CN115260858B - 反射隔热涂料、反射隔热膜及其制备方法、隔热制品 - Google Patents

反射隔热涂料、反射隔热膜及其制备方法、隔热制品 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种反射隔热涂料、反射隔热膜及其制备方法、隔热制品。该反射隔热涂料的组分包括：65份～75份聚合物乳液、1份～20份改性钛酸钾晶须、5.0份～8.0份成膜助剂、0.01份～0.03份消泡剂、和0.01份～0.05份流平剂；所述聚合物乳液中的组分包括甲基丙烯酸甲酯‑丙烯酸丁酯‑甲基丙烯酸共聚物与中空二氧化钛粒子的复合物。该反射隔热涂料不仅具有优异的光反射率、低导热系数、还兼具优异的硬度、耐磨性和高耐侯性。

Description

反射隔热涂料、反射隔热膜及其制备方法、隔热制品
技术领域
本发明属于功能材料领域，具体涉及一种反射隔热涂料、反射隔热膜及其制备方法、隔热制品。
背景技术
建筑能耗在各种能源消耗类型中占有重要比重，尤其是日常采暖、制冷的能耗占比呈现出逐年上涨的趋势。日常采暖或制冷的能源浪费会间接导致环境污染，例如，制冷空调中的含氟制冷剂会破坏臭氧层，使过量的紫外辐射到达地面，造成地球气候异常、影响动植物生长、破坏生态的平衡等后果；冬季采暖设备所产生的含硫氮的污染物颗粒，造成严重的空气污杂，同时制冷设备和采暖设备所用的电能主要还是通过燃烧化学能火力发电所产生的，这个过程会产生大量的温室气体，导致全球温室效应加剧气候变暖形成恶性循环。
因此，建筑物在冬季的保温性和夏季的隔热性的提升将有重要意义。传统技术中常在建筑物或制品上设置隔热涂层，以降低隔热涂层两边环境的热交换效率，从而达到隔热兼保温的效果，但传统的隔热涂料仍难以满足人们对建筑越来越高的保温隔热要求。
因此，现有技术仍有待发展。
发明内容
基于此，本发明提供了一种反射隔热涂料、反射隔热膜及其制备方法、隔热制品，该反射隔热涂料兼具高反射率、低导电率、优异的力学性能和耐候性。
本发明的技术方案如下。
本发明的一个方面，提供一种反射隔热涂料，按照质量份数计，所述反射隔热涂料的组分包括：65份～75份聚合物乳液、1份～20份改性钛酸钾晶须、5.0份～8.0份成膜助剂、0.01份～0.03份消泡剂、和0.01份～0.05份流平剂；
所述聚合物乳液中的组分包括甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物与中空二氧化钛粒子的复合物。
在其中一些实施例中，所述聚合物乳液的质量份数为65份～72份，所述改性钛酸钾晶须的质量份数为5份～15份。
在其中一些实施例中，所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物与中空二氧化钛粒子的复合物具有以中空二氧化钛粒子为核、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物为壳的核-壳结构；和/或
在所述复合物中，所述中空二氧化钛粒子的质量为所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物的质量的0.5％～5％。
在其中一些实施例中，所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物中，甲基丙烯酸甲酯结构单元、丙烯酸丁酯结构单元和甲基丙烯酸结构单元的质量比为(40～50):(40～50):(1～10)；和/或
所述聚合物乳液的固含量为30％～40％。
在其中一些实施例中，所述改性钛酸钾晶须为硅烷偶联剂改性后的钛酸钾晶须；和/或
所述中空二氧化钛粒子的粒径为10nm～500nm。
在其中一些实施例中，按照质量份数计，所述反射隔热涂料的组分还包括0.03份～0.05份pH调节剂；和/或
所述反射隔热涂料的pH值为7～8。
本发明的另一方面，还提供上述反射隔热涂料的制备方法，包括如下步骤：
将所述聚合物乳液、所述改性钛酸钾晶须、所述成膜助剂、所述消泡剂、和所述流平剂混合，得到所述反射隔热涂料。
在其中一些实施例中，所述聚合物乳液的制备步骤包括如下步骤：
将中空二氧化钛粒子、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸和油性溶剂混合，得到混合液；
然后将混合液与引发剂混合，并进行聚合反应，得到所述聚合物乳液。
在其中一些实施例中，所述改性钛酸钾晶须的制备步骤包括如下步骤：
将硅烷偶联剂与无水乙醇混合并水解，得到溶液B；
将钛酸钾晶须、分散剂和乙醇混合，得到溶液C；
将所述溶液B和所述溶液C混合活化、干燥，得到改性钛酸钾晶须。
在其中一些实施例中，所述硅烷偶联剂的质量为所述钛酸钾晶须的质量的1％～5％；和/或
所述硅烷偶联剂包括KH-550、KH-560、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲基硅烷、十六烷基三甲基硅烷中的一种或多种。
在其中一些实施例中，所述中空二氧化钛的制备方法包括如下步骤：
将聚合物微球、二氧化钛前驱体和溶剂混合、然后水解、陈化、煅烧，得到所述中空二氧化钛。
在其中一些实施例中，所述聚合物微球的组分包括苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物；和/或
所述二氧化钛前驱体和所述聚合物微球的质量比为(3.5～7):1；和/或
所述煅烧的温度为500℃～800℃，时间为0.5h～3h；和/或
所述陈化的时间为12h～24h。
本发明的又一方面，提供一种反射隔热膜，所述反射隔热膜采用如上所述的反射隔热涂料制得。
本发明的又一方面，还提供一种反射隔热制品，所述反射隔热制品包括如上所述的反射隔热膜。
上述反射隔热涂料的组分包括特定配比的聚合物乳液、改性钛酸钾晶须、成膜助剂、消泡剂和流平剂，其中聚合物乳液中的组分包括甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物与中空二氧化钛粒子的复合物，二氧化钛粒子本身具有较高的折射率，且其中空结构充满空气，可进一步降低复合物的导热系数，与甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物复合后的复合物兼具讲好的光反射及隔热性能，同时，改性钛酸钾晶须具有独特的隧道结构，具有高强度、高硬度、高模量、高耐磨性、低导热率、高红外反射率、高耐热性等特点，通过各组分配体配合，使制得的反射隔热涂料不仅具有优异的光反射率、低导热系数、还兼具优异的硬度、耐磨性和高耐侯性。
上述反射隔热涂料具有较高的太阳光反射比、近红外反射比，制成的反射隔热膜能反射掉部分到达表面的太阳光或热，从而降低建筑物吸收的热量，达到隔热效果，而低导热系数能阻隔和降低热量的传导速度，达到保温效果，在夏季时阻止室外热量向室内传递，冬季时阻止室内热量向室外传递，且兼具优异的硬度、耐磨性和高耐侯性，能提高反射隔热制品的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的实施例制得的纳米中空TiO2/P(MMA/BA/MAA)复合物的核-壳结构TEM图；
图2为本发明的实施例及对比例制得的反射隔热膜的光反射曲线图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明的一实施方式提供了一种反射隔热涂料，按照质量份数计，该反射隔热涂料的组分包括：65份～75份聚合物乳液、1份～20份改性钛酸钾晶须、5.0份～8.0份成膜助剂、0.01份～0.03份消泡剂、和0.1份～0.5份流平剂；
上述聚合物乳液中的组分包括甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物与中空二氧化钛粒子的复合物。
上述反射隔热涂料的组分包括特定配比的聚合物乳液、改性钛酸钾晶须、成膜助剂、消泡剂和流平剂，其中聚合物乳液中的组分包括甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物与中空二氧化钛粒子的复合物，二氧化钛粒子本身具有较高的折射率，且其中空结构充满空气，可进一步降低复合物的导热系数，与甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物复合后的复合物兼具讲好的光反射及隔热性能，同时，改性钛酸钾晶须具有独特的隧道结构，各组分配体配合，使制得的反射隔热涂料不仅具有优异的光反射率、低导热系数、还兼具优异的硬度、耐磨性和高耐侯性。
需要说明的是，中空二氧化钛粒子是指二氧化钛粒子具有空心结构。
在其中一些实施例中，上述聚合物乳液的质量份数为65份～72份，上述改性钛酸钾晶须的质量份数为5份～15份。
通过调控各组分配比，课进一步提高反射隔热涂料的反射隔热性能及力学性能。
需要说明的是，当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。例如“65份～75份”即包括但不限于：65份、65.5份、66份、67份、68份、69份、70份、71份、72份、73份、74份、75份；“1份～20份”即包括但不限于：1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份；“5.0份～8.0份”即包括但不限于：5份、6份、7份、8份；“0.01份～0.03份”即包括但不限于：0.01份、0.02份、0.03份。
在其中一些实施例中，上述甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物与中空二氧化钛粒子的复合物具有以中空二氧化钛粒子为核、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物为壳的核-壳结构。
上述甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物与中空二氧化钛粒子的复合物，甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物包覆在中空二氧化钛粒子表面，形成均匀包覆的复合物，以更好地发挥协同增效作用。
在其中一些实施例中，在上述复合物中，中空二氧化钛粒子的质量为甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物的质量的0.5％～5％。
通过调控中空二氧化钛粒子与甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物的质量比，进一步提高两者的协同增效作用。
在其中一些实施例中，上述甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物中，甲基丙烯酸甲酯结构单元、丙烯酸丁酯结构单元和甲基丙烯酸结构单元的质量比为(40～50):(40～50):(1～10)。
具体的，各结构单元的质量比可通过控制各结构单元相应的单体的质量比实现。
通过调控述甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物的各单体原料的质量配比，从而在保持反射隔热涂料的优异的反射隔热性能的同时，进一步提高反射隔热涂料成膜后的力学性能和耐热性。
在其中一些实施例中，上述聚合物乳液的固含量为30％～40％。
在其中一些实施例中，上述聚合物乳液的组分还包括油性溶剂；进一步地，油性溶剂包括丁醇、十六烷基、三氯乙烯、三氯甲烷、异丙苯中的一种或多种。
在其中一些实施例中，中空二氧化钛粒子是纳米中空二氧化钛粒子。
在其中一些实施例中，中空二氧化钛粒子的粒径为10nm～500nm。
在其中一些实施例中，上述改性钛酸钾晶须为硅烷偶联剂改性后的钛酸钾晶须。
硅烷偶联剂改性后的钛酸钾晶须的结构更稳定。
在其中一些实施例中，反射隔热涂料的pH值为7～8。
通过调控反射隔热涂料的pH值，可进一步提高反射隔热涂料的稳定性。
在其中一些实施例中，按照质量份数计，反射隔热涂料的组分还包括0.03份～0.05份pH调节剂。
上述pH调节剂可以是具有pH缓冲作用的酸、碱、盐类物质，包括但不限于：柠檬酸、柠檬酸钾、乳酸、酒石酸、苹果酸、柠檬酸钠、柠檬酸钾、盐酸、氢氧化钠、氢氧化钾及各类pH缓冲液。具体种类及用量根据实际反射隔热涂料的pH值调节。
成膜助剂、消泡剂和流平剂可采用本领域常用的成膜助剂、消泡剂和流平剂。
在一具体示例中，成膜助剂为十二碳醇酯。十二碳醇酯环保无毒，得到的反射隔热涂料绿色环保。
消泡剂可以是矿物油类消泡剂、醇类消泡剂、脂肪酸消泡剂及脂肪酸酯类消泡剂、酰胺类消泡剂、磷酸酯类消泡剂、有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂、聚醚改性消泡剂和聚硅氧烷类消泡剂中的至少一种。
流平剂可以是有机硅型流平剂、丙烯酸酯型。具体示例包括但不限于：硅油、聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷、丙烯酸树脂，脲醛树脂及三聚氰胺甲醛树脂。
在其中一些实施例中，上述反射隔热涂料还包括溶剂水。进一步地，水的质量份数为10份～30份。
本发明一实施方式还提供上述反射隔热涂料的制备方法，包括如下步骤S10。
步骤S10、将上述聚合物乳液、上述改性钛酸钾晶须、上述成膜助剂、上述消泡剂和上述流平剂混合，得到反射隔热涂料。
在一具体的示例中，步骤S10中，混合步骤中搅拌混合0.5h，即获得均匀、稳定的反射隔热涂料。
在其中一些实施例中，聚合物乳液的制备步骤包括如下步骤S100～S200。
步骤S100、将中空二氧化钛粒子、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸和油性溶剂混合，得到混合液。
在其中一些实施例中，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的质量比为(40～50):(40～50):(1～10)。
在其中一些实施例中，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的总质量与中空二氧化钛粒子的质量比为100：(0.5～5)。
在其中一些实施例中，油性溶剂选自丁醇、十六烷、三氯乙烯、三氯甲烷、异丙苯中的一种或多种。
在其中一些实施例中，步骤S100中混合的步骤采用搅拌和细胞粉碎机同时作用处理，以使体系中的单体分散均匀，形成稳定的、细小的乳滴；进一步地，混合的时间为0.5h～1.5h。
步骤S200、将混合液与引发剂混合，并进行聚合反应，得到聚合物乳液。
在其中一些实施例中，引发剂选自APS、AIBN、KPS中的一种或多种。
在其中一些实施例中，引发剂的质量为甲基丙烯酸甲酯的质量的10％～20％。
在其中一些实施例中，聚合反应的温度为70℃～85℃，时间为3h～5h。
通过细乳液聚合反应，使中空二氧化钛粒子均匀分散在单体中，形成以中空二氧化钛粒子为核、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物为壳的核-壳结构。
在其中一些实施例中，中空二氧化钛粒子的制备步骤包括如下步骤S300～S400。
步骤S300、将聚合物微球、二氧化钛前驱体和溶剂混合、然后水解、陈化、煅烧，得到中空二氧化钛。
先将二氧化钛前驱体水解并均匀包覆在聚合物微球上，然后经过煅烧分解聚合物微球，从而得到中空结构的中空二氧化钛。
在其一些实施例中，聚合物微球的材质为聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物。
在其中一些实施例中，二氧化钛前驱体和聚合物微球的质量比为(3.5～7):1。
在其一些实施例中，步骤S300包括如下步骤S310～S320。
步骤S310、将聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚微球、二氧化钛前驱体及醇溶剂混合，然后滴加酸性溶液水解，得到第一混合液。
如此，先使二氧化钛前驱体水解并均匀包覆在聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚微球表面。
在其中一些实施例中，醇溶剂选自碳原子数为1～4的一元醇，包括但不限于：甲醇、乙醇及丙醇中的一种或多种。
在其中一些实施例中，酸性溶液的pH值为2～4。
在其中一些实施例中，酸性溶液包括水、醇溶剂和酸。进一步地，酸包括无机酸和有机酸中的至少一种。
在其中一些实施例中，酸为有机酸，具体示例包括但不限于乙酸。
在其中一些实施例中，醇溶剂选自碳原子数为1～4的一元醇，包括但不限于：甲醇、乙醇及丙醇中的一种或多种。
在其中一些实施例中，步骤S310中，在搅拌的条件下进行。
步骤S320、将第一混合液静置陈化、干燥、煅烧，得到中空纳米二氧化钛。
在其中一些实施例中，静置陈化的时间为12h～24h。
干燥的目的是先去除溶剂得到固态前驱体复合物。
在其中一些实施例中，煅烧的温度为900℃～1200℃，时间为0.5h～3h。
在其中一些实施例中，在聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚微球、二氧化钛前驱体及醇溶剂的混合溶液中，二氧化钛前驱体的质量浓度为0.05g/mL～1g/mL。
在其中一些实施例中，上述二氧化钛前驱体为钛酸烷基酯。钛酸烷基酯具有通式Ti(OR)4，具中R为碳原子数为1～8的烷基，具体示例包括但不限于：酸四丁酯、钛酸四乙酯及钛酸四丙酯中的至少一种。
在其中一些实施例中，聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚微球的制备步骤包括如下步骤：
将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯与去离子水混合，然后滴加引发剂并聚合反应，干燥，得到聚苯乙烯微球。
在其中一些实施例中，聚合反应的温度为70℃～85℃，时间为3h～5h。
在其中一些实施例中，在苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯与去离子水的混合液中，苯乙烯的浓度为0.05g/Ml～0.5g/mL。
在其中一些实施例中，甲基丙烯酸甲酯的质量为苯乙烯质量的5％～15％。
在其中一些实施例中，上述引发剂包括APS、AIBN、KPS中的一种或多种，引发剂质量是甲基丙烯酸甲酯质量的10％～20％。
在其中一些实施例中，改性钛酸钾晶须的制备步骤包括如下步骤S400～S600。
步骤S400、将硅烷偶联剂与无水乙醇混合并水解，得到溶液B。
在其中一些实施例中，上述水解在酸性条件下进行。
在其中一些实施例中，上述混合并水解的步骤在磁力搅拌条件下进行。
在其中一些实施例中，硅烷偶联剂包括KH-550、KH-560、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲基硅烷、十六烷基三甲基硅烷中的一种或多种。
在其中一些实施例中，以硅烷偶联剂与无水乙醇的总质量为基准，硅烷偶联剂的浓度为0.1wt％～1wt％。
步骤S500、将钛酸钾晶须、分散剂和乙醇混合，得到溶液C。
在其中一些实施例中，分散剂包括乙撑基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、油酸酰中的一种或多种。
在其中一些实施例中，溶液C中，钛酸钾晶须的浓度为5wt％～20wt％，分散剂的浓度为0.5wt％～2wt％。
需要说明的是，步骤S400和S500没有特定的先后顺序，可先后进行也可同时进行。
在其中一些实施例中，硅烷偶联剂的质量为钛酸钾晶须质量的1％～5％。
步骤S600、将溶液B和溶液C混合活化、干燥，得到改性钛酸钾晶须。
在其中一些实施例中，钛酸钾晶须的制备步骤包括如下步骤：
将TiO2和K2CO3湿混、球磨、干燥后进行煅烧，得到钛酸钾晶须。
在其中一些实施例中，煅烧的步骤在烧结助剂的作用下进行。
在其中一些实施例中，煅烧的温度为900℃～1200℃，时间为0.5h～3h。
在其中一些实施例中，TiO2和K2CO3的摩尔比为1:4～1:8。
本发明一实施方式提供一种反射隔热膜，该反射隔热膜采用如上所述的反射隔热涂料制得。
上述反射隔热涂料不仅具有优异的光反射率、低导热系数、还兼具优异的硬度、耐磨性和高耐侯性，制得的反射隔热膜兼具有优异的光反射率、低导热系数、还兼具优异的硬度、耐磨性和高耐侯性。
上述反射隔热膜可由如下方法制得：
将上述反射隔热涂料涂覆在基材上，干燥成膜，得到反射隔热膜。
上述基材的材质可以是金属、合金、高分子或多种的复合材料。
在一具体的示例中，上述基材为铝板，在涂覆步骤之前，还包括依次采用为10wt％氢氧化钠和10wt％硫酸对铝板进行清洗的步骤，以除去铝板表面的杂质。
上述反射隔热膜对200nm～2500nm范围的光均具有良好的反射作用。
本发明一实施方式还提供一种反射隔热制品，该反射隔热制品包括如上所述的反射隔热膜。
上述反射隔热制品具有较高的太阳光反射比、近红外反射比，能降低吸收的热量，达到隔热效果，而低导热系数能阻隔和降低热量的传导速度，达到保温效果，在夏季时阻止室外热量向室内传递，冬季时阻止室内热量向室外传递，且兼具优异的硬度、耐磨性和高耐侯性，能提高反射隔热制品的使用寿命。
上述反射隔热制品包括但不限于：建筑挡板、建筑墙体、保温杯等。
下面将结合具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不局限于下述实施例，应当理解，所附权利要求概括了本发明的范围，在本发明构思的引导下本领域的技术人员应意识到，对本发明的各实施例所进行的一定的改变，都将被本发明的权利要求书的精神和范围所覆盖。
具体实施例
实施例1
(1)中空纳米TiO2的制备
将12.5g苯乙烯、7.5g甲基丙烯酸甲酯(MMA)、95g去离子水混合并在70℃水浴条件下匀速搅拌，向其中缓慢滴加引发剂APS(质量为MMA的10％)，反应(3h)时间后离心、干燥，得到聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚微球。
将制得的10g聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚微球、2g钛酸四丁酯和26g乙醇混合，并向其中滴加乙醇、去离子水、乙酸的混合液(质量比5:1:2)，以使钛酸四丁酯水解并包覆在聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚微球表面，整个过程在剧烈搅拌下进行，滴加完全后静置陈化24h、干燥、500℃煅烧2h，煅烧过程中聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚微球分解去除，得到具有空心结构的中空二氧化钛粒子。
(2)纳米中空TiO2/P(MMA/BA/MAA)复合乳液的制备
将上述步骤制得的50nm的中空二氧化钛粒子1g分散于48g甲基丙烯酸甲酯、48g丙烯酸丁酯、4g甲基丙烯酸和2g丁醇的混合溶液中，在室温25℃下进行搅拌并用细胞粉碎机粉碎30min(功率500w，工作2s，暂停2s)得到溶液A；向溶液A中加入引发剂APS，并在75℃水浴条件下反应3h，得到纳米中空TiO2/P(MMA/BA/MAA)复合乳液。纳米中空TiO2/P(MMA/BA/MAA)复合物的核-壳结构TEM图如图1所示。
(3)改性钛酸钾晶须的制备及改性
采用KDC法制备钛酸钾晶须，具体为：将15.89g TiO2和5g K2CO3经过湿混、球磨、干燥，加入2％烧结助剂(CaO)后在900℃煅烧2h，获得钛酸钾晶须。
将40mg硅烷偶联剂KH-550与无水乙醇混合，在酸性条件下进行磁力搅拌使其发生水解，得溶液B。
将制得的2g钛酸钾晶须分散于30g乙醇中，并加入分散剂(乙撑基双硬脂酰胺)进行超声分散，得溶液C。
将溶液C倒入溶液B并在室温下进行搅拌、抽滤、去离子水洗涤至中性、干燥，得到改性钛酸钾晶须。
(4)反射隔热涂料的制备
以质量份数计提供原料：纳米中空TiO2/P(MMA/BA/MAA)复合乳液70份、改性钛酸钾晶须5份、成膜助剂十二碳醇酯占5.0份，消泡剂(甘油单硬脂酸酯)0.01份，流平剂(聚二甲基硅氧烷)0.1份，pH调节剂(氨水)0.03份，去离子水19.86份。
将上述原料经磁力搅拌0.5小时使其分散均匀，即制得反射隔热涂料，pH值为7。
(5)依次使用质量分数为10％氢氧化钠和10％硫酸对1060铝板进行擦洗，然后用去离子水冲洗3次后烘干备用。
用BGD四面制备器将反射隔热涂料分别涂覆在100mm×50mm×1mm的1060铝板的表面上，并在80℃的电热鼓风恒温干燥箱中3天成膜，得到反射隔热膜。
(6)性能测试；具体如下
使用温差测试仪器，测试反射隔热膜的最高隔热温差，隔热温差越大说明隔热效果越好。具体参照标准《JGT235-2008建筑反射隔热涂料》
1、按照国家标准GB/T6739—1996规定，测反射隔热膜的硬度。
2、按照国家标准GB/T9286—1998规定，采用划格法，测试反射隔热膜的附着力，等级数值越小代表附着力越大。
3、按照国家标准GB/T1733—1993甲法规定，测试反射隔热膜的耐水性，测试时间为7d(天)。
4、按照国家标准GB/T9274—1988甲法规定，测试反射隔热膜的耐酸性，测试条件为：10wt％H2SO4溶液，时间为2d(天)。
5、按照国家标准GB/T9274—1998甲法规定，测试反射隔热膜的耐碱性，测试条件为：20wt％NaOH溶液，时间为3d(天)。
具体结果请见表1。
进一步地，对反射隔热膜的光反射性能进行测试，测试得到的光反射曲线如图2中T1所示，横坐标为光的波长(wavelength、nm)，纵坐标为光反射(reflectivity、％)。
实施例2
(1)中空纳米TiO2的制备
将15g苯乙烯、8g甲基丙烯酸甲酯(MMA)、97g去离子水混合并在75℃水浴条件下匀速搅拌，向其中缓慢滴加引发剂KPS(质量为MMA的10％)，反应3.5h时间后离心、干燥，得到聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚微球。
将制得的12g聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚微球、4g钛酸四丁酯和35g乙醇混合，并向其中滴加乙醇、去离子水、乙酸的混合液(质量比6:1:2)，以使钛酸四丁酯水解并包覆在聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚微球表面，整个过程在剧烈搅拌下进行，滴加完全后静置陈化16h、干燥、600℃煅烧2.5h，煅烧过程中聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚微球分解去除，得到具有空心结构的中空二氧化钛粒子，其粒径为10nm～500nm。
(2)纳米中空TiO2/P(MMA/BA/MAA)复合乳液的制备
将上述步骤制得的200nm粒径的中空二氧化钛粒子1.5g分散于45g甲基丙烯酸甲酯、48g丙烯酸丁酯、7g甲基丙烯酸和1.5g十八烷的混合溶液中，在室温25℃下进行搅拌并用细胞粉碎机粉碎30min(功率500w，工作2s，暂停2s)得到溶液A；向溶液A中加入1g引发剂AIBN，并在80℃水浴条件下反应3.5h，得到纳米中空TiO2/P(MMA/BA/MAA)复合乳液。
(3)改性钛酸钾晶须的制备及改性
采用KDC法制备钛酸钾晶须，具体为：将20g TiO2和8g K2CO3经过湿混、球磨、干燥，加入1.5％烧结助剂MgO后在1000℃煅烧1.5h，获得钛酸钾晶须。
将80mg硅烷偶联剂KH-550与无水乙醇混合，在酸性条件下进行磁力搅拌使其发生水解，得溶液B。
将制得的3g钛酸钾晶须分散于20g乙醇中，并加入分散剂硬脂酸单甘油酯进行超声分散，得溶液C。
将溶液C倒入溶液B并在室温下进行搅拌、抽滤、去离子水洗涤至中性、干燥，得到改性钛酸钾晶须。
(4)反射隔热涂料的制备
以质量份数计提供原料：纳米中空TiO2/P(MMA/BA/MAA)复合乳液65份、改性钛酸钾晶须8份、成膜助剂十二碳醇酯占5.0份，消泡剂苯乙酸月桂醇酯0.01份，流平剂硅油0.1份，pH调节剂氨水0.03份，去离子水21.86份。
将上述原料经磁力搅拌0.5小时使其分散均匀，即制得反射隔热涂料，pH值为7。
步骤(5)和(6)与实施例1中的步骤(5)和(6)相同。具体结果请见表1。
对反射隔热膜的光反射性能进行测试，测试得到的光反射曲线如图1中T2所示。
实施例3
(1)中空纳米TiO2的制备
将17g苯乙烯、9g甲基丙烯酸甲酯(MMA)、90g去离子水混合并在80℃水浴条件下匀速搅拌，向其中缓慢滴加引发剂AIBN(质量为MMA的10％)，反应4h后离心、干燥，得到聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚微球。
将制得的14g聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚微球、5g钛酸四丁酯和23g乙醇混合，并向其中滴加乙醇、去离子水、乙酸的混合液(质量比8:1:3)，以使钛酸四丁酯水解并包覆在聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚微球表面，整个过程在剧烈搅拌下进行，滴加完全后静置陈化14h、干燥、650℃煅烧3h，煅烧过程中聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚微球分解去除，得到具有空心结构的中空二氧化钛粒子。
(2)纳米中空TiO2/P(MMA/BA/MAA)复合乳液的制备
将上述步骤制得的400nm粒径的中空二氧化钛粒子2g分散于46g甲基丙烯酸甲酯、50g丙烯酸丁酯、4g甲基丙烯酸和1.5g异丙苯的混合溶液中，在室温25℃下进行搅拌并用细胞粉碎机粉碎30min(功率500w，工作2s，暂停2s)得到溶液A；向溶液A中加入引发剂KPS，并在80℃水浴条件下反应4h，得到纳米中空TiO2/P(MMA/BA/MAA)复合乳液。
(3)改性钛酸钾晶须的制备及改性
采用KDC法制备钛酸钾晶须，具体为：将10g TiO2和1.5g K2CO3经过湿混、球磨、干燥，加入2％烧结助剂CaO后在900℃煅烧2h，获得钛酸钾晶须。
将60mg硅烷偶联剂3-(异丁烯酰氧)丙基三甲基硅烷与无水乙醇混合，在酸性条件下进行磁力搅拌使其发生水解，得溶液B。
将制得的5g钛酸钾晶须分散于35g乙醇中，并加入分散剂(三硬脂酸甘油酯进行超声分散，得溶液C。
将溶液C倒入溶液B并在室温下进行搅拌、抽滤、去离子水洗涤至中性、干燥，得到改性钛酸钾晶须。
(4)反射隔热涂料的制备
以质量份数计提供原料：纳米中空TiO2/P(MMA/BA/MAA)复合乳液72份、改性钛酸钾晶须10份、成膜助剂十二碳醇酯占5.0份，消泡剂(苯乙醇油酸酯)0.01份，流平剂(尿醛树脂)0.1份，pH调节剂(50wt％NaOH水溶液)0.03份，去离子水12.86份。
将上述原料经磁力搅拌0.5小时使其分散均匀，即制得反射隔热涂料，pH值为8。
步骤(5)和(6)与实施例1中的步骤(5)和(6)相同。具体结果请见表1。
实施例4
实施例4与实施例3基本相同，不同之处仅在于：步骤(4)反射隔热涂料的制备中，纳米中空TiO2/P(MMA/BA/MAA)复合乳液为68份、改性钛酸钾晶须15份、成膜助剂十二碳醇酯4.0份。
其余步骤和工艺条件与实施例3相同。
实施例5
实施例5与实施例3基本相同，不同之处仅在于：步骤(4)反射隔热涂料的制备中，纳米中空TiO2/P(MMA/BA/MAA)复合乳液为70份、改性钛酸钾晶须3份、成膜助剂十二碳醇酯5.0份，同时调节水的份数使反射隔热涂料的固含量与实施例3相同。
其余步骤和工艺条件与实施例3相同。
实施例6
实施例6与实施例3基本相同，不同之处仅在于：不同之处仅在于：步骤(4)反射隔热涂料的制备中，纳米中空TiO2/P(MMA/BA/MAA)复合乳液为75份、改性钛酸钾晶须1份、成膜助剂十二碳醇酯5.0份，同时调节水的份数使反射隔热涂料的固含量与实施例3相同。
其余步骤和工艺条件与实施例3相同。
对比例1
对比例1与实施例3基本相同，不同之处在于：步骤(4)反射隔热涂料的制备中，纳米中空TiO2/P(MMA/BA/MAA)复合乳液为64份、改性钛酸钾晶须9份、成膜助剂十二碳醇酯4.0份。
其余步骤和工艺条件与实施例3相同。
对比例2
对比例2与实施例3基本相同，不同之处在于：将实施例3步骤(2)中的中空二氧化钛粒子替换成等质量的实心二氧化钛粒子。
其余步骤和工艺条件与实施例3相同。
对比例3
对比例3与实施例3基本相同，不同之处在于：步骤(2)中不添加中空二氧化钛粒子，直接合成获得P(MMA/BA/MAA)乳液。
步骤(4)中，以质量份数计提供原料：纳米中空TiO21.4份、P(MMA/BA/MAA)乳液70.6份、改性钛酸钾晶须10份、成膜助剂十二碳醇酯占5.0份，消泡剂0.01份，流平剂0.1份，pH调节剂(50wt％NaOH水溶液)0.03份，去离子水12.86份。将上述原料经磁力搅拌0.5小时使其分散均匀，即制得反射隔热涂料。
其余步骤和工艺条件与实施例3相同。
各实施例与对比例的测试结果如表1所示。
表1
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注：“不通过”代表未通过测试，不合格。
由表1及图1测试结果可知，本申请制得的反射隔热涂层不仅具有优异的光反射率、低导热系数、还兼具优异的硬度、耐磨性和高耐侯性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (19)

1.一种反射隔热涂料，其特征在于，按照质量份数计，所述反射隔热涂料的组分为：65份~75份聚合物乳液、1份~20份改性钛酸钾晶须、5.0份~8.0份成膜助剂、0.01份~0.03份消泡剂、0.1份~ 0.5份流平剂、0.03份~0.05份pH调节剂和10份~30份水；
所述聚合物乳液中的组分包括甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物与中空二氧化钛粒子的复合物，所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物与中空二氧化钛粒子的复合物具有以中空二氧化钛粒子为核、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物为壳的核-壳结构；
所述改性钛酸钾晶须为硅烷偶联剂改性后的钛酸钾晶须；
所述聚合物乳液的制备步骤包括如下步骤：
将中空二氧化钛粒子、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸和油性溶剂混合，得到混合液；
然后将混合液与引发剂混合，并进行聚合反应，得到所述聚合物乳液；
所述中空二氧化钛的制备方法包括如下步骤：
将聚合物微球、二氧化钛前驱体和溶剂混合、然后水解、陈化、煅烧，得到所述中空二氧化钛。
2.如权利要求1所述的反射隔热涂料，其特征在于，所述聚合物乳液的质量份数为65份~72份，所述改性钛酸钾晶须的质量份数为5份~15份。
3.如权利要求1~2任一项所述的反射隔热涂料，其特征在于，在所述复合物中，所述中空二氧化钛粒子的质量为所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物的质量的0.5%~5%。
4.如权利要求1~2任一项所述的反射隔热涂料，其特征在于，所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸共聚物中，甲基丙烯酸甲酯结构单元、丙烯酸丁酯结构单元和甲基丙烯酸结构单元的质量比为(40~50):(40~50):(1~10)。
5.如权利要求4所述的反射隔热涂料，其特征在于，所述聚合物乳液的固含量为30%~40%。
6.如权利要求1~2任一项所述的反射隔热涂料，其特征在于，所述聚合物乳液的固含量为30%~40%。
7.如权利要求1~2任一项所述的反射隔热涂料，其特征在于，所述中空二氧化钛粒子的粒径为10nm~500nm。
8.如权利要求1~2任一项所述的反射隔热涂料，其特征在于，
所述反射隔热涂料的pH值为7~8。
9.如权利要求1~8任一项所述的反射隔热涂料的制备方法，其特征在于， 包括如下步骤：
将所述聚合物乳液、所述改性钛酸钾晶须、所述成膜助剂、所述消泡剂和所述流平剂、所述pH调节剂、所述水混合，得到所述反射隔热涂料。
10.如权利要求9所述的反射隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述改性钛酸钾晶须的制备步骤包括如下步骤：
将硅烷偶联剂与无水乙醇混合并水解，得到溶液B；
将钛酸钾晶须、分散剂和乙醇混合，得到溶液C；
将所述溶液B和所述溶液C混合活化、干燥，得到改性钛酸钾晶须。
11.如权利要求10所述的反射隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂的质量为所述钛酸钾晶须的质量的1%~5%。
12.如权利要求10或11所述的反射隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括KH-550、KH-560、3-（异丁烯酰氧）丙基三甲基硅烷、十六烷基三甲基硅烷中的一种或多种。
13.如权利要求9所述的反射隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述聚合物微球的组分包括苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物。
14.如权利要求9或13所述的反射隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛前驱体和所述聚合物微球的质量比为(3.5~7):1。
15.如权利要求9或13所述的反射隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为 500℃~800℃，时间为0.5h～3h。
16.如权利要求9或13所述的反射隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述陈化的时间为12h~24h。
17. 如权利要求9或13所述的反射隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛前驱体和所述聚合物微球的质量比为(3.5~7):1；所述煅烧的温度为 500℃~800℃，时间为0.5h～3h；所述陈化的时间为12h~24h。
18.一种反射隔热膜，其特征在于，所述反射隔热膜采用如权利要求1~8任一项所述的反射隔热涂料制得。
19.一种反射隔热制品，其特征在于，所述反射隔热制品包括如权利要求18所述的反射隔热膜。
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