一种涂覆制品及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于涂层材料领域，更具体地，设及一种涂覆制品及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 涂层材料广泛应用于建筑、汽车W及其他人造物体，地球上的物体每天都要接收 到大量的太阳福射。到达地球表面的太阳福射波长集中于0. 3ym至2. 5ym运个范围内， 具体分为紫外线区域（0. 3ym~0. 38ym)，可见光区化38ym~0. 78ym)和近红外光区 (0. 78ym~2. 5ym)。由于城市绿化面积的大量减少W及建筑、道路对福射能量的大量吸 收，从而产生了热岛效应，使得市中屯、的平均溫度比周围环境的溫度高=至五摄氏度。运样 的福射吸收增加了建筑物内部的溫度从而增加了室内空气调节的能耗。
[0003] 为了改善运种状况，一些有效地降低福射吸收的措施被提了出来，比较有意义的 就是将粉末状的金属氧化物颗粒（如二氧化铁、氧化侣、氧化锋等）弥散到树脂等一些母体 中，运样的涂层材料可W尽可能地增大近红外光区的反射率从而降低福射的热效应，同时 减少可见光区的反射率从而呈现对人眼更柔和的外观。
[0004] 日本学者从理论和实验两方面对氧化铜涂层的研究，氧化铜粒子均匀得弥散在 树脂母体中，运样得到的涂层与W往的材料相比不仅具有良好的美观特性，并且热效应 也比较理想，得到的涂层的优化参数Rwt的最大值为15. 56。（H.Gonome,M.Baneshi,J. Okajima,A.Komiya,S.Maruyama,Controllingtheradiativepropertiesofcool black-colorcoatingspigmentedwithCuOsubmicronparticles,J.Quant.Spectrosc. Radiant.Transfer132 (2014) 90-98.)，然而该涂层性能仍然有进一步改进的空间。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的W上缺陷或改进需求，本发明提供了一种涂覆制品及其制备方 法，其目的在于通过其表面的多层涂层增加近红外光区的反射率，由此降低涂覆制品的热 效应。
[0006] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种涂覆制品，包括基材W及 涂层，所述涂层覆盖于所述基材的全部或者部分表面，所述涂层的材料包括丙締酸树脂和 金属氧化物颗粒，所述涂层为多层涂层，从底层至顶层由第一涂层、第二涂层至第N涂层组 成，且其中金属氧化物颗粒的体积分数分别为曰1、曰2至aW，且5% >曰1> 0. 5%，N为大于等 于2的任意整数，i为2到N的任意整数；所述金属氧化物颗粒为氧化铜、氧化锋、二氧化铁、 氧化侣、氧化铁或氧化错，所述金属氧化物颗粒的形状为球形或楠球形，粒径为0. 2ym~ 5. 0ym;所述涂层中，金属氧化物颗粒的体积分数从底层至顶层依次递增，提高了涂覆制品 在近红外光区的光谱反射率，降低了涂覆制品的热效应，提高了涂层的优化参数。
[0007] 优选地，所述基材表面的反射率为0~1. 0。 阳00引优选地，所述多层涂层的总厚度为10ym~100ym。
[0009] 优选地，第一涂层、第二涂层至第N涂层的厚度相同。
[0010] 优选地，所述金属氧化物球形颗粒为氧化铜。 W11]优选地，5%> 曰1> 曰1 1%。
[001引 优选地，N=2,曰2:曰1为4:1~9:1。
[0013] 按照本发明的另一方面，提供了一种用于上述涂覆制品的涂料，所述涂料的材料 包括丙締酸树脂和金属氧化物颗粒，所述金属氧化物颗粒为氧化铜、氧化锋、二氧化铁、氧 化侣、氧化铁或氧化错，所述金属氧化物颗粒的形状为球形或楠球形，粒径为0. 2ym~ 5. 0ym，所述涂料由第一涂料、第二涂料至第N涂料组成，其中金属氧化物颗粒的体积分数 分别为曰1、曰2至aN，且5%>曰1>a1 0. 5%，N为大于等于2的任意整数，i为2到N的 任意整数。
[0014] 按照本发明的另一方面，还提供了一种上述涂覆制品的制备方法，将多层涂层覆 盖于基材的全部或者部分表面，所述多层涂层的材料包括丙締酸树脂和金属氧化物颗粒， 所述金属氧化物颗粒为氧化铜、氧化锋、二氧化铁、氧化侣、氧化铁或氧化错，所述金属氧化 物颗粒的形状为球形或楠球形，粒径为0. 2ym~5. 0ym，所述多层涂层从底层至顶层由一 涂层、第二涂层至第N涂层组成，其中金属氧化物颗粒的体积分数分别为曰1、曰2至aW，且5% >曰1>a1 0. 5%，N为大于等于2的任意整数，i为2到N的任意整数。
[0015] 通过本发明所构思的W上技术方案与现有技术相比，具有W下有益效果：
[0016] 1、通过金属氧化物颗粒体积分数不同的多层涂层，取代现有技术中的均匀涂层， 提高了涂覆制品在近红外光区的光谱反射率，降低了涂覆制品的热效应；
[0017] 2、该涂覆制品在可见光区的光谱反射率与均匀涂层的涂覆制品无显著差异，在改 善热效应的同时不会增加对人眼的刺激；
[001引3、在金属氧化物颗粒的平均体积分数相等的情况下，将涂层的优化参数Rwt提高 了将近30%，从而在不增加材料消耗的情况下，改善涂覆制品的性能，降低了生产成本。
【附图说明】
[0019] 图1是氧化铜颗粒的复折射率随波长变化的曲线图；
[0020] 图2是本发明涂覆制品示意图；
[0021] 图3是本发明实施例2-3W及对比例1-3的光谱反射率的对比图；
[0022] 图4是本发明实施例5-6、对比例3和对比例6的光谱反射率的对比图；
[0023] 图5本发明实施例4W及对比例3-5的光谱反射率的对比图。
【具体实施方式】
[0024] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所设及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可W相互组合。
[00巧]当太阳光照射到覆盖在基材表面的涂层上时，会发生反射W及散射等物理过程。 涂层的性能差异能使上述物理过程产生不同的结果，该涂层的性能通过优化参数Rwt来评 价： (I)[0026]
[0027] 其中I(A)是太阳入射的福射强度，P(A)是涂层的光谱反射率，h(A)是标准发 光效率，优化参数Rwt越大，则证明涂层性能越好。
[0028] 单个球形或楠球形颗粒均匀弥散在非吸收性的母体（如丙締酸树脂）中时，其散 射和吸收特性能够通过解麦克斯韦方程方程得到，运主要基于入射波长A，金属氧化物颗 粒的直径dW及金属氧化物颗粒的复折射率m=n-iK。氧化铜颗粒的复折射率随波长变 化的曲线图如图1所示。
[0029] 氧化铜颗粒在波长0. 3ym~2. 5ym范围内的复折射率变化如图2所示，其中折 射率W及衰减系数都表现出一定的规律性。通过Mie理论，可W利用氧化铜颗粒的复折射 率，计算得出氧化铜颗粒的福射特性，如散射效率和吸收效率。在基材的折射率确定的情况 下，也可W求出各向异性散射相函数也可W通过Mie理论得到。
[0030] 其中，散射效率和吸收效率能够通过W下方程得到：
[0031] \ ..(2)
[0032] 'X
[0033] ????? (4)
[0034]运里A。。,X和Qabs,X分别是散射和吸收系数，d是颗粒直径，是颗粒体积分数， Nt是颗粒浓度。
[0035] 太阳福射入射到N层涂层的原理图如图2所示，其中，金属氧化物颗粒为单分 散的。阳光入射到涂层表面的平行和漫入射福射能够用Bird模型描述巧.E.Bird,C. 民iordan,Simplesolarspectralmodelfordirectanddiffuseirradianceon horizontalandtiltedplanesattheearth'ssurfaceforcloudlessatmospheres，J ApplMeteorolClim25 (1986) 87-97.)，在入射光线与涂层N，基底与涂层I之间由于折射 率的不同会发生镜面反射，反射率通过菲涅尔定理求解，其中涂层间金属氧化物颗粒的散 射效率和吸收效率可W通Mie理论求解。
[0036] 为了分析涂层内的福射传递过程，将涂层当作含有参与性介质的一维平行平板系 统处理。福射传递方程描述了在位置Z，方向《W及波长A处的福射强度：
[0037] 倒：
[0038] 运里I是福射强度，n是母体的折射率，c。是能束在真空中的传播速度，e,= KO.是衰减系数，O.是散射相函数。将方程（5)积分得到：
[0039]
[0040] 该方程右侧的第一项表明的是基材对福射强度的贡献，第二项表示的是散射介质 的散射贡献，并且S是源项。将上述参数代入公式化），得到在任意位置，任意波长下的福射 强度：
[0041 ]
….。巧
[00创运里巧(或，-―表示的是基材為发射的能量被基材Z在波长A下被反射到I方 向上的能量份额，巧(:,,一-'，於韻代表着类似的含义。
[0043] 从图2可W看出，太阳福射从顶部入射到涂层内，沿Z方向涂层被等分成N等分， 即N个单元，其中每个单元处福射强度又被分为180等分，离散之后在任意位置金属氧化物 颗粒的体积分数为a(z)(例如，过2似二3% (0 <z<0?化），过1(Z)二1% (0?化<Z<L))D
[0044] 通过离散方程（7)，可W得到在单元ii，方向W及波长A处的福射强度 Wi ,(9,1.义). 々
[0045]
（8)
[0046] 粒径相同W及颗粒总体积分数相同时，金属氧化物颗粒可W有多种分布方式，包 括均匀分布，梯度分布W及多层分布等，而通过公式（8)可W计算出梯度分布，W及多层分 布的涂层中，波长为A时的福射强度，从而进一步计算出其优化参数Rwt。
[0047] 按照W上的理论基础，本发明提供了一种涂覆制品，包括基材W及涂层，所述涂层 覆盖于所述基材的全部或者部分表面，所述涂层的材料包括丙締酸树脂和金属氧化物颗 粒，所述涂层为多层涂层，从底层至顶层由第一涂层、第二涂层至第N涂层组成，且其中金 属氧化物颗粒的体积分数分别为曰1、曰2至aW，N为大于等于2的任意整数，i为2到N的任 意整数；所述金属氧化物颗粒为氧化铜、氧化锋、二氧化铁、氧化侣、氧化铁或氧化错，所述 金属氧化物颗粒的形状为球形或楠球形，粒径为0. 2ym~5. 0y