专利名称：黄色系反射隔热颜料与涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及黄色系反射隔热颜料与涂料及其制备方法。
背景技术：
反射隔热涂料形成的隔热膜具有对太阳辐射热射线高反射率、同时隔热膜又具有高的远红外发射率。反射隔热涂膜这种高反射率与高发射率，可以实现隔绝90%以上太阳辐射能，有效的隔绝太阳热辐射，降低室内温度，节省制冷空调电耗。反射隔热涂料是建筑节能新材料，现在已经应用于实际建筑节能工程。建筑涂料是由聚合物成膜物质、隔热功能材料、填料、助剂组成。其中，隔热功能材料、填料是球状无机物颗粒，这些颗粒物的存在，影响涂膜的热反射效果。ZL200710035834. 6是为了改善涂料中粉末粒子影响反射热射线的发明。ZL200710035834. 6采用的方法是在薄片状的透明无机基材上包覆对热射线反射率高的无机氧化物，制备成热反射功能材料。如在云母基材表面包覆二氧化钛。这种热反射功能材料结构为热反射功能材料层-片状透明无机基材-热反射功能材料层三层结构。由这类热反射功能材料制备反射隔热涂料成膜时，高分子包覆在片状的热反射功能材料表面形成透明高分子膜。这样的反射隔热涂膜膜结构为透明高分子膜-热反射功能材料层-片状透明无机基材-热反射功能材料层-透明高分子膜，为五层平面结构组成的复合结构。这类五层结构的片状粒子制备的涂料在施工压力作用下，粒子沿着涂覆表面平行的方向排列。当太阳热射线照射到被涂物体表面时，热射线在这类粒子的各层结构表面产生多次反射与折射，提高了涂料膜对热射线的反射率，减少了热射线进入被涂物体内部，因此增加了反射隔热涂料的隔热效果。现有的反射隔热涂料都是白色的，实际的建筑墙体的外涂层大部分是非白色的。实际应用时都是采用将反射隔热涂料着色后使用。其中以氧化铁黄色系的建筑外墙为基本色，再辅以其他色系满足建筑外墙的颜色要求。这些颜料粒子与涂料中的功能材料和填料粒子一样，都是球形颗粒状的。这些颜料粒子对热射线起到漫反射的作用，减少了反射隔热涂膜的反射率，最终影响反射隔热涂料的隔热效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种可增加对热射线的反射率，实现高的隔热效果的黄色系反射隔热颜料与涂料及其制备方法。本发明的黄色系反射隔热涂料是采用加入本发明黄色隔热颜料，解决普通的黄色隔热涂料加入黄色颜料粒子影响隔热效果的问题。本发明的黄色颜料结构为氧化铁黄膜-无机氧化物反射膜-无机片状透明基材-无机氧化物反射膜-氧化铁黄膜这种五层结构的微小平面粒子。这种结构粒子是在微小平面粒子基材基础上采用化学方法包覆形成的。本发明的黄色系反射隔热涂料采用本发明的黄色颜料与高分子乳液及填料、助剂组成。这种涂料形成的涂料膜由高分子膜-氧化铁黄膜-无机氧化物反射膜-无机片状透明基材-无机氧化物反射膜-氧化铁黄膜-高分子膜这种微小多层平面结构粒子平行排列。由于本发明的黄色系包覆层在平面基材的无机氧化物外层，无机氧化物在沉积包覆氧化铁过程中，起到晶核成核剂的作用；同时使氧化铁沉积均匀。光线与热射线在这种结构涂料膜各层界面发生折射与反射，增加了对热射线的反射率，实现高的隔热效果。一种黄色系反射隔热颜料与涂料及其制备方法，其特征是在无机薄片基材上包覆纳米氧化物反射隔热层的基础上，再包覆氧化铁黄色着色层；
黄色系反射隔热颜料粒子由五层平面结构组成氧化铁黄膜-无机氧化物反射膜-无机片状透明基材-无机氧化物反射膜-氧化铁黄膜；
由上述的五层平面结构黄色反射隔热颜料制备的涂料膜结构为七层平面结构透明高分子膜-氧化铁黄膜-无机氧化物反射膜-无机片状透明基材-无机氧化物反射膜-氧化 铁黄膜-透明高分子膜。黄色系反射隔热颜料粒子为五层结构包覆粒子，构成为氧化铁黄膜-无机氧化物反射膜-无机片状透明基材-无机氧化物反射膜-氧化铁黄膜；组成黄色系反射隔热颜料的三类材料质量比为无机片状透明基材无机氧化物反射膜氧化铁黄膜=I 0. 05-0. 5 0. 01-0. 7。所述的无机片状透明基材为云母片、絹云母片、玻璃鳞片、或云母氧化铁。所述的无机氧化物反射膜是由无机氧化物包覆在无机片状透明基材上形成，无机氧化物为有对热射线反射效果的氧化物，如二氧化钛、氧化锑、或二氧化锡。所述的氧化铁黄膜是由化学沉积方法将氧化铁黄包覆在无机片状透明基材、无机氧化物反射膜上形成的膜。所述的氧化铁黄膜是用三氯化铁水解生成；三氯化铁水解的条件是三氯化铁的浓度为0. l-2mol/l，最佳浓度为0. 5-lmol/l ;反应温度为室温；反应时间为0. 5-5小时，最佳反应时间为1-3小时；水解反应的pH = 4-10。所述的氧化铁黄膜的制备工艺采用水解方法，工艺过程为
(1)将权利要求3和4中的反射隔热材料分散在3-5倍质量的去离子水中，用盐酸调节pH = 4 ;
(2)搅拌下在1-3小时滴加配制的三氯化铁溶液，同时滴加氢氧化钠溶液，维持pH=
4-5 ；
(3)滴加完三氯化铁溶液后，继续反应0.5-1小时，然后调节pH = 8-10，继续反应I小时，水解反应结束后，再静置I小时；
(4)过滤、洗涤滤饼、干燥后即为黄色反射隔热颜料，滤饼也可以直接打浆后配制反射隔热颜料。所述的氧化铁黄的包覆质量为无机片状透明基材的0. 01-0. 7 ;随着氧化铁黄包覆质量的增加，颜色由白色-米黄色-浅黄色-深黄色变化；包覆工艺按照需要的黄色颜色确定包覆的氧化铁黄的量确定。所述的涂料的涂料膜结构为七层平面结构透明高分子膜-氧化铁黄膜-无机氧化物反射膜-无机片状透明基材-无机氧化物反射膜-氧化铁黄膜-透明高分子膜，其中的氧化铁黄膜是由权利要求书6、7和8中方法制备的。
所述的反射隔热涂料是按照常规的反射隔热涂料的生产方法制备；涂料配方为耐候性好的乳液树脂、涂料助剂、黄色系反射隔热颜料组成。本发明内容包括两部分黄色系反射隔热材料的制备与黄色系反射隔热涂料的制备。1.黄色系反射隔热材料制备方法如下
I采用包覆的平面结构的反射隔热材料。这类包覆的平面结构的反射隔热材料如ZL200710035834. 6 所描述的。2在上条I包覆的平面结构的反射隔热材料的表面，再包覆黄色系的氧化铁层着色层。氧化铁着色层采用三氯化铁溶液水解法制备。3三氯化铁溶液水解法制备氧化铁黄的工艺方法是
(I)将选择好的包覆的平面结构的反射隔热材料分散在2-5倍质量份的去离子水中，再用盐酸调节PH = 4。(2)将六水三氯化铁固体配制浓度为0. l-2mol/l的三氯化铁溶液，室温下将配制的溶液滴加到(I)的分散液中，搅拌下在1-5小时滴加配制的三氯化铁溶液，同时滴加氢氧化钠溶液，维持PH = 4-5。滴加速度与生成的氧化铁粒子的大小与包覆层的表面状况有关。滴加速度快，包覆的氧化铁的粒子较粗，包覆物的表面光泽较暗。一般是滴加时间为3小时为好。水解过程的PH影响较大，pH高，水解速度快，生成的水解粒子颗粒较粗，表面光泽较暗。水解时以pH = 4-5，水解速度适中，制备的包覆粒子质量较好。水解温度在室温及以上均可以有效的使三氯化铁溶液水解，温度越高，水解速度越快。从节约能源考虑，以室温水解工艺最节省能源。在室温下，只要从三氯化铁的浓度、滴加时间、反应体系的PH等方面调节，同样可以得到适中的水解速度。(3)滴加完三氯化铁溶液0. 5-1小时后，调节pH = 8-10，继续反应I小时，再静置I小时。调节pH = 8-10是为了让三氯化铁水解完全，减少滤液中铁离子含量。(4)过滤、洗涤滤饼、干燥滤饼，即为本专利的黄色反射隔热颜料。干燥温度在110-120°C。滤饼可以直接打浆后配制反射隔热颜料，这样节省滤饼干燥的设备投资、工时与能耗。2.黄色系反射隔热涂料制备方法如下
本发明的黄色系反射隔热涂料采用本发明的黄色颜料与高分子乳液及填料、助剂组成。本发明的黄色系反射隔热涂料制备方法如同普通反射隔热涂料的制备方法相同。
I在涂料生产用的搅拌器中加入计量的水、助剂(分散剂、中和剂、润湿剂、消泡剂、防腐防霉剂、防冻剂)，搅拌均匀。2加入本专利的黄色系反射隔热材料，搅拌均匀。如果加入的是干燥后的黄色系的反射隔热材料，这需要中速搅拌20-30分钟；如果加入的是黄色系反射隔热材料滤饼，则只需要低速搅拌20分钟。3搅拌下加入计量的聚合物乳液。再加入其他助剂(增稠剂、流平剂、消泡剂等)，调节涂料的施工性能。4过滤、包装。3.黄色系反射隔热材料与涂料制备方法特点。
本发明的特点是在包覆有无机氧化物反射隔热材料的片状材料上，再包覆氧化铁黄颜料。本发明有如下优点I制备的颜料粒子均匀的沉积在片状的反射隔热材料的基片上，由这种片状粒子制备的反射隔热涂料中，游离的颗粒状的颜料粒子少，有利于反射隔热涂膜对热射线反射率的提高。按照本专利方法，控制包覆的氧化铁的量，可以制备系列黄色系的反射隔热材料。2由于包覆是在已经包覆的氧化物基础上进行的，在包覆氧化铁颜料时，不需要常规氧化铁黄颜料制备时必须要先制备晶种的工序，这样有利于减少了氧化铁黄颜料的生产成本。3三氯化铁水解工序在室温下进行，有利于生产中的节能。
4制备的黄色系的反射隔热材料不需要经过干燥，就可以直接用于反射隔热涂料生产，有利于减少干燥设备投资、工时和干燥能耗。在涂料施工时，包覆的隔热平面粒子平行于涂料涂覆面排列。涂膜中的平面结构粒子的这种排列方式，有利于热射线在这七层平面结构界面上发生多次反射与折射，减少了常规涂料中添加球形粒子对热射线的漫反射，增加涂料膜对热射线的阻隔效果。与添加黄色颜料的涂料对比，本发明的涂料反射隔热效果明显提高。
具体实施例方式I黄色系反射隔热材料制备
(I)将选择粒径为800目的白云母粉,用硫酸氧钛溶液水解法包覆二氧化钛,二氧化钛包覆质量为云母量的15%。包覆工艺按照ZL200710035834. 6的方法进行水解、过滤、洗涤、干燥、煅烧。制备的固体样品做包覆氧化铁黄颜料用。
称取(I)样品，分散于5倍的去离子水中备用。(2)将六水三氯化铁固体配制浓度为I. Omol/1的三氯化铁溶液，室温下将配制的三氯化铁溶液滴加到用(I)配制的分散液中。搅拌下在3小时滴加完配制的三氯化铁溶液，同时滴加氢氧化钠溶液，维持PH = 4-5。(3)滴加完三氯化铁溶液I小时后，调节pH = 8-10，继续搅拌I小时，再静置I小时。(4)过滤、洗涤滤饼、在110_120°C干燥。即得到本专利的黄色系反射隔热颜料。表I是本发明的黄色系反射隔热材料的实施例和比较例。表I黄色系反射隔热材料实施例和比较例质量％
材料实施例1|实施例2|实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 比较例I~
云母粉100100100100100100100
包覆二氧化钛15151515151515
六水合三氯化铁L78 5173468U90
包覆氧化铁I5102040700
权利要求
1.ー种黄色系反射隔热颜料与涂料及其制备方法，其特征是在无机薄片基材上包覆纳米氧化物反射隔热层的基础上，再包覆氧化铁黄色着色层； 黄色系反射隔热颜料粒子由五层平面结构组成氧化铁黄膜-无机氧化物反射膜-无机片状透明基材-无机氧化物反射膜-氧化铁黄膜； 由上述的五层平面结构黄色反射隔热颜料制备的涂料膜结构为七层平面结构透明高分子膜-氧化铁黄膜-无机氧化物反射膜-无机片状透明基材-无机氧化物反射膜-氧化铁黄膜-透明高分子膜。
2.如权利要求I所述的黄色系反射隔热颜料粒子为五层结构包覆粒子，构成为氧化铁黄膜-无机氧化物反射膜-无机片状透明基材-无机氧化物反射膜-氧化铁黄膜；组成黄色系反射隔热颜料的三类材料质量比为无机片状透明基材无机氧化物反射膜氧化铁黄膜=I O. 05-0. 5 O. 01-0. 7。
3.如权利要求I或2所述的无机片状透明基材为云母片、絹云母片、玻璃鱗片、或云母氧化铁。
4.如权利要求I或2所述的无机氧化物反射膜是由无机氧化物包覆在无机片状透明基材上形成，无机氧化物为有对热射线反射效果的氧化物，如ニ氧化钛、氧化锑、或ニ氧化锡。
5.如权利要求I或2所述的氧化铁黄膜是由化学沉积方法将氧化铁黄包覆在无机片状透明基材、无机氧化物反射膜上形成的膜。
6.如权利要求I或5所述的氧化铁黄膜是用三氯化铁水解生成；三氯化铁水解的条件是三氯化铁的浓度为O. l-2mol/l，最佳浓度为O. 5-lmol/l ;反应温度为室温；反应时间为O.5-5小时，最佳反应时间为1-3小时；水解反应的pH = 4-10。
7.如权利要求1、5或6所述的氧化铁黄膜的制备エ艺采用水解方法，エ艺过程为 (1)将权利要求3和4中的反射隔热材料分散在3-5倍质量的去离子水中，用盐酸调节pH = 4 ; (2)搅拌下在1-3小时滴加配制的三氯化铁溶液，同时滴加氢氧化钠溶液，維持pH=4-5 ； (3)滴加完三氯化铁溶液后，继续反应O.5-1小时，然后调节pH = 8-10，继续反应I小时，水解反应结束后，再静置I小时； (4)过滤、洗涤滤饼、干燥后即为黄色反射隔热颜料，滤饼也可以直接打浆后配制反射隔热颜料。
8.如权利要求1、5、6或7所述的氧化铁黄的包覆质量为无机片状透明基材的O.01-0. 7 ;随着氧化铁黄包覆质量的増加，颜色由白色-米黄色-浅黄色-深黄色变化；包覆エ艺按照需要的黄色顔色确定包覆的氧化铁黄的量确定。
9.如权利要求I所述的涂料的涂料膜结构为七层平面结构透明高分子膜-氧化铁黄膜-无机氧化物反射膜-无机片状透明基材-无机氧化物反射膜-氧化铁黄膜-透明高分子膜，其中的氧化铁黄膜是由权利要求书6、7和8中方法制备的。
10.如权利要求I所述的反射隔热涂料是按照常规的反射隔热涂料的生产方法制备；涂料配方为耐候性好的乳液树脂、涂料助剂、黄色系反射隔热颜料组成。
全文摘要
本发明是关于黄色系反射隔热颜料与涂料及其制备方法。本发明是在无机薄片基材上包覆纳米氧化物反射隔热材料的基础上，再包覆氧化铁黄色着色层。本发明的黄色系反射隔热颜料粒子由五层平面结构组成氧化铁黄膜-无机氧化物反射膜-无机片状透明基材-无机氧化物反射膜-氧化铁黄膜。这种黄色反射隔热颜料，保持了原来的反射隔热材料的隔热效果，同时具有黄色颜料的着色性。由这类黄色反射隔热颜料制备的涂料膜结构为七层平面结构透明高分子膜-氧化铁黄膜-无机氧化物反射膜-无机片状透明基材-无机氧化物反射膜-氧化铁黄膜-透明高分子膜。与添加黄色颜料的涂料对比，本发明的涂料反射隔热效果明显提高。
文档编号C09D7/12GK102660156SQ201210029828
公开日2012年9月12日 申请日期2012年2月10日 优先权日2012年2月10日
发明者彭旖, 马承银 申请人:广西南宁绿晶功能高分子材料有限公司