入其他助剂(10克成膜剂，10克流平剂，5克增稠剂)并继续搅拌1h(其中增稠剂最后加)，得到导电发热涂料。
实施例10
本实施例的热辐射涂料，以质量份数计，有以下原料制备：去离子水400克、乳液210克(其中有机硅树脂80克)、纳米陶瓷颗粒100克(尺寸900nm)、助剂40克(消泡剂15克，成膜剂10克，流平剂10克，增稠剂5克)、发热浆料250克。所述发热浆料为碳纳米管和炭黑颗粒的混合水溶剂分散液，含碳纳米管浓度50克，炭黑颗粒70克，另外含5克的消泡剂。
所述的发热浆料的制备过程如下，以质量份数计，取5克消泡剂加入去离子水中，搅拌5min实现消泡剂均匀溶解于125克去离子水中，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取50克碳纳米管(长径比2-4，长度为20-60un)加入上述溶液，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取70克炭黑(尺寸为800目)缓慢加入上述溶液中，持续搅拌2h，搅拌速率1000rpm，得到发热浆料。
所述热辐射涂料样品制备包括以下步骤：以质量份数计，将400克去离子水和100克纳米陶瓷颗粒(尺寸为900nm)加入250克发热浆料中，同时缓慢加入15克消泡剂，搅拌速度为800rpm，搅拌40min后加入210克乳液，将搅拌速率降至400rpm，加入其他助剂(10克成膜剂，10克流平剂，5克增稠剂)并继续搅拌1h(其中增稠剂最后加)，得到导电发热涂料。
实施例11
本实施例的热辐射涂料，以质量份数计，有以下原料制备：去离子水400克、乳液210克(其中有机硅树脂210克)、纳米陶瓷颗粒100克(尺寸900nm)、助剂40克(消泡剂15克，成膜剂10克，流平剂10克，增稠剂5克)、发热浆料250克。所述发热浆料为碳纳米管和炭黑颗粒的混合水溶剂分散液，含碳纳米管浓度50克，炭黑颗粒70克，另外含5克的消泡剂。
所述的发热浆料的制备过程如下，以质量份数计，取5克消泡剂加入去离子水中，搅拌5min实现消泡剂均匀溶解于125克去离子水中，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取50克碳纳米管(长径比2-4，长度为20-60un)加入上述溶液，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取70克炭黑(尺寸为800目)缓慢加入上述溶液中，持续搅拌2h，搅拌速率1000rpm，得到发热浆料。
所述热辐射涂料样品制备包括以下步骤：以质量份数计，将400克去离子水和100克纳米陶瓷颗粒(尺寸为900nm)加入250克发热浆料中，同时缓慢加入15克消泡剂，搅拌速度为800rpm，搅拌40min后加入210克乳液，将搅拌速率降至400rpm，加入其他助剂(10克成膜剂，10克流平剂，5克增稠剂)并继续搅拌1h(其中增稠剂最后加)，得到导电发热涂料。
实施例12
本实施例的热辐射涂料，以质量份数计，有以下原料制备：去离子水400克、乳液210克(其中丙烯酸树脂210克)、纳米陶瓷颗粒100克(尺寸900nm)、助剂40克(消泡剂15克，成膜剂10克，流平剂10克，增稠剂5克)、发热浆料250克。所述发热浆料为碳纳米管和炭黑颗粒的混合水溶剂分散液，含碳纳米管浓度50克，炭黑颗粒70克，另外含5克的消泡剂。
所述的发热浆料的制备过程如下，以质量份数计，取5克消泡剂加入去离子水中，搅拌5min实现消泡剂均匀溶解于125克去离子水中，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取50克碳纳米管(长径比2-4，长度为20-60un)加入上述溶液，持续搅拌30min，搅拌速率1000rpm；称取70克炭黑(尺寸为800目)缓慢加入上述溶液中，持续搅拌2h，搅拌速率1000rpm，得到发热浆料。
所述热辐射涂料样品制备包括以下步骤：以质量份数计，将400克去离子水和100克纳米陶瓷颗粒(尺寸为900nm)加入250克发热浆料中，同时缓慢加入15克消泡剂，搅拌速度为800rpm，搅拌40min后加入210克乳液，将搅拌速率降至400rpm，加入其他助剂(10克成膜剂，10克流平剂，5克增稠剂)并继续搅拌1h(其中增稠剂最后加)，得到导电发热涂料。
上述对比例和实施例制备的热辐射涂料样品的性能测试结果见表1和表2。
表1对比例中制备的热辐射涂料样品的性能。
Figure BDA0003311854210000141
Figure BDA0003311854210000151
将炭黑改为相同重量的石墨烯、石墨或导电炭黑后，样品的功率密度增长不明显，但是价格成本却显著增长。
表2实施例中制备的热辐射涂料样品的性能。
Figure BDA0003311854210000152
当完全采用有机硅乳液时，功率密度稍有下降，但是表面出现较多细小裂痕，同时成本提高20％。当完全采用丙烯酸乳液时，功率密度显著下降，这是因为丙烯酸树脂耐热能力较差，同时其比热容较高，使得升高其自身温度耗费过多热量。因此，有机硅乳液和丙烯酸乳液之间存在协同作用，对提升样品功率密度及性价比具有重要意义。
表3上述实施例制备的功能涂料的物化性能
Figure BDA0003311854210000161
上表可以看到本发明的涂料各项性能优异，完全符合国家相关标准，且节能环保。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种高性价比节能热辐射涂料，其特征在于：以重量份数计，包括以下原料：去离子水20-50份、成膜树脂乳液15～40份、颗粒尺寸为300-900nm且孔隙率为400-1000nm的陶瓷颗粒7～12份、助剂4份、发热浆料10～40份；
所述发热浆料为碳纳米管和炭黑颗粒的混合水溶剂分散液，所含碳纳米管质量浓度15％-35％，炭黑颗粒质量浓度10％-30％，另外含质量分数为2％的消泡剂；
所述成膜树脂乳液为有机硅乳液和丙烯酸乳液的混合液，其中有机硅乳液质量含量20％-40％，有机硅乳液的固含量为45％，成膜树脂的玻璃化温度为10℃；丙烯酸乳液固含量为50±2％，成膜树脂的玻璃化温度-10℃。
2.根据权利要求1所述的高性价比节能热辐射涂料，其特征在于：所述碳纳米管的长径比为2-4，长度范围20-120um，包含单壁碳纳米管和多壁碳纳米管；炭黑尺寸为500-1200目，为水溶性炭黑。
3.根据权利要求1所述的高性价比节能热辐射涂料，其特征在于：所述发热浆料的制备过程如下：
1)将消泡剂加入去离子水中，搅拌至消泡剂均匀溶解于去离子水中；
2)再缓慢加入碳纳米管，持续搅拌30±5min，搅拌速率800-1000rpm；
3)最后缓慢加入炭黑，持续搅拌2±0.5h，搅拌速率1000±200rpm，得到所述发热浆料。
4.根据权利要求3所述的高性价比节能热辐射涂料，其特征在于：步骤1)所述消泡剂为：矿物油、聚醚、磷酸酯、硅油的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的高性价比节能热辐射涂料，其特征在于：所述助剂包括消泡剂、成膜剂、流平剂和增稠剂；按质量份数计，成膜剂1份，流平剂1份，消泡剂和增稠剂合计2份。
6.根据权利要求5所述的高性价比节能热辐射涂料，其特征在于：所述助剂中的消泡剂为吐温，成膜剂为异丁醇，流平剂为聚硅氧烷，增稠剂为羧甲基纤维素。
7.根据权利要求5所述的高性价比节能热辐射涂料，其特征在于：所述去离子水400克、成膜树脂乳液210克、纳米陶瓷颗粒100克(尺寸600nm)、消泡剂15克、成膜剂10克、流平剂10克、增稠剂5克、发热浆料250克；所述发热浆料为碳纳米管和炭黑颗粒的混合水溶剂分散液，含碳纳米管50克，炭黑颗粒70克，另外含5克消泡剂；成膜树脂乳液中含有机硅乳液60克，丙烯酸乳液150克。
8.如权利要求5所述的高性价比节能热辐射涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将陶瓷颗粒加入发热浆料中，同时缓慢加入助剂中的消泡剂，搅拌速度为800±200rpm，搅拌40±5min后加入成膜树脂乳液，并将搅拌速率降至400±50rpm，最后加入助剂的其它组分并继续搅拌1±0.5h，其中增稠剂最后添加，得到导电发热涂料。
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