一种被动辐射冷却复合涂层及制备方法与流程

本发明属于冷却材料领域，特别是涉及一种被动辐射冷却复合涂层及制备方法。

背景技术：

1、据统计，空调系统消耗的能源约占建筑行业总能源的34％，这大大加重了全球能源消耗的压力；在气候相对炎热的国家，制冷所需的荷载占比更超过总体建筑能耗的50％，大量的能源消耗同时也制造大量温室气体，每年大约释放470万吨二氧化碳，使城市热岛效应进一步加剧。此外，广泛应用于空调和冰箱的制冷剂也直接加剧气候的恶化以及臭氧的消耗。

2、在晴朗的日间，太阳辐射主要由6％的波长为0.1-0.38μm紫外线辐射，52％的波长为0.38-0.78μm的可见光辐射以及42％的波长为0.78-2.5μm的近红外光辐射三类辐射组成。其中，太阳能光谱中的可见光和近红外光是造成环境产热的主要原因，特别是在气候较炎热的地区，可见光和近红外辐射产热效果也更加显著。

3、在建筑涂料以及其他领域，日间被动型辐射制涂层，可以在炎热、阳光直射的环境下明显降低建筑外墙表面温度，减少人们对空调的依赖，从而降低建筑能耗。现阶段降低建筑外墙表面温度的解决办法仅将建筑外表面涂刷成白色，以帮助散发热量并反射建筑物表面的太阳辐射，如此在一定的程度上可以让建筑物的内部降温。涂覆在建筑物表层的白色涂料多为乳胶漆，白色乳胶漆涂层在可见光区和近红外区具有一定的反射率，但对紫外线区缺乏发射能力，导致白色乳胶漆涂层吸收紫外线，因此，白色乳胶漆涂层对太阳光的反射率难以突破88％，无法高效阻断太阳能辐射。

技术实现思路

1、本发明主要目的是提供一种被动辐射冷却复合涂层及制备方法，该复合涂层为有效太阳反射和热发射量身定制的双层结构，在紫外线光、可见光、近红外光波段具有高反射率，在2.5μm～14μm波段的中红外光具有高发射率，以达到较好的降温效果。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是提供一种被动辐射冷却复合涂层，复合涂层包括底层和顶层，顶层通过涂覆在底层上以形成用于反射太阳光中的可见光、近红外光和紫外线光，以及发射中红外光的复合涂层，底层为涂覆在基底上的白色乳胶漆，顶层的材料组分包括体积分数占比为20％～50％的纳米颗粒与体积分数占比为20％～50％的聚合物，纳米颗粒均匀分布于聚合物中；

3、其中，基底为基材，基材为木材、混凝土、瓷砖、玻璃、金属和塑料；

4、或者，基底为主体的表面，主体为建筑、汽车、火车、船舶、道路、油罐或管道。

5、优选的，纳米颗粒为al2o3、tio2、baso4、fe2o3、cuo、zno、zro2、pbco3、pbco3、mgco3、mgo、caco3和sio2中的任意一种或者任意多种，纳米颗粒的尺寸小于等于30μm；聚合物为聚偏二氟乙烯、聚二甲基矽氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯中的任一种或任意多种。

6、优选的，顶层的材料组分还包括颜料。

7、优选的，底层涂覆在基底上的厚度为50～500μm。

8、优选的，顶层的颗粒的尺寸大小为5μm～30μm。

9、优选的，顶层涂覆在底层上的厚度为大于或等于50μm。

10、本发明的另一实施例，提供了一种被动辐射冷却复合涂层的制备方法，制备方法包括如下步骤：

11、将体积分数占比为20％～50％的纳米颗粒与体积分数占比为20％～50％的聚合物混合均匀，形成混合溶液；

12、将混合溶液放置在转速为400～600r/min的搅拌机中搅拌6～9小时，形成涂层溶液；

13、将白色乳胶漆涂覆在基底上，使白色乳胶漆在环境中干燥以形成覆盖在基底上的底层；

14、将涂层溶液涂覆在底层上，使涂层溶液在环境中干燥，从而在底层表面形成顶层，由顶层与底层构成的复合涂层用于反射太阳光中的可见光、近红外光和紫外线，以及发射中红外光；

15、其中，基底为基材，基材为木材、混凝土、瓷砖、玻璃、金属和塑料；

16、或者，基底为主体的表面，主体为建筑、汽车、火车、船舶、道路、油罐或管道。

17、优选的，涂层溶液加入颜料，并均匀混合。

18、优选的，纳米颗粒为al2o3、tio2、baso4、fe2o3、cuo、zno、zro2、pbco3、pbco3、mgco3、mgo、caco3和sio2中的任意一种或者任意多种，纳米颗粒的尺寸为小于等于30μm；聚合物为聚偏二氟乙烯、聚二甲基矽氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种或任意多种。

19、优选的，顶层的颗粒尺寸大小为5μm～30μm，顶层涂覆在底层上的厚度为大于或等于50μm。

20、本发明的有益效果是：本发明通过在白色涂层上涂覆被动辐射冷却涂层，以形成对太阳光谱能量的高反射率和大气窗口的高发射率的双层结构。相较于现有技术的传统涂料，本发明的被动辐射冷却复合涂层由常见的材料制成，其对紫外线光、可见光以及近红外波段有显著的反射效果，同时也对中红外波段有极高的辐射效果。对紫外光、可见光以及近红外波段(太阳辐射)具有高反射率可以减少物体对太阳辐射的热吸收，同时对中红外波段具有高辐射率可以有助物体本身的散热。因此，本发明的被动辐射冷却复合涂层是一种绿色无污染的环保涂料，其有较好的阻热效果，能够有效缓解能源危机、改善城市气候、减少温室气体以及减少污染，极具推广意义。

技术特征：

1.一种被动辐射冷却复合涂层，其特征在于，所述复合涂层包括底层和顶层，所述顶层通过涂覆在所述底层上以形成用于反射太阳光中的可见光、近红外光和紫外线光，以及发射中红外光的复合涂层，所述底层为涂覆在基底上的白色乳胶漆，所述顶层的材料组分包括体积分数占比为20％～50％的纳米颗粒与体积分数占比为20％～50％的聚合物，所述纳米颗粒均匀分布于所述聚合物中；

2.根据权利要求1所述的被动辐射冷却涂料，其特征在于，所述纳米颗粒为al2o3、tio2、baso4、fe2o3、cuo、zno、zro2、pbco3、pbco3、mgco3、mgo、caco3和sio2中的任意一种或者任意多种，所述纳米颗粒的尺寸小于等于30μm；所述聚合物为聚偏二氟乙烯、聚二甲基矽氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯中的任一种或任意多种。

3.根据权利要求1所述的被动辐射冷却涂料，其特征在于，所述顶层的材料组分还包括颜料。

4.根据权利要求1所述的被动辐射冷却涂料，其特征在于，所述底层涂覆在所述基底上的厚度为50～500μm。

5.根据权利要求1所述的被动辐射冷却涂料，其特征在于，所述顶层的颗粒的尺寸大小为5μm～30μm。

6.根据权利要求1所述的被动辐射冷却涂料，其特征在于，所述顶层涂覆在所述底层上的厚度为大于或等于50μm。

7.一种被动辐射冷却复合涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的被动辐射冷却复合涂层的制备方法，其特征在于，所述涂层溶液加入颜料，并均匀混合。

9.根据权利要求7所述的被动辐射冷却复合涂层的制备方法，其特征在于，所述纳米颗粒为al2o3、tio2、baso4、fe2o3、cuo、zno、zro2、pbco3、pbco3、mgco3、mgo、caco3和sio2中的任意一种或者任意多种，所述纳米颗粒的尺寸为小于等于30μm；所述聚合物为聚偏二氟乙烯、聚二甲基矽氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种或任意多种。

10.根据权利要求7所述的被动辐射冷却复合涂层的制备方法，其特征在于，所述顶层的颗粒尺寸大小为5μm～30μm，所述顶层涂覆在所述底层上的厚度为大于或等于50μm。

技术总结
本发明公开了一种被动辐射冷却复合涂层及制备方法，被动辐射冷却复合涂层包括顶层和底层，顶层通过涂覆在底层上以形成用于反射太阳光中的可见光、近红外光和紫外线，以及发射中红外光的复合涂层，对紫外光、可见光以及近红外波段(太阳辐射)具有高反射率可以减少物体对太阳辐射的热吸收，同时对中红外波段具有高辐射率可以有助物体本身的散热。因此，本发明的被动辐射冷却复合涂层是一种绿色无污染的环保涂料，其有较好的阻热效果，能够有效缓解能源危机、改善城市气候、减少温室气体以及减少污染，极具推广意义。

技术研发人员：朱毅豪
受保护的技术使用者：深圳市创冷科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12