一种基于结构色颜料的彩色红外反射涂层及制备方法与流程

本发明属于建筑节能用红外反射涂料，尤其涉及一种基于结构色颜料的彩色红外反射涂层及制备方法。

背景技术：

1、tio2等高红外反射白色颜料是目前人类发现最白的色素颜料之一，同时也是非彩色类红外反射隔热涂料的主要颜料。当下全世界白色建筑外墙面和屋顶，占全部建筑颜色总需求量的20％-40％，还有60％以上都是彩色颜色。传统彩色涂料主要是依靠色素颜料具有反射特定波段的可见光，吸收剩余其他波段可见光的固有能力来实现其彩色色彩。例如：红色，反射约622-760nm波段可见光，吸收约390-622nm波段可见光，实现人眼可视红色色彩。

2、对彩色红外反射隔热涂料而言，大量实验已经证明，彩色色素红外反射颜料加到红外反射隔热涂料中对太阳光的反射率负面影响是非常大的。任何彩色色素红外反射颜料对太阳光的反射率目前来说还不可能达到白色tio2那样高，且加进去后，太阳光的反射率会下降非常厉害。因此理论上既期望彩色红外反射颜料能实现可见光波段趋于100％的高反射率，又期望能同时实现彩色色彩是研究的难点。

技术实现思路

1、为了解决加入色素红外反射颜料致使红外反射隔热涂层总太阳反射率等性能大幅下降的技术问题，本发明提供了一种基于结构色颜料的彩色红外反射涂层及制备方法。所述彩色红外反射涂层通过在红外反射隔热涂料表层基料中添加结构色颜料来获得色彩的同时，又能协助红外反射隔热层共同实现提高总太阳反射率及阻隔热传递的功能。所述结构色颜料不同于传统的彩色色素颜料，将其应用于彩色红外反射隔热涂层中，既能实现像tio2等高红外反射白色颜料一样高的可见光、近红外光的太阳反射率，又能同时实现色彩的愿望。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于结构色颜料的彩色红外反射涂层，包括表层和底层，所述底层为红外反射层，所述表层为结构色层；

4、所述底层制备原料包括a、b组分，其中b组分为异氰酸酯类固化剂，a组分与b组分质量比为1：0.1-0.2；a组分制备原料按质量份数计包括如下组分：

5、透明树脂…………………………………………20-50份，

6、高红外反射白色颜料……………………………50-65份，

7、所述表层制备原料包括a1、b组分，其中b组分为异氰酸酯类固化剂，a组分与b组分质量比为1：0.1-0.2；a1组分制备原料按质量份数计包括如下组分：

8、透明树脂…………………………………………30-50份，

9、结构色颜料………………………………………40-60份，

10、所述表层透光率≥80％。

11、所述结构色颜料为中心波长在380-760nm范围内的干涉滤光片。所述干涉滤光片的可见光透过率≥95％，其径向直径不大于20mm，厚度不大于1.5mm；进一步优选，所述干涉滤光片为窄带干涉滤光薄膜。

12、所述结构色颜料为市售而得，其根据中心波长的不同选取而显示透射红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等颜色。更进一步，其还能阻隔涂层热量传递、协助底层白色高红外反射色素颜料进一步提高涂层总太阳反射率的效能。

13、进一步地，所述底层制备原料a组分的制备原料按质量份数计还包括如下组分：

14、中空玻璃微球……………………………………7-20份；

15、稀释剂………………………………………………0-10份，

16、分散剂………………………………………………0.3-8份，

17、润湿剂………………………………………………0.2-6份，

18、增稠剂………………………………………………0.1-6份，

19、成膜助剂……………………………………………0.5-6份，

20、消泡剂………………………………………………0.1-3份；

21、进一步地，所述表层制备原料a1组分的制备原料按质量份数计还包括如下组分：

22、稀释剂………………………………………………0-10份，

23、分散剂………………………………………………0.3-8份，

24、润湿剂………………………………………………0.2-6份，

25、增稠剂………………………………………………0.1-6份，

26、成膜助剂……………………………………………0.5-6份，

27、消泡剂………………………………………………0.1-3份。

28、进一步地，所述表层涂层厚度为0.1-3.5mm；底层涂层厚度为0.4-4mm。

29、进一步地，所述中空玻璃微球粒径为50-110μm；所述中空玻璃微球占底层涂料质量的7-12％。

30、更进一步，所述粒径在50-60μm、60-70μm、70-80μm、80-110μm区间的中空玻璃微球质量比为1-3：1-4：1-4：1-3。多粒径与单一粒径中空玻璃微球相比，能更好地提高涂层总太阳反射率和近红外发射率性能以及提高涂层填充率的能力，从而提升涂层红外发射率性能。

31、所述高红外反射白色颜料选自tio2、zns、zno、zro2、sno2、sb2o5中任意一种或两种以上组合。进一步地，所述高红外反射白色颜料的白度≥94％，纯度都在98.5％以上。

32、进一步地，所述高红外反射白色颜料的折射率均≥1.7，且粒径为200-1500nm；其中粒径在400-800nm区间的高红外反射白色颜料质量百分占比≥80％。

33、更进一步，所述粒径在200-400nm、400-600nm、600-800nm、800-1500nm区间的高红外反射白色颜料质量比为5-15：50-75：15-35：2-10。

34、所述b组分异氰酸酯类固化剂选自万华化学集团股份有限公司的wannate ht-100、ht-300、ht-600中任意一种，或选自深圳飞扬骏研新材料有限公司的gb805b-100、gb930-100、gb963a-100、gb963b-100中任意一种。优选地为wannate ht-300或gb930-100。

35、所述透明树脂可以为聚天门冬氨酸酯树脂、改性聚天冬聚脲树脂或羟基氟碳树脂。所述聚天门冬氨酸酯树脂可以选用深圳飞扬骏研新材料有限公司市售的聚天门冬氨酸酯树脂，牌号有f157、f322、f330、f2850、f2872及f22x系列、f42x系列、f52x系列等。所述改性聚天冬聚脲树脂可以选用深圳飞扬骏研新材料有限公司市售的d2925。优选地，聚天门冬氨酸酯树脂、改性天冬聚脲树脂按比例混拼使用效果会更佳；所述羟基氟碳树脂固体份氟含量≥20％。

36、所述分散剂为无机颜料用高效分散剂，可选用德国沃克尔特种化学公司的vok-disper 4100。

37、所述润湿剂为无机颜料用高效润湿剂，可选用选自德国赢创特种化学公司的tego4100。

38、所述增稠剂可以为有机膨润土增稠剂；所述稀释剂为烷基脂肪族高沸点有机酸脂溶剂，沸点在280-350℃。

39、所述成膜助剂为常规适用型号，可选用德国伊士曼deureo 281；所述消泡剂为常规适用型号，可选用选自德国赢创公司的tego 825。

40、本发明还提供了所述彩色红外反射涂层的制备方法，具体包括如下步骤：

41、(1)底层原料浆料的制备：将a组分各原料按配比混合均匀制得a组分原料浆料，再与b组分混合均匀制得底层原料浆料备用；

42、(2)表层原料浆料的制备：将a1组分各原料按配比混合均匀制得a1组分原料浆料，再与b组分混合均匀制得表层原料浆料备用；

43、(3)底层浆料的涂覆：将底层原料浆料喷涂在基板上，然后放入烘箱烘烤2-4小时，取出再放置4-8h待基料固化，实干后备用；

44、(4)表层浆料的涂覆：将表层原料浆料批刮在步骤(3)涂覆有底层浆料的基板之上，然后放入烘箱烘烤2-4小时，取出放置4-8h待基料固化，制得彩色红外反射隔热涂层。

45、与现有技术比较，本发明具有以下有益效果：

46、1、传统色素彩色红外反射颜料的红外反射性能，明显低于白色红外反射色素颜料，但拥有高红外反射性能的白色色素颜料又没有彩色色彩功能。本发明制备的红外反射隔热涂料，通过在其表层设置结构色层，底层设置红外反射层，使涂层既具有色彩，同时又实现像tio2等高红外反射白色颜料一样高的可见光、近红外光的太阳反射率，解决了传统依赖色素红外反射颜料着色而致使红外反射隔热涂层总太阳反射率等性能大幅下降的技术问题。

47、2、与有机透明色素颜料相比，本发明采用透明结构色颜料，其除具有结构色功能外，单独使用时，具有不小于95％的可见光透过率，将其结合红外反射涂层使用时，能使表涂层具有80％以上的可见光和近红外光透光率，并能阻隔涂层热量传递、协助白色高红外反射色素颜料进一步提高涂层总太阳反射率的效能。

48、3、本发明根据太阳热集中的波段设置对应粒径的高红外反射白色颜料，特别将粒径集中在400-800nm，从而提高涂层总太阳反射率；另一方面宽粒径分布的高红外反射白色颜料能提高涂层的填充率，填充率的提高意味着高反射细小颗粒会更多、更密集，会带来反射或散射光子数的增加，导致反射和散射近红外波段太阳热效率的提高。

49、4、本发明通过在高红外反射白色颜料中掺入适当比例的功能填料-中空玻璃微球，通过设置中空玻璃微球大小粒径配比、多粒径的分布，有助于提高涂层的填充密度，从而提高涂层的近红外波段发射率效率；中空玻璃微球内部填充有空气，空气是超低导热材料，具有阻隔涂层热传递的作用；中空玻璃微球具有对可见光与近红外光20％以上的反射性能和80％以上的红外发射性能，其具有协助“高红外反射白色颜料”提高涂层总太阳反射率和近红外发射率的效能。