一种低太阳光散射体浓度、低厚度的水性辐射制冷涂料及制备方法

本发明属于工程热物理，具体来说，涉及一种低太阳光散射体浓度、低厚度的水性辐射制冷涂料及制备方法。

背景技术：

1、为了减少空调等制冷设备带来的碳排放，无能耗的辐射制冷受到广泛的研究，即通过地球大气层8-13微米的透过窗口，向温度接近绝对零度的宇宙散发热量。现有的辐射制冷涂料大多数采用有机溶剂，不满足国家对于涂料可挥发性有机物（voc）的要求。少数水性辐射制冷涂料，采用了50%以上的散射微粒的体积浓度（例如空心微粒），造成颜料体积浓度（pvc）远超过临界颜料体积浓度（cpvc）；或是采用300微米以上的涂层厚度，造成了涂料耐用性的缺陷和成本的提高。

技术实现思路

1、技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种低太阳光散射体浓度、低厚度的水性辐射制冷涂料及制备方法，使用去离子水作为溶剂，太阳光散射体体积浓度在50%以下，厚度在300微米以下。提高了降温效果，降低了成本，提高了涂料的耐用性、健康环保。

2、为解决上述技术问题，本发明实施例采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明实施例提供一种低太阳光散射体浓度、低厚度的水性辐射制冷涂料，其特征在于，包括球形二氧化锆粉末、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物粉末、去离子水、水性乳液、湿润分散剂及助剂。按照质量份数，球形二氧化锆粉末和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物粉末共25-40份，湿润分散剂和助剂供10份，去离子水34-45份，水性乳液15-30份。

4、优选的，在所述的水性辐射制冷材料中，按照质量分数，球形二氧化锆粉末24～39%，聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物粉末1～2%，去离子水34-45%，水性乳液15-30%，湿润分散剂2～3%，其他助剂7～8%。保证球形二氧化锆和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物粉末总占25%-40%，湿润分散剂和助剂占10%，去离子水加上水性乳液中的水的总质量占40-50%。

5、优选的，水性乳液为羟基丙烯酸分散体、硅丙乳液或纯丙乳液。

6、优选的，所述的球形二氧化锆粉末、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物粉末，在辐射制冷涂料中非挥发性成分的体积浓度为30～50%。

7、优选的，所述助剂包括ph调节剂、防腐剂、成膜助剂、流平剂、消泡剂、增稠剂。按照质量分数，ph调节剂0.3～0.5%，防腐剂0.1～0.25%，成膜助剂4.8～6%，流平剂1～2%，消泡剂0.15～0.2%，增稠剂0.6～0.7%。

8、优选的，所述ph调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇；所述防腐剂为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮；所述流平剂为丙二醇；所述消泡剂为681f矿物油；所述增稠剂为聚氨酯；所述成膜助剂为乙二醇或2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯；

9、优选的，所述球形二氧化锆粉末粒径为300、400、500、600、700、800纳米，质量比为2:2:2:2:1:0.5；聚四氟乙烯粉末的粒径为3-10微米，质量均匀分布。

10、优选的，所述辐射制冷粉末不含二氧化钛。

11、第二方面，本发明实施例提供一种水性辐射制冷涂层的制备方法，首先将ph调节剂、防腐剂、流平剂、消泡剂、增稠剂在磁力搅拌下，加入到去离子水中进行混合。之后将所得溶液、球形二氧化锆粉末、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物粉末、湿润分散剂、水性乳液及成膜助剂混合，用球磨机在密闭容器中搅拌，形成的分散液作为水性辐射制冷涂料。将所得涂料通过喷涂、刷涂或浸涂的方式覆盖在基底表面，在烘箱30～50℃烘干，时间为8小时，形成辐射制冷涂层。所述基底包括且不限于金属、水泥等。

12、优选的，所述磁力搅拌时，温度为40～50℃，时间为60分钟。所述球磨机搅拌的搅拌温度为35～45℃，时间为90～120分钟。

13、本发明还提供一种水性辐射制冷涂层的制备方法，将上述的水性辐射制冷涂料通过喷涂、刷涂或浸涂的方式覆盖在基底表面，在烘箱30～50℃烘干，烘干时间为6~10h，形成辐射制冷涂层。

14、本发明还提供一种辐射制冷涂层，采用上述方法制备而成。

15、优选的，所述水性辐射制冷涂层厚度为250微米以下，且光谱与所用基底无关。

16、优选的，所述的球形二氧化锆粉末、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物粉末，在辐射制冷涂层中的体积浓度为30～50%。

17、优选的，所述辐射制冷涂层在太阳光波段的平均反射率达到95%，在8-13微米红外波段的平均辐射率达到95%。

18、有益效果

19、不同于大多数辐射制冷涂料，本发明避免使用挥发性有机溶剂，低于45g/l，具有健康环保的优势，符合建筑外墙涂料的国家标准（<80 g/l）。太阳光散射体体积浓度低于30%，比现有辐射制冷涂料降低了20%；厚度在300微米以下，比现有辐射制冷涂料降低了200微米，提高了涂料的机械性能。并且实现了95%的太阳光反射率和95%的8-13微米红外辐射率，与现有涂料辐射制冷性能相当。在晴天时的实地实验中，该辐射制冷涂料的温度比环境温度低2℃左右。

技术特征：

1.一种低太阳光散射体浓度、低厚度的水性辐射制冷涂料，包括球形二氧化锆粉末、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物粉末、去离子水、水性乳液、湿润分散剂及助剂；按照质量份数，球形二氧化锆粉末和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物粉末共25-40份，湿润分散剂和助剂供10份，去离子水34-45份，水性乳液15-30份。

2.按照权利要求1所述的低太阳光散射体浓度、低厚度的水性辐射制冷涂料，其特征在于，在所述的水性辐射制冷涂料中，按照质量百分比，球形二氧化锆粉末24～39％，聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物粉末1～2％，去离子水34-45％，水性乳液15-30％，湿润分散剂2～3％，助剂7～8％。

3.按照权利要求1所述的低太阳光散射体浓度、低厚度的水性辐射制冷涂料，其特征在于，所述助剂包括ph调节剂、防腐剂、成膜助剂、流平剂、消泡剂、增稠剂；按照质量百分比，ph调节剂0.3～0.5％，防腐剂0.1～0.25％，成膜助剂4.8～6％，流平剂1～2％，消泡剂0.15～0.2％，增稠剂0.6～0.7％。

4.按照权利要求3所述的低太阳光散射体浓度、低厚度的水性辐射制冷涂料，其特征在于，所述ph调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇；所述防腐剂为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮；所述流平剂为丙二醇；所述消泡剂为681f矿物油；所述增稠剂为聚氨酯；所述成膜助剂为乙二醇或2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯；所述水性乳液为羟基丙烯酸分散体、硅丙乳液或纯丙乳液。

5.按照权利要求1所述的低太阳光散射体浓度、低厚度的水性辐射制冷涂料，其特征在于，所述球形二氧化锆粉末粒径为300、400、500、600、700、800纳米，质量比为2:2:2:2:1:0.5；聚四氟乙烯粉末的粒径为3-10微米，质量均匀分布。

6.一种低太阳光散射体浓度、低厚度的水性辐射制冷涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.按照权利要求6所述的水性辐射制冷涂层的制备方法，其特征在于，磁力搅拌时，温度为40～50℃，时间为60分钟；球磨机搅拌的搅拌温度为35～45℃，时间为90～120分钟。

8.一种水性辐射制冷涂层的制备方法，其特征在于，将权利要求1所述的水性辐射制冷涂料通过喷涂、刷涂或浸涂的方式覆盖在基底表面，在烘箱30～50℃烘干，烘干时间为6～10h，形成辐射制冷涂层。

9.根据权利要求8所述的水性辐射制冷涂层的制备方法，其特征在于，所述水性辐射制冷涂层厚度为250微米以下。

10.一种辐射制冷涂层，其特征在于，采用权利要求8或9所述方法制备而成。

技术总结
本发明公开了一种低太阳光散射体浓度、低厚度的水性辐射制冷涂料及制备方法，所述水性辐射制冷涂层包括球形二氧化锆粉末、聚偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物粉末、去离子水、水性乳液、湿润分散剂及助剂。本发明所述的水性辐射制冷涂层及制备方法能够实现在正午太阳直射条件下达到比环境温度更低的表面温度。涂料使用去离子水作为溶剂，制备方法简单，健康环保，并具有更低的粒子浓度和更薄的厚度有利于提升涂料的耐用性能。

技术研发人员：陈震,陈秋语,赵晓冬
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/5