一种黄色近红外高反射涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种黄色近红外高反射涂料及其制备方法。该黄色近红外高反射涂料，按重量百分比组分如下：黄色近红外反射颜料20～50％，成膜物质10～50％，溶剂30～60％，助剂4～30％；所述成膜物质为有机硅树脂，所述溶剂为水或C1-C4醇。本发明还提供该黄色近红外高反射涂料的制备方法。该黄色近红外高反射涂料具有稿反射率、亮丽的黄色色度及良好机械性能，用于建筑外立面及顶层或者石油储罐、汽车和飞机外壳、船舶甲板的外表面，明显降低涂层内物的温度。
【专利说明】一种黄色近红外高反射涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工涂料【技术领域】，涉及一种黄色近红外高反射涂料。
【背景技术】
[0002] 当今，在美国建筑行业中最热门的话题之一就是"冷"屋面。其主要技术原理就是 在建筑屋顶涂刷高反射率的涂料，即所谓的"冷"涂料，来提高屋顶的热反射率。在到达地 面太阳总能量中，95%的红外辐射能量集中在波长为0. 72?2. 5 μ m的范围内，即近红外范 围内，因此，具有高近红外反射率的涂料能够反射太阳光的大部分能量，明显降低物体表面 的温度，避免表面温度升高引起的诸多不利影响，同时可减小空调等制冷设备的使用，较大 程度的节约能源，满足作为"冷"涂料的要求。进入21世纪以来，哈尔滨、长沙、石家庄、昆 明等多座城市在城市设计色彩规划中选择以黄色为主要基调。由此可见，既具有高的近红 外反射率，能够较大程度的反射太阳能量，同时又满足总体建筑应用需求的黄色近红外反 射涂料具有广阔的应用前景，既可以应用于石油储罐等化工容器上，降低容器内液体温度， 提高安全性；又可以应用于汽车以及仓库或者建筑物的屋顶与墙壁上，降低内部温度，减少 空调等制冷设备的使用，节约能源。
[0003] 中国专利文件CN 103725126A公开了一种太阳热反射涂料，以金红石型钛白粉、 氧化锌、超细硫酸钡为主要颜填料，提供一种太阳热吸收率更低、耐候性更好的太阳热反射 涂料。中国专利文件CN 101812269A公开了一种太阳热辐射反射涂料，但未说明所加红外 粉的主要成分。可见，金红石型Ti02等白色颜料因其高的近红外反射率在涂料领域应用较 多，而彩色涂料的研究较少。中国专利文件CN 102660156A公开了一种黄色系反射隔热颜 料与涂料及其制备方法，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，反射隔热效果明显提高。
[0004] 目前，热反射关键原材料即颜填料主要靠进口，国内缺少关键原料，同时为得到高 反射率，常选用多膜层结构，导致制备工艺复杂，成本升高，给推广、使用造成一定困难。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述问题，提供一种黄色近红外高反射涂料及其制备方法，该黄色涂料 颜色亮、具有较高的近红外反射率及良好的机械性能、耐候性能，且制备工艺简单，利于工 业化生产。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] -种黄色近红外高反射涂料，按重量百分比组分如下：
[0008] 黄色近红外反射颜料20?50%，成膜物质10?50%，溶剂30?60%，助剂4? 30% ;各成分之和为100% ;
[0009] 所述成膜物质为有机硅树脂，所述溶剂为水或C1-C4醇。
[0010] 所述黄色近红外反射颜料是Y-Nd-Mo纳米颜料，近红外反射率92-95%，粒径 100-200nm，按以下步骤制备：按质量百分比取氧化钇55?65%、氧化钕20?30%和氧化 钥15%在乙醇介质中球磨混合，在1400?1600°C时保温60?180min煅烧即得。
[0011] 所述助剂为分散剂与消泡剂、流平剂、润滑剂、成膜助剂之一种或多种的组合，可 从本领域常用助剂中选用。本发明优选的：
[0012] 所述分散剂选自是BYK-16UBYK-164中的一种或组合。
[0013] 所述消泡剂可以是BYK-066N、BYK-141中的一种或组合。
[0014] 所述流平剂可以是BYK-333、BYK-300、BYK-306中的一种或组合。
[0015] 所述润滑剂可以是BYK-103、BYK-P104中的一种或组合。
[0016] 所述成膜助剂可以是BYK-358N。
[0017] 进一步优选，所述助剂为上述分散剂、消泡剂、流平剂、润滑剂、成膜助剂按质量比 1?2:1?2 :1?2 :1?2 :1?2的组合。
[0018] 根据本发明优选的，所述C1-C4醇是乙醇、异丙醇、异丁醇之一或组合。进一步优 选乙醇：异丙醇=3 :3. 5?5的组合，或异丙醇：异丁醇=1?1. 5 :1的组合。
[0019] 根据本发明优选的，所述有机硅树脂选自TSR-180、TSR-165、YR-3187中的一种或 几种。
[0020] 根据本发明优选的，一种黄色近红外高反射涂料，按重量百分比组分如下：
[0021] 黄色近红外反射颜料30?40%，成膜物质15?30%，溶剂30?40%，助剂5? 15% ;各成分之和为100% ;所述成膜物质为有机硅树脂TSR-180、TSR-165、YR-3187之一或 组合，所述溶剂为乙醇、异丙醇、异丁醇之一或组合。
[0022] 本发明的技术特点在于，一是黄色近红外反射颜料具有高的近红外反射率，且具 有艳丽的色彩，二是通过与特定型号的成膜物质适配并协同作用，是的配成的涂料具有高 冲击强度、高附着力，且具有良好的柔韧性。其中，型号TSR-180的有机硅树脂为有机硅改 性醇酸树脂，该树脂耐高温，耐油，耐溶剂，耐候性好，附着力好；型号TSR-165的有机硅树 脂为纯有机硅树脂，该树脂能提高耐热性能，耐候性能，防水性能及光泽度；型号YR-3187 的有机硅树脂为纯有机硅树脂该树脂能热稳定性好，耐高温，防水耐候性好。三是采用特定 分散剂BYK-16UBYK-164,通过空间位阻稳定作用来防止颜料再絮凝，能使颜料在涂料和颜 料浆中的着色力和色相稳定，使制得的涂料保持了所添加颜料本身的鲜艳色彩，具有亮丽 的黄色色度。
[0023] 根据本发明，一种近红外高反射黄色涂料的制备方法，包括步骤如下：
[0024] 1、按配比分别取有机硅树脂、溶剂、助剂，加入分散机中，以800_1000r/min高速 分散1. 5-2. 5h ;然后边搅拌边加入黄色近红外反射颜料，并继续分散2h ;
[0025] 2、分散均匀后再以玻璃珠为研磨介质，以500-600r/min的速度研磨2h，即得。滤 除玻璃珠，得到分散均匀的反射近红外高反射黄色涂料。
[0026] 本发明的有益效果：
[0027] 本发明以具有高的近红外反射率的Y-Nd-Mo系列颜料为主要颜填料，制备出具有 优异的近红外反射率、亮丽的黄色色度及良好机械性能的黄色高近红外反射涂料。综合性 能好。
[0028] 本发明的黄色高近红外反射涂料的冲击强度、柔韧性、附着力、铅笔硬度等各项基 本性能指标良好，冲击强度50cm，柔韧性< 1mm，附着力< 1级，铅笔硬度3 6H。本发明的涂 料在30(TC耐热冲击及耐冷热冲击性能良好，反复10次无掉漆、开裂现象。
[0029] 本发明的黄色高近红外反射涂料，用于建筑外立面及顶层或者石油储罐、汽车和 飞机外壳、船舶甲板的外表面，能反射太阳光的大部分能量，明显降低涂层内物体表面的温 度。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 图1实施例中使用的黄色近红外反射颜料的SEM图片。
[0031] 图2是实施例1的产品的近红外反射图谱。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。实施例中所述"份"均为重量份。
[0033] 实施例中所用原料来源说明：有机硅树脂为有机硅树脂TSR-180、TSR-165、 YR-3187,北京安特普纳科贸有限公司有售。所用助剂为德国毕克化学BYK助剂，广州市南 太化工有限公司有售。溶剂为乙醇、异丙醇、异丁醇，工业级，含量> 99. 9%，济南联顺化工 有限公司有售。
[0034] 实施例中所用黄色近红外反射颜料是60Y-25Nd_15M〇纳米颜料，按以下步骤制 备：按质量百分比取氧化钇60%、氧化钕25 %和氧化钥15%在乙醇介质中球磨混合，在 1500°C时保温120min煅烧即得。平均粒径180nm。图1是颜料的SEM图片。
[0035] 实施例1 :
[0036] 一种黄色高近红外反射涂料，具体制备步骤如下：
[0037] 1、按质量分别取30份有机硅树脂TSR-180,15份乙醇，20份异丙醇，1份分散 剂BYK-161，1份消泡剂BYK-066,1份流平剂BYK-333,1份润滑剂BYK-103,1份成膜助剂 BYK-358N，用高速分散机高速分散2h ;
[0038] 2、在搅拌的过程中加入30份的黄色近红外反射颜料，并继续分散2h ;
[0039] 所述黄色近红外反射颜料是氧化钇60份、氧化钕25份、氧化钥15份球磨混合后 在1400°C时保温150min煅烧后所得。
[0040] 3、分散均匀后换研磨头，加入玻璃珠，以600r/min的速度研磨2h后停止研磨，过 滤研磨用玻璃珠，得到分散均匀的反射涂料。本领域的技术人员可以进行常规选择。
[0041] 将实施例1中的产品均匀喷涂在马口铁板表面，固化成膜后测试其光谱反射性 能。如图2所示,平均近红外反射率为74. 67%,近红外反射率最高可达93. 16%。
[0042] 实施例2 :
[0043] 一种黄色高近红外反射涂料，具体制备步骤如下：
[0044] 1、按质量分别取20份有机硅树脂TSR-165, 30份异丁醇，1份分散剂BYK-161，1份 分散剂BYK-164, 2份消泡剂BYK-141，2份流平剂BYK-300, 2份润滑剂BYK-P104, 2份成膜 助剂BYK-358N，用高速分散机高速分散2h ;
[0045] 2、在搅拌的过程中加入40份的黄色近红外反射颜料，并继续分散2h ;
[0046] 所述黄色近红外反射颜料是氧化钇55份、氧化钕30份、氧化钥15份球磨混合后 在1600°C时保温60min煅烧后所得。
[0047] 3、分散均匀后换研磨头，加入玻璃珠，以600r/min的速度研磨2h后停止研磨，过 滤研磨用玻璃珠，得到分散均匀的反射涂料。
[0048] 实施例3 :
[0049] 一种黄色高近红外反射涂料，具体制备步骤如下：
[0050] 1、按质量分别取5份有机硅树脂TSR-180, 5份有机硅树脂TSR-165, 5份有机硅树 脂YR-3187, 20份异丙醇，20份异丁醇，2份分散剂BYK-164,1份消泡剂BYK-066N，1份消泡 剂BYK-141，2份流平剂BYK-306,1份润滑剂BYK-103,1份润滑剂BYK-P104, 2份成膜助剂 BYK-358N，用高速分散机高速分散2h ;
[0051] 2、在搅拌的过程中加入35份的黄色近红外反射颜料，并继续分散2h ;
[0052] 所述黄色近红外反射颜料是氧化钇65份、氧化钕20份、氧化钥15份球磨混合后 在1500°C时保温180min煅烧后所得。
[0053] 3、分散均匀后换研磨头，加入玻璃珠，以600r/min的速度研磨2h后停止研磨，过 滤研磨用玻璃珠，得到分散均匀的反射涂料。
[0054] 实施例1-3的涂料产品性能试验：
[0055] 1、固化方法：接通底板加热器的电源，控制温度70°C，待底板温度稳定后，将涂料 均匀喷涂在底板上，观察表面溶剂的挥发情况，待表面溶剂挥发完全后，迅速移至70°C烘箱 内，有机硅树脂涂料的固化步骤如表1所示。固化步骤完成后关闭烘箱，使样片在烘箱内自 行冷却至室温再取出进行性能测试。
[0056] 表1涂料梯度升温固化流程
[0057]
【权利要求】
1. 一种黄色近红外高反射涂料，按重量百分比组分如下： 黄色近红外反射颜料20?50 %，成膜物质10?50 %，溶剂30?60 %，助剂4?30 %; 各成分之和为100% ; 所述成膜物质为有机硅树脂，所述溶剂为水或C1-C4醇。
2. 如权利要求1所述的黄色近红外高反射涂料，其特征在于所述黄色近红外反射颜 料是Y-Nd-Mo纳米颜料，近红外反射率92-95 %，粒径100-200nm ;按以下步骤制得：按质 量百分比取氧化钇55?65%、氧化钕20?30%和氧化钥15%在乙醇介质中球磨混合，在 1400?1600°C时保温60?180min煅烧。
3. 如权利要求1所述的黄色近红外高反射涂料，其特征在于所述助剂为分散剂与消泡 齐U、流平剂、润滑剂、成膜助剂之一种或多种的组合，其中： 所述分散剂选自是BYK-16UBYK-164中的一种或组合； 所述消泡剂是BYK-066N、BYK-141中的一种或组合； 所述流平剂是BYK-333、BYK-300、BYK-306中的一种或组合； 所述润滑剂是BYK-103、BYK-P104中的一种或组合； 所述成膜助剂是BYK-358N。
4. 如权利要求3所述的黄色近红外高反射涂料，其特征在于所述助剂为上述分散剂、 消泡剂、流平剂、润滑剂、成膜助剂按质量比1?2:1?2:1?2:1?2:1?2的组合。
5. 如权利要求1所述的黄色近红外高反射涂料，其特征在于所述C1-C4醇是乙醇、异丙 醇、异丁醇之一或组合。
6. 如权利要求1所述的黄色近红外高反射涂料，其特征在于所述溶剂是乙醇：异丙醇 =3 :3. 5?5的组合，或异丙醇：异丁醇=1?1. 5 :1的组合。
7. 如权利要求1所述的黄色近红外高反射涂料，其特征在于所述有机硅树脂选自 TSR-180、TSR-165、YR-3187 中的一种或几种。
8. 如权利要求1所述的黄色近红外高反射涂料，其特征在于按重量百分比组分如下： 黄色近红外反射颜料30?40 %，成膜物质15?30 %，溶剂30?40 %，助剂5?15 %; 各成分之和为100% ;所述成膜物质为有机硅树脂TSR-180、TSR-165、YR-3187之一或组合， 所述溶剂为乙醇、异丙醇、异丁醇之一或组合。
9. 权利要求1-7任一项所述的近红外高反射黄色涂料的制备方法，包括步骤如下： (1) 按配比分别取有机硅树脂、溶剂、助剂，加入分散机中，以800-1000r/min高速分散 1. 5-2. 5h ;然后边搅拌边加入黄色近红外反射颜料，并继续分散2h ; (2) 分散均匀后再以玻璃珠为研磨介质，以500-600r/min的速度研磨2h，即得。
【文档编号】C09D5/33GK104194624SQ201410480099
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】张玉军, 赵新巧, 龚红宇, 张潇予 申请人:山东大学