专利名称：反射隔热涂料的组合物、双层隔热涂料及其制作方法
技术领域：
本发明关于隔热涂料，特别是关于 一种具有高隔热能力的双层隔热涂料。隔热涂料可广泛地应用于住宅、建筑厂房、车辆、船舶、粮储仓库及 石油化工储罐，隔绝外界的热能，以保持内部较低的温度。 一般使用的隔热 涂料会添加次微米/微米的陶瓷球填充物，以增加隔热涂料的隔热能力。然而， 上述陶瓷球仅可有限地降低隔热涂料的热传导系数，上述隔热涂料的热传导系数一般介于0.1 0.3W/m. k之间，且隔热涂料的反射率介于80~90%。 一 般而言，若要降低热传导系数皆会造成反射率的下降。因此，亟需要一种同时具有低热传导系数及高反射率的隔热涂料。发明内容有鉴于此，本发明之一目的为提供一种反射隔热涂料的组合物。上述 反射隔热涂料的组合物，包含树脂，其占该反射隔热涂料总重量的30wt。/。至 60wl。/。之间；粉末填充物，其占该反射隔热涂料总重量的5wt。/。至30wt。/o之 间；中空球填充物，其占该反射隔热涂料总重量的10城％至55\￥1%之间；以 及粘合剂，其占该反射隔热涂料总重量的10wt。/。至2()wt。/。之间。在上述反射 隔热涂料中，粘合剂会包覆中空填充物的表面，且各个被粘合剂包覆的中空 填充物间可彼此粘合，以在反射隔热涂料的表面附近形成透明膜。当外界的 光照射反射隔热涂料时，会先经过上述透明膜，再由反射填充物反射至外界， 以提升反射隔热涂料的反射率至少大于96%。本发明之另 一 目的为提供一种双层隔热涂料，其包含多孔性绝热层 以及反射隔热层，形成于该多孔性绝热层的上方。上述双层隔热涂料，其中 多孔性绝热层更包含，气凝胶粉末，其占该多孔性绝热层总重量的20wt%至30wt。/。之间；分散液，其占该多孔性绝热层总重量的0.1wt。/。至lwt。/。之间； 粘合剂，其占该多孔性绝热层总重量的10wt。/。至20wt。/o之间；以及第一树脂， 其占该多孔性绝热层总重量的40wt。/。至60wt。/o之间，且该第一树脂的粘度介 于500至1500厘泊之间。上述双层隔热涂料，其中反射隔热层包含第二树 脂，其占总重量的30城％至60wt。/。之间；粉末填充物，其占总重量的5wt0/。 至30wto/。之间；中空球填充物，其占总重量的10wty。至55wty。之间；以及粘 合剂，其占总重量的10wt。/。至20wt。/。之间。在上述双层隔热涂料中，反射隔 热层具有对可见光及近红外光的反射率大于96%,且多孔性绝热层的热传导 系数介于O.Ol至0.03W/m. k之间。再者，双层隔热涂料的热传导系数介于 0.01 0.05W/m. k之间。本发明的另一目的为提供一种双层隔热涂的形成方法，其包含提供基 材。接着，形成多孔性隔热层于该基材上，以及再形成反射隔热层于上述多 孔性隔热层的上方。
图1为本发明的一个实施方案的双层隔热涂料的示意图，其中1为双层 隔热涂料；2为基材； 5为绝热层； 10为反射隔热层； 15为中空球填充物； 20为反射粉末填充物； 25为纳米多孔性填充物。
具体实施方式
多孔性绝热层的制备将20wt。/。至30wt。/o(以多孔性绝热层的总重量为基准)的气凝胶(aerogel) 粉末、0.1 wt。/。至1 wt。/。的分散液、10wt。/。至20城％的粘合剂(binder)以及40wt% 至60wty。的树脂混合搅拌约0.3至0.8小时，以制备多孔性绝热层。在优选实施方案中，上述气凝胶粉末优选为纳米级的尺寸，且可以是 例^口fU匕石圭(silicon oxide)、 二fU匕《太(titanium dioxide)或fU匕4告(zirconium oxide)的无机类气凝胶粉末，也可以是例如碳、间苯二酚曱醛(resorcinol formaldehyde)、聚氨酯(polyurethane)或聚苯乙烯(polystyrene)的有机类气凝胶 粉末，以及上述有机气凝胶粉末及无机凝胶粉末的混合物，经由例如溶胶凝 胶法(sol-gel)的纳米化处理后，所制得的纳米气凝胶粉末。上述以溶胶凝胶法制备纳米气凝胶粉末的方式，在氣化硅的实施方案 中，将硅烷氧化物或硅盐类溶于水中，进行水解(Hydrolysis)及縮合 (Condensation)反应，以形成氧化硅凝胶。接着，将氧化硅凝胶进行干燥及锻 烧处理，以形成纳米氧化硅粉末 上述纳米气凝胶粉末的比表面积优选可以 是介于400m2/g至1200m2/g之间。上述分散液优选可以是聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone; PVP),且 分子量范围介于20000g/mole 60000g/mole之间，其中上述分-散液优选可以 是先以乙醇(工业用乙醇)将聚乙烯吡咯烷酮溶解而成的溶液。在优选实施方 案中，上述粘合剂可以是例如聚乙醇或丙烯的醇酸聚合物，且添加1 5倍醇 酸聚合物的水而成。上述粘合剂的分子量范围优选介于80000g/molc至 90000g/mole之间。在一个实施方案中，上述树脂优选例如是耐热性的树脂，且可以是例 如聚甲基丙烯酸曱酯(也可称为压克力树脂)、丙烯-苯乙烯树脂或丙烯-丁二 烯-苯乙晞树脂，且上述树脂的粘度可以是介于500至1500厘泊之间，优选 约为1000厘泊。由于，上述多孔性绝热层具有优选大于90。/。的孔隙率，且多孔性绝热 层具有优选的孔径范围介于10至30纳米之间，使得多孔性绝热层的热传导 系数范围可介于0.01至0.03W/m. k之间，优选约为0.018W/m. k。因此， 上述多孔性绝热层具有良好的隔热功能。值得注意是，在上述多孔性绝热层的制备中，也可以选择性的添加炭 黑粒子，以更加降低多孔性绝热层的红外光辐射热传。反射隔热涂料的制备将约10wt。/。至55wt。/o(以反射隔热涂料的总重成为基准)的中空球填充 物、5wt。/。至30wt。/。的粉末填充物与0.1wt。/。至1wt。/。的分散液置于容器中， 进行混合搅拌。接着，再加入约10%至20wt。/。(以反射隔热涂料的总重成为 基准)的粘合剂于上述容器中，进行混合搅拌约0.5至1小时，使得粘合剂会 包覆中空球填充物的表面。接着，加入约30wt。/。 60wt。/。(以反射隔热涂料的
总重成为基准)的树脂于上述容器中，进行混合搅拌约0.2至0.4小时，以制备反射隔热涂料。另外，上述反射隔热涂料的制备方法，在添加树脂之前也可以选择性 的添力口 5 10wt%(以反射隔热涂料的总重量为基准)的发泡型树脂，以增加反 射隔热涂料之中的孔隙，使得增加反射隔热涂料的隔热效果。上述发泡型树 脂优选可以是聚氨脂(polyurethane; PU),且粘度范围介于50至100厘泊之间。在一个优选实施方案中，上述分散液可以是例如聚乙烯吡咯烷酮 (Polyvinylpyrrolidone)与乙醇所配制的溶液，主要目的是将中空球填充物均匀 分散于反射隔热涂料之中。上述粘合剂可以是与上述多孔性绝热层中的粘合 剂相同。上述中空球填充物优选可以是硼硅酸盐，且其粒径范围可以是介于10 至400pm之间。当上述硼硅酸盐粒径优选约为100pm时，具有优选的热传 导系数条件。而，粉末填充物优选可以是具有反射能力的氧化钛或氧化锌， 以作为反射红外光的填充物。在另一优选实施方案中，粉末填充物也可以包 含例如氧化锆或碳酸钙之具有反射紫外光能力的填充物。在又一 实施方案 中，也可以配合添加一般的填充物，例如碳酸镁、碳酸4丐或云母，由于一般 的填充物价格比较便宜，因此，可在不降低反射与隔热能力下，与反射粉末 填充物及中空填充物搭配使用，以降低制作成本。在 一优选实施方案中，上述树脂可以是与上述多孔性绝热层中相同的 树脂材质，但在反射隔热涂料中之树脂的粘度优选为大于3000厘泊。在上述反射隔热涂料中，粘合剂会包覆中空填充物的表面，且各个被 粘合剂包覆的中空填充物间可彼此粘合，以在反射隔热涂料的表面附近形成 透明膜。当外界的光照射反射隔热涂料时，会先经过上述透明膜，再由反射 填充物反射至外界，以提升反射隔热涂料对可见光及近红外光(380 2000nm) 的反射率至少大于96%。双层隔热涂料的制作在图1中，提供基材2。接着，利用高压喷涂的方式将上述制备的多孔 性绝热层5形成于上述基材的上方。之后，再将上述制备的反射隔热层10 高压喷涂于多孔性绝热层5的上方，以在基材2的上方形成双层隔热涂料1。 上述基材2优选可以是金属。在一优选实方案中，多孔性绝热层5的厚度介 于0.2至0.25mm之间，而反射隔热层10的厚度优选介于0.2至0.25mm之间。又如图1所示，中空填充物15、反射填充物20及一般填充物25形成 在反射隔热层10之中，且中空填充物15间可彼此粘合，以在反射隔热层的 表面附近形成透明膜，使得增加反射隔热层10反射可见光及近红外光的反 射率至少约96%，如图l箭头所示。再者，在反射隔热层10下方的多孔性 绝热层5的低热传导系数介于0.01至0.03 W/m. k之间。在上述双层隔热涂料中，由于反射隔热层具有高反射率，使得大体上 并不会在反射隔热层产生热，再加上底层多孔性绝热层具有高隔绝热的能 力，因此，结合反射隔热层与多孔性绝热层所形成的双层隔热涂料的传热传 导系数介干约0.01 0.05W/m. k具有极佳隔热性质。值得注意的是，上述反 射隔热层与多孔性绝热层也可以是各别分开使用，当然亦具有反射及隔热的 能力。虽然本发明已以优选实施方案揭露如上，然其并非用以限定本发明，任 何本领域的技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作一些更动与 润饰，因此本发明之保护范围当视后附的权利要求范围所界定为准。
权利要求
1. 一种反射隔热涂料的组合物，包含树脂，其占该反射隔热涂料总重量的30wt％至60wt％之间；粉末填充物，其占该反射隔热涂料总重量的5wt％至30wt％之间；中空球填充物，其占该反射隔热涂料总重量的10wt％至55wt％之间；以及粘合剂，其占该反射隔热涂料总重量的10wt％至20wt％之间。
2. 如权利要求1所述的反射隔热涂料的组合物，更包含分散液，其占该 反射隔热涂料总重量的0 J wt%至1 wt。/。之间。
3. 如权利要求2所述的反射隔热涂料的组合物，其中该分散液包含聚乙 烯吡咯烷酮，且该聚乙烯吡咯烷酮的分子量介于20000g/mole至60000g/mole 之间。
4. 如权利要求2所述的反射隔热涂料的组合物，更包含发泡型树脂，其 占该反射隔热涂料总重量的5 wt。/。至10wt。/。之间t
5. 如权利要求1所述的反射隔热涂料的组合物，其中该树脂包含聚曱基 丙烯酸曱酯，且该树脂的粘度大于3000厘泊。
6. 如权利要求1所述的反射隔热涂料的组合物，其中该粉末填充物包含 碳酸钙、氧化锌、氧化钛、或氧化锆。
7. 如权利要求1所述的反射隔热涂料的组合物，其中该中空球填充物 包含硼硅酸盐的中空球体。
8. 如权利要求1所述的反射隔热涂料的组合物，其中该中空球填充物的 粒径介于10|arn至400pm之间。
9. 如权利要求1所述的反射隔热涂料的组合物，其中该粘合剂包含醇酸 聚合物，且该醇酸聚合物的分子量介于8000g/mole至90000g/mole之间。
10. 如权利要求1所述的反射隔热涂料的组合物，其中该粘合剂会包覆 该中空球填充物，使得该中空球填充物可彼此粘合，以形成透明膜。
11. 一种双层隔热涂料，包含 多孔性绝热层；以及反射隔热层，形成于该多孔性绝热层的上方。
12. 如权利要求1所述的双层隔热涂料，其中该多孔性绝热层，包含气凝胶粉末，其占该多孔性绝热层总重量的20wt。/。至3Owt。/。之间； 分f在液，其占该多孔性绝热层总重量的0.1 wt。/。至1 wt。/。之间； 粘合剂，其占该多孔性绝热层总重量的10wt。/。至20wtQ/。之间；以及 第一树脂，其占该多孔性绝热层总重量的40wt。/。至60wt。/。之间.且该 第一树脂的粘度介于500 1500厘泊之间。
13. 如权利要求12所述的双层隔热涂料，其中该气凝胶粉末系选自包含 氧化硅、二氧化钛、氧化、碳、间苯二酚曱搭、聚氨酯及聚苯乙烯。
14. 如权利要求12所述的双层隔热涂料，其中该气凝胶粉末的比表面积 介于400m2/g至1200m2/g之间。
15. 如权利要求12所述的双层隔热涂料，其中该多孔性绝热层的孔径介 于10nm至30nm之间。
16.如权利要求12所述的双层隔热涂料，其中该反射隔热层，包含 第二树脂，其占总重量的30wt。/。至60wt。/。之间，且该第二树脂的粘度 大于3000厘泊；粉末填充物，其占总重量的5wt。/o至30城％之间；中空球填充物，其占总重量的10wt。/。至55wt。/。之间；以及粘合剂，其占总重量的10城°/。至20城％之间。
17. 如权利要求16所述的双层隔热涂料，其中该粘合剂系包覆于该中空 球填充物，使得该中空球填充物可彼此粘合，以形成透明膜。
18. 如权利要求11所述的双层隔热涂料，其中该多孔性绝热层的厚度介 于0.2nim至0.25mm之间。
19. 如权利要求n所述的双层隔热涂料，其中该多孔性绝热层的热传导系数介于0.01 W/m. k至0.03W/m. k之间。
20. 如权利要求11所述的双层隔热涂料，其中该反射隔热层的厚度介于 0.2mm至0.25mm之间。
21. 如权利要求11所述的双层隔热涂料，其中该反射隔热层的反射率大 于96%。
22. 如权利要求11所述的双层隔热涂料，其中该双层隔热涂料的热传导 系数介于0.01 W/m. k至0.05W/m. k之间。
23. —种双层隔热涂料的制作方法，包含 提供基材形成多孔性隔热层于该基材上；以及 形成反射隔热热层于该多孔性隔热层的上方。
24.如权利要求23所述的双层隔热涂料的制作方法，共甲B属,
25. 如权利要求23所述的双层隔热涂料的制作方法，其中形成该多孔性 隔热层的方式是由高压喷涂的方式完成。
26. 如权利要求23所述的双层隔热涂料的制作方法，其中形成该反射隔 热层的方式是由高压喷涂的方法完成。
全文摘要
本发明提供一种反射隔热涂料的组合物、一种双层隔热涂料及其制作方法。上述双层隔热涂料，包含多孔性绝热层，以及反射隔热层，形成于该多孔性绝热层的上方。在上述双层隔热涂料中，反射隔热层具有对可见光及近红外光的反射率大于96％，且多孔性绝热层的热传导系数介于0.01～0.03W/m.k之间。再者，上述双层隔热涂料的热传导系数介于0.01～0.05W/m.k之间。
文档编号C09D139/00GK101210146SQ20061017232
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月30日 优先权日2006年12月30日
发明者张育诚, 林琨程, 郑景亮 申请人:财团法人工业技术研究院