一種新型陶瓷隔熱塗層及其製作工藝的製作方法
2023-10-05 14:07:04
專利名稱：一種新型陶瓷隔熱塗層及其製作工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於建築塗料領域，具體是一種新型陶瓷隔熱塗層及其製作工藝。
背景技術：
建築節能已成為全社會節能的重要組成部分。隨著我國建設資源節約型、環境友好型社會和節能減排工作的不斷深入，建築節能的重要性和緊迫性還將日益凸現。建築物屋頂和外牆表面溫度升高引起周圍環境和室內的溫度過高，是造成建築能耗居高不下的主要影響之一。在太陽光的照射下，熱量不斷地積聚在被輻射的物體表面上，將使其表面溫度不斷地升高。據測算，在太陽曝曬下，夏季氣象溫度為33°C時，水泥房頂表面溫度高達58 0C ; 一些灰色或黑色的物體，表面吸熱率高，聚集溫度將更高。建築熱量傳遞主要通過對流、傳導、輻射三種形式進行，通常牆體節能有外保溫、自保溫、內保溫三種類型。外牆外保溫體系施工工藝煩瑣，材料及工程質量較難控制，投資費用高，系統的開裂和脫落是工程常見通病。外牆自保溫或內保溫系統梁、樓板、柱和分隔牆，容易產生冷熱橋，現澆構件的溫差應力會導致構件的損傷，影響建築壽命。目前，對於建築外圍護結構使用的節能材料主要為阻隔性保溫材料，在滿足設計要求的同時，儘量提高材料氣相空隙率，降低導熱隔牆處係數，而對反射類材料的應用還較少。傳統的保溫隔熱材料多以材質疏鬆、提高氣相空隙率、降低材料導熱係數和傳熱係數，形成一定厚度來滿足建築保溫要求。大氣環境下，太陽輻射增加了線型材料的熱膨脹和熱應力，引起物體表面溫度過高；加速材料的腐蝕、老化和降解、易造成牆面開裂、吸水、脫落。為此，人們一直在尋求與研究一種能大幅提高保溫隔熱性能的新型薄層隔熱材料。傳統隔熱材料被動抗禦熱的傳導，新型陶瓷隔熱塗層系列對環境熱源主動隔斷。一.熱流進入質點間傳導之前，幾乎所有的熱轉移形式都是熱輻射和熱對流(含漫射與發射)。二.研究熱輻射阻隔，不局限在維護體系表面鏡面反射效果，半球(界面法線方向)的發射率是熱輻射阻隔的重要指標；輻射機理研究不局限在日光照射直接形成的環境熱，同時包含大氣環境由於日照輻射而影響環境物體蓄熱，發生吸收、發射的延續效應。三.熱流是矢量，熱流轉移由高溫向低溫是一個不可逆過程，熱輻射現象的研究涵蓋寒冷保溫的熱工屬性。四.新型陶瓷隔熱塗層列通過圍護結構表面薄層，隔阻「大氣環境」熱輻射侵入圍護結構，減少阻隔進入質點傳導的熱流總量。其不僅適用於建築維護體系外表面，同時適用於建築內部熱分隔，保護單元空間熱工環境的獨立。
發明內容
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種新型陶瓷隔熱塗層及其製作工藝。一種新型陶瓷隔熱塗層，其特徵在於所述塗層由3層結構組成，所述3層結構從外到內依次為陶瓷中空微珠矩陣隔熱層、金屬材料塗膜層和封底漆層，所述陶瓷中空微珠矩陣隔熱層內設置有陶瓷中空微珠，陶瓷中空微珠內部是真空的或者充填有惰性氣體。所述的一種新型陶瓷隔熱塗層，其特徵在於所述陶瓷中空微珠由相同直徑的大球微珠組成，大球微珠間相互緊密堆積排列。所述的一種新型陶瓷隔熱塗層，其特徵在於所述陶瓷中空微珠由不同直徑的大球微珠和小球微珠組成,大球微珠間相互緊密堆積,小球微珠充填在大球微珠間的空隙中。所述的一種新型陶瓷隔熱塗層，其特徵在於所述陶瓷中空微珠矩陣隔熱層中的陶瓷中空微珠內的真空或惰性氣體的體積佔陶瓷中空微珠體積的比為4 5 %— 5 5 %，優選50.6%。所述的一種新型陶瓷隔熱塗層，其特徵在於所述金屬材料塗膜層由導熱性能優越的金屬組成，如鈦、鋁等。所述的一種新型陶瓷隔熱塗層，其特徵在於所述封底漆層由防鹼、防水、防裂漆組成。所述的一種新型陶瓷隔熱塗層，其特徵在於所述陶瓷中空微珠主要由以下重量份數的原料製成:二氧化矽20— 35份；氧化鋁35— 45份；二氧化鈦3— 6份；硫酸鋇5 —10份。所述的一種新型陶瓷隔熱塗層，其特徵在於所述陶瓷中空微珠主要由以下重量份數的原料製成:二氧化矽26—30份；氧化鋁40—43份；二氧化鈦4一5份；硫酸鋇6—8份。所述的一種新型陶瓷隔熱塗層中的陶瓷中空微珠矩陣隔熱層的製作方法，其特徵在於包括以下步驟:
1)將潤溼劑、分散劑、防凍劑等助劑加入水中攪拌分散；
2)加入顏料、填料、成膜劑進行攪拌分散，攪拌時加入消泡劑和增稠劑；
3)加入與助劑、增塑劑混合均勻的乳液進行攪拌；
4)加入製備好的陶瓷中空微珠，加入消泡劑和PH調節劑，攪拌均勻，裝桶。所述的方法，其特徵在於步驟I)中的攪拌時間是20min，步驟2)中加入的成膜劑是氟含量為30%-32%的四氟乙烯，步驟2)中的攪拌速率為1000 1200r/min，攪拌時間為30 40min，步驟4)中加入的陶瓷中空微珠是在真空環境下製成的。本發明的新型陶瓷隔熱塗層，金屬材料塗膜層與建築結構中門窗等金屬構件搭接形成散熱網，金屬材料塗膜與建築圍護結構基底保留0.5毫米以上的間隙，金屬材料塗膜塗在幕牆或幹掛牆體面飾材料背面，塗層面與圍護結構基底保留間隙。封底漆層將封鹼、防水、防裂漆組合，塗刷於圍護結構表面，該封底漆層導熱性能差，與金屬材料塗膜形成明顯熱導性能差異，幫助發揮金屬材料塗膜的一維線性熱通道作用。本發明的新型陶瓷隔熱塗層的三元結構的作用原理是:環境熱由第一層將輻射熱絕大部分發射回大氣中，透過陶瓷中空隔熱層的剩餘熱由導熱底漆與建築結構金屬體系，金屬門窗等形成散熱網而分散。第三層功能性封底漆導熱性能與第二層形成差距，促進第二層有效熱擴散。本發明的新型陶瓷隔熱塗層，採用陶瓷中空微珠填料，該陶瓷中空微珠材質緻密、堅硬，克服了傳統隔熱保溫材料質地疏鬆，蓄熱度高，熱效應滯後的現象。這種塗料塗刷在建築圍護結構表面，讓牆體、架空層的頂、底板表面、及屋面，形成陶瓷顆粒矩陣排列的真空隔熱膜。陶瓷顆粒形態圓潤，在介質中享有充分的自由度。隔熱膜隔斷熱對流，改變熱傳導方向，延長熱傳遞路徑。光潔的陶瓷顆粒表面，將大氣輻射熱反射回空氣中。地球環境的天然熱源是太陽，環境的熱特性取決於環境接收太陽輻射的情況，並與環境中大氣同地表(指地殼和地面以上的一切物體)之間的熱交換有關。太陽以電磁波的形式向地球傳送能量，大氣又向地面和天空發射紅外輻射，其中大部分返回地面，使地表面溫度升高，穿過大氣的太陽直接福射和散射光，一部分被地表反射，一部分被地表吸收。地表由於吸收短波福射被加熱，提高了溫度，再以長波向外輻射。地表的長波輻射絕大部分被大氣中的水蒸汽和二氧化碳吸收。根據大氣、建築環境熱的來源及其熱形態分析，影響建築環境熱主要福射波在O，2-3微米間；這種新型陶瓷隔熱塗層具有0.2-3微米全波段輻射熱90%以上發射的能力。同時因為塗層表面與大氣之間的溫差，產生「熱力學第零定律」現象；形成表面熱徑流小環境，減少塗層表面承受的大氣熱量。本發明在配方中引入了具有一定級配的陶瓷中空微珠，這種陶瓷中空微珠在真空環境中生成，通過有層次的可控的堆積矩陣排列，形成真空腔體屏障層，有效隔斷聲、熱的傳遞。陶瓷球體微粒無對流中空環境導熱係數低於0.023W/(m.K)，遠遠低於球壁的導熱係數，使分子振動方式的熱傳導基本消失。另外陶瓷中空微珠的堆積，使熱傳導無法豎向穿越，形成橫向繞顆粒間空隙傳遞，延長熱傳導距離和路徑，進一步阻礙熱傳導。它的顯著功能是給塗層的發射、反射、抗輻射提供界面屏障；使塗層表面半球發射和熱輻射、反射隔熱效果更優越、更徹底。經過研究得出陶瓷隔熱塗層的陶瓷中空微珠，材料密度0.37g/cm3,比重0.75g/
cm3,在最緊密堆積狀態下，每一立方釐米中的真空體積:
權利要求
1.一種新型陶瓷隔熱塗層，其特徵在於所述塗層由3層結構組成，所述3層結構從外到內依次為陶瓷中空微珠矩陣隔熱層、金屬材料塗膜層和封底漆層，所述陶瓷中空微珠矩陣隔熱層內設置有陶瓷中空微珠，陶瓷中空微珠內部是真空的或者充填有惰性氣體。
2.如權利要求1所述的一種新型陶瓷隔熱塗層，其特徵在於所述陶瓷中空微珠由相同直徑的大球微珠組成，大球微珠間相互緊密堆積排列。
3.如權利要求1所述的一種新型陶瓷隔熱塗層，其特徵在於所述陶瓷中空微珠由不同直徑的大球微珠和小球微珠組成，大球微珠間相互緊密堆積，小球微珠充填在大球微珠間的空隙中。
4.如權利要求1所述的一種新型陶瓷隔熱塗層，其特徵在於所述陶瓷中空微珠矩陣隔熱層中的陶瓷中空微珠內的真空或惰性氣體的體積佔陶瓷中空微珠體積的比為45% — 55%，優選50.6%。
5.如權利要求1所述的一種新型陶瓷隔熱塗層，其特徵在於所述金屬材料塗膜層由導熱性能優越的金屬組成，如鈦、鋁等。
6.如權利要求1所述的一種新型陶瓷隔熱塗層，其特徵在於所述封底漆層由防鹼、防水、防裂漆組成。
7.如權利要求1所述的一種新型陶瓷隔熱塗層，其特徵在於所述陶瓷中空微珠主要由以下重量份數的原料製成:二氧化矽20— 35份；氧化鋁35— 45份；二氧化鈦3— 6份；硫酸鋇5—10份。
8.如權利要求1所述的一種新型陶瓷隔熱塗層，其特徵在於所述陶瓷中空微珠主要由以下重量份數的原料製成:二氧化娃26一30份；氧化招40一43份；二氧化欽4一5份；硫酸鋇6—8份。
9.如權利要求1至8中任意一項所述的一種新型陶瓷隔熱塗層中的陶瓷中空微珠矩陣隔熱層的製作方法，其特徵在於包括以下步驟: 1)將潤溼劑、分散劑、防凍劑等助劑加入水中攪拌分散； 2)加入顏料、填料、成膜劑進行攪拌分散，攪拌時加入消泡劑和增稠劑； 3)加入與助劑、增塑劑混合均勻的乳液進行攪拌； 4)加入製備好的陶瓷中空微珠，加入消泡劑和PH調節劑，攪拌均勻，裝桶。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於步驟I)中的攪拌時間是20min，步驟2)中加入的成膜劑是氟含量為30%-32%的四氟乙烯，步驟2)中的攪拌速率為1000 1200r/min，攪拌時間為30 40min，步驟4)中加入的陶瓷中空微珠是在真空環境下製成的。
全文摘要
本發明提供了一種新型陶瓷隔熱塗層及其製作工藝，所述塗層由3層結構組成，所述3層結構從外到內依次為陶瓷中空微珠矩陣隔熱層、金屬材料塗膜層和封底漆層，所述陶瓷中空微珠矩陣隔熱層內設置有陶瓷中空微珠，陶瓷中空微珠內部是真空的。本發明生產工藝簡單、使用經濟合理、施工方便、反射隔熱、抗輻射，節能效果明顯，發展前景可觀。
文檔編號B32B15/04GK103158306SQ201310085770
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月18日 優先權日2013年3月18日
發明者吳聞濤 申請人:杭州威廉姆投資管理有限公司