一种红外线高反射涂料

摘要

本发明涉及一种红外线高反射涂料，涂料以表面改性玻璃微珠作为功能性填料，采用简单的化学沉积法改性后玻璃微珠，可以很好的适用于涂料体系，突破了传统的采用蒸镀或者气相沉积等复杂方法制备氧化铟锡镀膜材料的限制。氧化铟锡层改性后玻璃微珠的加入，使得涂料既有较好的绝热效果，还具有氧化铟/氧化锡材料具备的红外反射性能，能很好的阻隔热量往内层传播的同时反射致热红外线。本发明中红外高反射涂料可有效降低物体表面温度；同时制备过程简便，成本低廉，适合大范围应用，在光伏组件、建筑等领域都有较大的应用前景。

权利要求

1.一种红外线高反射涂料，其特征在于，由基体树脂、表面沉积有红外反射纳米氧化层的玻璃微珠、固化剂、助剂、固化剂促进剂、溶剂按质量比100：1-10：10-30：2-10：0.5-2：10-

30混合均匀得到；所述红外反射纳米氧化层为氧化铟氧化层、氧化锡氧化层或氧化铟和氧化锡按照任意比组合的混合氧化层；

所述的表面沉积有红外反射纳米氧化层的玻璃微珠的制备过程如下：

（1）玻璃微珠清洗：用浓度为0.1mol/l的氢氧化钠溶液搅拌清洗玻璃微珠粉末，清洗5分钟后，抽滤并用去离子水清洗；

（2）改性：将100重量份的清洗后的玻璃微珠，加入到500ml去离子水中，并加入30重量份平均分子量为10000的聚乙烯醇PVA，搅拌至充分溶解，得到混合溶液，控制混合溶液的温度为0-25摄氏度；

（3）在搅拌条件下，向混合溶液中加入改性剂，控制PVA的摩尔量与改性剂的摩尔量比例为0.05-0.2，然后逐滴加入摩尔浓度为0.05mol/l的氢氧化钠溶液，加入的氢氧化钠的摩尔量与改性剂的摩尔量比例为5:1；得到的产物再用去离子水冲洗，室温烘干，得到表面改性的玻璃微珠；

所述改性剂为InCl3.4 H2 O、SnCl2.5 H2 O中的一种或两种按照任意配比组成的混合物。

2.根据权利要求1所述的红外线高反射涂料，其特征在于，所述的基体树脂由丙烯酸树脂、聚酯树脂中的一种或两种按照任意配比混合组成。

3.根据权利要求1所述的一种红外线高反射涂料及制备方法，其特征在于，所述固化剂由异氰酸酯、嵌段异氰酸酯、三聚氰胺中的一种或多种按照任意配比混合组成。

4.根据权利要求1所述的红外线高反射涂料，其特征在于，所述的助剂由分散剂、消泡剂中的一种或两种按照任意配比混合组成。

5.根据权利要求1所述的一种红外线高反射涂料及制备方法，其特征在于，所述固化剂促进剂为有机锡类固化促进剂。

6.根据权利要求1所述的红外线高反射涂料，其特征在于，所述的表面沉积有红外反射纳米氧化层的玻璃微珠的粒径为5-20μm 。

7.根据权利要求1所述的一种红外线高反射涂料及制备方法，其特征在于所述的溶剂由丙二醇甲醚醋酸酯PMA、二甲苯、丁酮当中的一种或者几种按照任意配比混合。

说明书

一种红外线高反射涂料

技术领域

[0001] 本发明涉及一种涂料及制备方法，特别是一种红外线反射涂料。

背景技术

[0002] 阳光中的能量99.99％集中于可见光区、紫外区以及红外区域，如果笼统划分，可见光区域占据了50％的能量，紫外区域为7％，红外部分约占43％左右。可见光中本身热量不大，热量的主要来源则是阳光中红外线辐射引起的。传统的散热模式主要包括热传导、对流以及热辐射。但是对于很多领域如光伏组件、建筑外墙由于受空间、材料环境以及成本的限制，采用对流和热传导的方式散热往往并不适用。而红外线反射的方法则不存在这些限制因素，采用红外线反射材料，则可以将大部分红外线反射到大气当中，从而降低物体表面的温度，从源头上切断发热的根源，具有很好的降温效果。

[0003] 一些传统的红外反射涂料，如专利CN201210436521.2、CN201210052510.4、CN201210169272.5、CN201210052925.1、CN201410525613.7等分别添加了石墨烯、纳米红外陶瓷粉、碳纤维、碳纳米管、碳纳米材料等填料，此类填料一般价格较为昂贵，理论上并不适合大范围使用。其他广谱性涂料，一般会添加一些白色填料如碳酸钙、钛白粉、氧化硅、氧化锌等作为功能材料如专利CN03114175.7、CN200710029777.0、CN200910272327.3、CN201210168722.9，此类填料一般在红外线区域并不具有特性反射，降温效果并不明显。

[0004] 目前在外墙玻璃、汽车玻璃等领域广泛应用的红外线反射材料如ITO薄膜或者低辐射镀膜等材料，此类材料的原理一般是利用金属氧化物镀膜如氧化银膜、氧化铟锡膜等反射红外线的特性，过滤掉光线中的红外线从而达到降温的目的。但是这些材料一般都是采用化学蒸镀或者化学气相沉积的方法制作镀膜，设备和技术成本较高，很难应用在涂料领域。

[0005] 因此开发一种能具有类似红外反射镀膜材料反射红外线的性能，同时适合在大范围室外环境使用的红外反射涂料，具有重要的现实意义。

发明内容

[0006] 本发明的目的是为了弥补现有的红外反射涂料成本较高、效率较低等问题，提供一种具有较好的反射致热红外线同时成本较低适合可以大范围应用的涂料。

[0007] 为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种红外线高反射涂料，由基体树脂、表面沉积有红外反射纳米氧化层的玻璃微珠、固化剂、助剂、固化剂促进剂、溶剂按质量比100：1-10：10-30：2-10：0.5-2：10-30混合均匀得到；所述红外反射纳米氧化层为氧化铟氧化层、氧化锡氧化层或氧化铟和氧化锡按照任意比组合的混合氧化层。

[0008] 进一步地，所述的基体树脂为由丙烯酸树脂、聚酯树脂中的一种或两种按照任意配比混合组成。

[0009] 进一步地，所述固化剂由异氰酸酯、嵌段异氰酸酯、三聚氰胺中的一种或多种按照任意配比混合组成。

[0010] 进一步地，所述的助剂由分散剂、消泡剂中的一种或两种按照任意配比混合组成。

[0011] 进一步地，，所述固化剂促进剂为有机锡类固化促进剂。

[0012] 进一步地，所述的表面改性玻璃微珠的粒径为5-20um。

[0013] 进一步地，所述的表面改性玻璃微珠的制备过程如下：

[0014] (1)玻璃微珠清洗：用浓度为0.1mol/l的氢氧化钠溶液搅拌清洗玻璃微珠粉末，清洗5分钟后，抽滤并用去离子水清洗。

[0015] (2)改性：将100重量份的清洗后的玻璃微珠，加入到500ml去离子水中，并加入30重量份的聚乙烯醇(PVP，平均分子量为10000)，搅拌至充分溶解，得到混合溶液，控制混合溶液的温度为0-25摄氏度。

[0016] (3)在搅拌条件下，向混合溶液中加入改性剂，控制PVP的摩尔量与改性剂的摩尔量比例为0.05-0.2，然后逐滴加入摩尔浓度为0.05mol/l的氢氧化钠溶液，加入的氢氧化钠的摩尔量与改性剂的摩尔量比例为5:1；得到的产物再用大量去离子水冲洗，常温烘干，得到表面改性的玻璃微珠；

[0017] 上述改性剂为InCl3.4H2O、SnCl2.5H2O中的一种或两种按照任意配比组成的混合物。

[0018] 进一步地，所述的溶剂由丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)、二甲苯、丁酮当中的一种或者几种按照任意配比混合。

[0019] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0020] 1.玻璃微珠表面通过简单的化学沉积改性后，便可以获得厚度可控的氧化铟锡纳米层，不需要采用传统的红外反射薄膜制备过程中常用的化学蒸镀或者气相沉积等方法，方法简单。表面改性玻璃微珠作为涂料中的功能性填料，既可以利用玻璃微珠导热系数低、绝热效果好等特点，还具有氧化铟/氧化锡材料反射红外线的特点，在实际应用过程当中，可以很好的阻隔热量往内层传播，同时反射致热红外线，达到一材两用的效果。

[0021] 2.制备的红外高反射涂料，相较于传统的反射涂料中加入石墨烯、碳纳米管等价格昂贵的填料，采用了表面改性后的玻璃微珠作为功能性填料，材料成本更加低廉，性能优异；同时相较于一般的白色反射涂料，在红外线波段具有更高的反射效率，适合在建筑、光伏组件等领域大范围应用。

具体实施方式

[0022] 本发明提供的一种红外线高反射涂料，玻璃微珠的改性对于提高红外反射效果具有至关重要的作用，下面结合实施例对本发明做优选的说明，但本发明的保护范围并不限于这些实施例。所述原料如未经特别说明，均为市售普通原料。改性后的玻璃微珠，采用激光粒度仪测试其粒径尺寸。

[0023] 实施例1：

[0024] (1)玻璃微珠清洗：用浓度为0.1mol/l的氢氧化钠溶液搅拌清洗玻璃微珠粉末，清洗5分钟后，抽滤并用去离子水清洗。

[0025] (2)改性：将100g的清洗后的玻璃微珠，加入到500ml去离子水中，并加入30g的聚乙烯醇(PVP，平均分子量为10000)，搅拌至充分溶解，得到混合溶液，控制混合溶液的温度为5摄氏度。

[0026] (3)在搅拌条件下，向混合溶液中加入改性剂，控制混合溶液中PVP的摩尔量与改性剂的摩尔量比例为0.05，然后逐滴加入摩尔浓度为0.05mol/l的氢氧化钠溶液，加入的氢氧化钠的摩尔量与改性剂的摩尔量比例为5:1；得到的产物再用大量去离子水冲洗，常温烘干，得到表面改性的玻璃微珠；

[0027] 上述制备过程中，控制改性剂中InCl3.4H2O与SnCl2.5H2O的摩尔比例为0.1:1。

[0028] 涂料按以下配方混合：

[0029] 不饱和聚酯 WF-P011(无锡万博涂料) 100份

[0030] 改性玻璃微珠 1份

[0031] 固化剂 N3390(德国拜耳) 10份

[0032] 分散剂 BYK161(德国毕克化学) 2份

[0033] 固化促进剂 二月桂酸二丁基锡 0.5份

[0034] 溶剂PMA 10份

[0035] 上述组分混合并采用高速搅拌机搅拌30分钟，得到红外反射涂料。

[0036] 实施例2：

[0037] (1)玻璃微珠清洗：用浓度为0.1mol/l的氢氧化钠溶液搅拌清洗玻璃微珠粉末，清洗5分钟后，抽滤并用去离子水清洗。

[0038] (2)改性：将100g的清洗后的玻璃微珠，加入到500ml去离子水中，并加入30g的聚乙烯醇(PVP，平均分子量为10000)，搅拌至充分溶解，得到混合溶液，控制混合溶液的温度为15摄氏度。

[0039] (3)在搅拌条件下，向混合溶液中加入改性剂，控制混合溶液中PVP的摩尔量与改性剂的摩尔量比例为0.1，然后逐滴加入摩尔浓度为0.05mol/l的氢氧化钠溶液，加入的氢氧化钠的摩尔量与改性剂的摩尔量比例为5:1；得到的产物再用大量去离子水冲洗，常温烘干，得到表面改性的玻璃微珠；

[0040] 上述制备过程中，控制改性剂中InCl3.4H2O与SnCl2.5H2O的摩尔比例为0.5:1。

[0041] 涂料按以下配方混合：

[0042] 丙烯酸树脂 LR7765(日本三菱) 100份

[0043] 改性玻璃微珠 5份

[0044] 固化剂 Desmodur Z4470(德国拜耳) 15份

[0045] 分散剂 BYK161(德国毕克化学) 5份

[0046] 固化促进剂 辛酸亚锡 1.5份

[0047] 溶剂二甲苯 20份

[0048] 上述组分混合并采用高速搅拌机搅拌30分钟，得到红外反射涂料。

[0049] 实施例3：

[0050] (1)玻璃微珠清洗：用浓度为0.1mol/l的氢氧化钠溶液搅拌清洗玻璃微珠粉末，清洗5分钟后，抽滤并用去离子水清洗。

[0051] (2)改性：将100g的清洗后的玻璃微珠，加入到500ml去离子水中，并加入30g的聚乙烯醇(PVP，平均分子量为10000)，搅拌至充分溶解，得到混合溶液，控制混合溶液的温度为15摄氏度。

[0052] (3)在搅拌条件下，向混合溶液中加入改性剂，控制混合溶液中PVP的摩尔量与改性剂的摩尔量比例为0.1，然后逐滴加入摩尔浓度为0.05mol/l的氢氧化钠溶液，加入的氢氧化钠的摩尔量与改性剂的摩尔量比例为5:1；得到的产物再用大量去离子水冲洗，常温烘干，得到表面改性的玻璃微珠；

[0053] 上述制备过程中，控制改性剂中InCl3.4H2O与SnCl2.5H2O的摩尔比例为1:0.5。

[0054] 涂料按以下配方混合：

[0055] 不饱和聚酯 WF-P011(无锡万博涂料) 50份

[0056] 丙烯酸树脂 LR7765(日本三菱) 50份

[0057] 改性玻璃微珠 10份

[0058] 固化剂 N3390(德国拜耳) 10份

[0059] 固化剂 Desmodur Z4470(德国拜耳) 15份

[0060] 分散剂 EFKA-4061(荷兰埃夫卡) 3份

[0061] 消泡剂 BYK1790(德国毕克化学) 7份

[0062] 固化促进剂 二月桂酸二辛基锡 2份

[0063] 溶剂丁酮 30份

[0064] 上述组分混合并采用高速搅拌机搅拌30分钟，得到红外反射涂料。

[0065] 实施例4：

[0066] (1)玻璃微珠清洗：用浓度为0.1mol/l的氢氧化钠溶液搅拌清洗玻璃微珠粉末，清洗5分钟后，抽滤并用去离子水清洗。

[0067] (2)改性：将100g的清洗后的玻璃微珠，加入到500ml去离子水中，并加入30g的聚乙烯醇(PVP，平均分子量为10000)，搅拌至充分溶解，得到混合溶液，控制混合溶液的温度为25摄氏度。

[0068] (3)在搅拌条件下，向混合溶液中加入改性剂，控制混合溶液中PVP的摩尔量与改性剂的摩尔量比例为0.2，然后逐滴加入摩尔浓度为0.05mol/l的氢氧化钠溶液，加入的氢氧化钠的摩尔量与改性剂的摩尔量比例为5:1；得到的产物再用大量去离子水冲洗，常温烘干，得到表面改性的玻璃微珠；

[0069] 上述制备过程中，控制改性剂中InCl3.4H2O与SnCl2.5H2O的摩尔比例为1:1。

[0070] 涂料按以下配方混合：

[0071] 不饱和聚酯 WF-P011(无锡万博涂料) 100份

[0072] 改性玻璃微珠 10份

[0073] 固化剂 N3390(德国拜耳) 5份

[0074] 固化剂 Desmodur Z4470(德国拜耳) 25份

[0075] 分散剂 EFKA-4061(荷兰埃夫卡) 5份

[0076] 消泡剂 BYK1790(德国毕克化学) 5份

[0077] 固化促进剂 二月桂酸二辛基锡 2份

[0078] 溶剂丁酮 10份

[0079] 溶剂二甲苯 20份

[0080] 上述组分混合并采用高速搅拌机搅拌30分钟，得到红外反射涂料。

[0081] 对比例：

[0082] 采用购买的市售反射降温涂料用来做对比测试，颜色为灰白色。

[0083] 对比测试方法：

[0084] 红外反射性能测试过程按照以下方法进行：为了验证材料对于红外线反射降温效果，将实施例与对比例均涂在光伏背板常用的250um的PET背板之上，干燥后涂层厚度均为25um左右，然后利用功率为1000W的红外线加热灯在距离25cm处进行照射，30min之后撤掉加热灯，迅速用热电偶测试样品表面温度，室温为22℃，测试结果如下。

[0085]样品名称 改性玻璃微珠尺寸/um 表面温度/℃
实施例1 5.8 60.6
实施例2 12.8 58.5
实施例3 17.9 57.2
实施例4 18.4 56.9
对比例 / 85.2

[0086] 注：改性玻璃微珠尺寸采用激光粒度仪测试得到，测试时所选用的分散剂为PMA。

[0087] 从以上测试结果可以看出，本发明中的红外反射涂料具有很好的降温阻隔热量的效果，相较于传统的散热涂料，降温效果显著，适合大范围的外墙、光伏组件等户外环境下使用。