专利名称：复合型金属空心介质微球隔热涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及隔热涂料技术，特别是一种将辐射、反射和阻隔三种隔热机理综合在一起的复合型金属空心介质微球隔热涂料。
背景技术：
20世纪以来全球日益增长的能量消耗给人类发展造成巨大影响，节能降耗成为当前科学研究和技术开发的热点，涂料技术也不例外，开发具有隔热保温效应的涂料具有极大的现实意义。此类涂料可用在航天、汽车、储运、石油化工等行业，降低暴露在太阳热辐射下各种设备的表面温度，改善工作环境；也可用于建筑行业的室内隔热保温，外墙和屋顶热反射和隔热，具有显著的环保节能效果。
隔热涂料按其隔热机理分为反射可见光和红外光达到隔热降温的反射型隔热涂料；通过辐射的形式将物体吸收的太阳光与热量发射到外界的辐射型隔热涂料；阻隔和降低热量传导和对流的阻隔型隔热涂料。近年来，关于隔热涂料的研究异常活跃，各种新的成果和专利不断出现。
反射型隔热涂料如美国专利US5445754公开了一种以马来酸二丁酯-乙酸乙烯共聚物为成膜物质，加入陶瓷珠光反射剂制得的隔热性能优良的水性隔热涂料。美国专利US6017981公开了一种以水性丙烯酸树脂为基料，钛白粉、铬黑、铁红为颜料，滑石粉、云母粉为填料的红外反射涂料，对1200nm 2000nm红外线的反射率达到50%以上。中国专利CN1405248公开了一种丙烯酸树脂丙烯酸树脂为成膜物，与辅料分散剂、太阳热反射复合
颜料、溶剂和增塑剂组合制成。适应各种天气，户外寿命可达8~10年，具有较高的太阳热反射率。中国专利CN1434063公开了一种以环氧改性丙烯酸乳液为基料，与红外反射颜料、空心玻璃微珠、电厂漂珠等制成水性热反射隔热涂料，其热反射和隔热性能均达到或超过溶剂型热反射涂料的水平。中国专利CN1621459公开了一种二氧化钒及其掺杂物粉体相变材料制成的太阳热智能控温涂料，与传统太阳热反射涂料不同，这种涂料能在V^Mx02相变温度以上全波段反射红外光，因而太阳热反射率极高，降温效果更好。在相变温度以下全波段透过红外光，透过率高，保温效果好，从而可实现智能控温。
辐射型隔热涂料如中国专利CN1249321公开了一种可涂于建筑物外墙和金属表面的水性反辐射隔热涂料，由丙烯酸合成乳液、反辐射陶瓷填料、隔热硅酸盐空心填料、颜填料、涂料助剂、稀释剂水组成，具有附着力强、涂层薄、无毒、无污染、隔热性能好的优点。中国专利1038296公开了一种远红外辐射涂料的制造方法。采用冶金工业铜渣为辐射材料，与氧化物，硅酸盐和磷酸盐无机粘结剂组成。具有材料来源广泛，制造成本低，可广泛应用于远红外加热技术领域的特点。中国专利CN1775870公开了一种基于红外辐射体的节能涂料，由辐射体、添加剂和粘料制成，其中辐射体由两种或两种以上的二氧化锆、二氧化钛、三氧化二铝、三氧化二铁、二氧化铈、二氧化锰等粒子组成，涂料层具有热辐射率高，抗热冲击性能强、成型好和成本低等特点。
阻隔型隔热涂料如美国专利US5518810公开了一种将铟锡氧化物粉体分散在无机或者有机聚合物中形成的红外阻隔涂料，所得涂层可见光透明，能阻隔波长在1000nm以上的所有近红外光，对红外线的阻隔达到90%以上。欧洲专利EP1040913公开了一种多层结构的红外阻隔隔热涂层，该涂层结构分为基膜层、红外阻隔层、保护层、粘附层和分离层。氧化铟锡粉体为红外阻隔填料，粘附层采用丙烯酸醋、甲基丙烯酸醋作为成膜物，金属鳌合物作为固化剂，能
阻隔波长为1000nm到2500nm的近红外光的能量。中国专利CN1563231公开了一种可涂于玻璃、透明树脂、金属及水泥表面的纳米透明隔热复合涂料，涂料由氧化铟锡粉体、纳米氧化锡锑粉体、涂料助剂和稀释剂等组成。具有附着力强，透明，屏蔽红外线隔热等特点，特别适于汽车玻璃和建筑玻璃上使用。上述的三种机理隔热涂料各有其优点，如果能将它们综合，充分发挥各自的特点，进行优势互补，将研制出比单一隔热机理涂料性能更佳、涂膜机械及化学性能更加优良的复合隔热涂料。目前有关这方面的研究不多，最多将两种隔热机理相结合，完全综合三种隔热机理的涂料目前还没有出现，有待我们涂料工作者对其进行研究。
发明内容
本发明的目的是发明一种基于金属空心介质微球的复合隔热涂料，将辐射、反射和阻隔多重性能综合在一起，具有自发辐射低、太阳热反射率高和热阻隔效果好的特点。
本发明的金属微球涂料由金属空心介质微球，成膜剂、分散剂、成膜助剂和消泡剂组成。
其特征在于
金属空心介质微球为空心聚苯乙烯小球，外表面直径2.0 10.0^m，球壳厚度0.2 1.0wm，外表面镀有20 50nm厚度的金属层，金属镀层材料选自Au、Ag、 Cu、 Al、 Pt、 Zn、 Ti、 Sn、 Fe中的一种。
成膜剂选用水性丙烯酸树脂，.它附着力强，耐候性好，对太阳热的吸收较低，满足常规的防腐和老化的要求，同时适合在各种金属表面使用。助剂的选择需考虑到与金属空心介质微球的匹配性和丙烯酸树脂的相容
性。本发明的分散剂选用迪高公司的Dispers750W，成膜助剂选用美国陶氏二 丙二醇丙醚Dowanol DPnB，消泡剂选用迪高公司的Foamex 1488。
本发明将金属空心介质微球与成膜剂混合，加入分散剂、成膜助剂和消泡 剂，形成均匀稳定乳液，涂覆在目标物体的表面，形成金属空心介质微球涂层。 涂料中各组分的质量配比为金属空心介质微球15~20%，成膜剂70~75%，分 散剂1.0 3.0%，成膜助剂3.0~10.0%，消泡剂1.0 2.0%。在保证涂层隔热性能 并考虑成本情况下，涂层的厚度一般0.5 1.0mm适宜。
本发明的优点是利用金属空心介质微球有效反射外界的太阳辐射，微球形 成的空间分散结构降低涂层的自发辐射，空心聚苯乙烯小球较好的隔热作用， 使涂层达到极佳的隔热保温的效果。
图1金属空心介质微球涂层的红外反射率。 图2金属空心介质微球涂层相对基体材料的相对自发辐射率。 图3金属空心介质微球涂层隔热性能测试。
具体实施例方式
以下通过实施例及附图对本发明作进一步的详细说明 本发明的制备方法取1000ml的水性丙烯酸树脂，密度为U24g/ml，加 入280g镀铜空心介质微球，加入30g分散剂Dispers750W调节涂料黏度，加 入80g成膜助剂Dowanol DPnB改善成膜效果，加入16g消泡剂Foamex 1488，
配置好的涂料在室温下用高速分散搅拌机搅拌2小时，然后采用喷涂或刷涂工 艺在4mm厚钢板表面上形成涂层，在室温下自然干燥。
本发明在金属基底表面形成的涂层涂膜表面光滑平整，附着力好，金属空心介质微球在隔热涂层中紧密排列，分布较为均匀，呈分散相。我们测试了这
种涂料对红外太阳能辐射的反射情况，如图l所示，在1.3 27//m红外热辐射 波段反射率达到60%以上，特别是在太阳辐射热量集中的1.3 10//m红外波段， 反射率能达到85%以上。
本发明的实例中我们也考察了这种涂料的红外自发辐射情况，在相对于基 体材料的红外自发辐射测量中，如图2所示，涂层在大部分红外波段自发辐射 率与基体材料的自发辐射率基本保持一致。除了 5.0 14^m波段自发辐射略有 上升，但上升幅度不差过20%，同时在2.5 5vm自发辐射下降到基体材料自 发辐射的0.75左右以下，这说明涂层并不增加基体材料的红外辐射能量，具有 较好的防辐射保温效果。
本发明的实例中我们还考察了这种涂料的隔热情况，将金属空心介质微球 隔热涂层涂覆于4 mm厚钢板一面，钢板内侧表面温度50°C、隔热涂层厚度 为lmm。测量得到的结果如图3所示，隔热涂层达到稳定状态时可产生5"C的 上下表面温差。这表明空心聚苯乙烯小球形成的涂层具有较好的抑制内部热量 传递，降低表面温度的作用。
以上所述的实施例仅为了说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本 领域的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的范围并不仅 局限于上述具体实施例，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰， 仍涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1. 一种复合型金属空心介质微球隔热涂料，它由金属空心介质微球，成膜剂、分散剂、成膜助剂和消泡剂组成，其特征在于所述的成膜剂是水性丙烯酸树脂；所述的分散剂是迪高公司的Dispers 750W；所述的成膜助剂是美国陶氏二丙二醇丙醚Dowanol DPnB；所述的消泡剂是迪高公司的Foamex 1488，它们之间按以下质量配比混合金属空心介质微球15～20％；成膜剂70～75％；分散剂1. 0～3.0％；成膜助剂3. 0～10.0％；消泡剂1. 0～2.0％。
2. 根据权利要求1所述的一种复合型金属空心介质微球隔热涂料，其特征在于所述的金属空心介质微球是直径为2.0~10.0//m球壳厚度为0.2~2.0Am的空心聚苯乙烯小球，其外表面镀有20 50nm厚度的金属层，金属镀层材料选自Au、 Ag、 Cu、 Al、 Pt、 Zn、 Ti、 Sn、 Fe中的一种。
3. 根据权利要求1所述的一种复合型金属空心介质微球隔热涂料，其特征在于所述的复合型金属空心介质微球隔热涂料的涂层厚度为0.5 1.0mm。
全文摘要
本发明公开了一种复合型金属空心介质微球隔热涂料，它由金属空心介质微球、成膜剂、分散剂、成膜助剂和消泡剂组成，各组分的质量配比为金属空心介质微球15～20％，成膜剂70～75％，分散剂1.0～3.0％，成膜助剂3.0～10.0％，消泡剂1.0～2.0％。该涂料在太阳辐射热量集中的1.3～10μm红外波段，反射率达到85％以上，自发辐射保持与基体材料一致，隔热效果良好。本发明的优点在于将辐射、反射和阻隔多重隔热机理综合在一起，具有自发辐射低、太阳热反射率高和热阻隔效果好的特点。
文档编号C09D5/33GK101531855SQ200910049109
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月10日 优先权日2009年4月10日
发明者张建标, 胡伟达, 卫 陆, 陈效双 申请人:中国科学院上海技术物理研究所