本发明专利技术公开了一种二氧化钛/空心微珠复合颗粒及其制备方法，还公开了该复合颗粒组成的填料和涂料，该复合颗粒在空心微珠的表面包覆有一层反射层，所述反射层由不同粒度的TiO2颗粒构成。本发明专利技术通过凝胶溶胶法直接将不同粒度的固体二氧化钛颗粒包覆在空心微珠表面，结合力强，所形成的二氧化钛/空心微珠复合颗粒混合物中，TiO2颗粒的粒度分布可覆盖整个可见和红外区，因此这些复合颗粒可反射整个可见和红外光区的太阳光。将本发明专利技术复合颗粒混合物作为填料加入涂料等反射隔热材料中时，可以降低建筑物表面温度、减少热能从室外向室内传导，从而降低建筑物热负荷及能耗，可广泛用于各种太阳能减反涂料，增加涂料的隔热保温效果。
【技术实现步骤摘要】
二氧化钛/空心微珠复合颗粒、太阳光反射隔热填料、涂料 及其制备方法
本专利技术涉及一种在空心微珠表面修饰Ti02颗粒的二氧化钛/空心微珠、以及以该 复合颗粒为主要成分的高效太阳光反射隔热填料和涂料、及它们的制备方法，属于对环境 友好的节能材料领域。
技术介绍
能源危机与气候变暖对各种反射隔热材料的需求日益增加，太阳光对建筑物室内 环境有直接的影响，建筑物能耗的降低成为低碳经济的另一途径。传统的建筑多采用增加 保温材料的方式解决室内环境问题，而通过反射太阳光达到隔热节能效果，符合环保需求， 是未来建筑的发展趋势。把这种能反射太阳光的材料用于建筑物外墙涂料可以显著节约空 调费和冬季取暖费，因此备受关注。金红石型Ti02因自身的性质而成为这类材料的首选。 目前研究报道及商业化的太阳能反射隔热涂料功能填料主要有两种：一是金红 石型二氧化钛，它可以有效反射可见光及红外线部分；二是空心微珠材料，它可以有效阻 止建筑物外表面热量传递到室内。如何充分利用两者的优势，获得最佳的太阳光反射隔 热效果是当今的一个热门课题。目前，较多的应用是简单的将两者混合（CN 1583908A，CN 103031028A)，主要围绕调控两者的比例及尺寸等等，然而，这种简单组合得到的涂料反射 隔热性能并不突出。也有采用化学方法将二氧化钛包覆在空心微珠表面的研究，主要为 化学沉淀法和溶胶凝胶法，例如专利 201210493973. 4,201010526065. 1,200610127227. 8、 201210477077. 9等。其中，溶胶凝胶法是通过水解含钛原料在空心微珠表面包覆一层二氧 化钛凝胶，然后通过煅烧形成二氧化钛层，实现二氧化钛的包覆。但是这种方法所得的二氧 化钛颗粒的粒度比较单一，所得的二氧化钛层无法全部反射可见区和红外区的太阳光。调 整二氧化钛颗粒的粒度，使二氧化钛颗粒的反射范围覆盖整个太阳光红外区和可见区就可 以起到很好的反射作用。通常不同粒度的二氧化钛可以通过机械研磨得到，但机械研磨后 的二氧化钛固体颗粒与空心微珠之间无法有效结合，目前还没有将不同粒度的二氧化钛颗 粒直接包覆到空心微珠表面的方法。
技术实现思路
针对现有光触媒涂层技术的局限性，本专利技术提供了一种二氧化钛/空心微珠复合 颗粒以及以该复合颗粒的混合物为有效成分的太阳光反射隔热填料和涂料，该复合颗粒中 Ti02颗粒的粒度可以覆盖整个可见和红外区，因此理论上对可见和红外区的太阳光有很强 的反射，可以达到100%，能起到很好的隔热保温效果。 本专利技术还提供了该复合颗粒及太阳光反射隔热填料、涂料的特殊制备方法，该方 法不用煅烧，工艺简单、成本低廉，通过溶胶凝胶法形成粘性成分使空心微珠与金红石Ti02 颗粒紧密结合，所得复合颗粒上分布不同粒度的二氧化钛颗粒，反射效率高、隔热效果好、 耐候性强，易于工业化生产。 本专利技术通过溶胶凝胶法直接将固体二氧化钛颗粒包覆到空心微珠表面，该方法二 氧化钛颗粒粒度可控，可以根据需要反射的太阳光的波长范围，选择合适粒度分布的二氧 化钛颗粒进行包覆，所得的复合颗粒混合物就能反射规定波长的太阳光。例如，可见和红外 区的波长在400-2000nm范围内，如果要全部反射该范围的所有太阳光，可以将二氧化钛的 颗粒粒度分布控制在至少400-2000nm范围，将这一范围的二氧化钛颗粒包覆到空心微珠 上，就可以全部反射可见和红外区的太阳光。当然，如果要反射400-2000nm范围内的某一 小范围的太阳光的话，例如500-1000nm，也可以根据该小范围调整二氧化钛颗粒的粒度分 布，使其仅反射该范围的太阳光。本专利技术可以提供各种不同二氧化钛粒度分布范围的二氧 化钛/空心微珠复合颗粒及其混合物，可控性强，易于实现，具有很好的应用前景。 本专利技术具体技术方案如下： 一种二氧化钛/空心微珠复合颗粒，其特征是：在空心微珠的表面包覆有一层反射层， 所述反射层由不同粒度的Ti02颗粒构成。 上述二氧化钛/空心微珠复合颗粒中，反射层中Ti02颗粒的粒度在350-2100纳 米范围内分布。Ti02颗粒的粒度分布可以根据实际需要在此粒度范围内随意调整。 上述二氧化钛/空心微珠复合颗粒中，所述Ti02颗粒为金红石型Ti02颗粒，金红 石型Ti02颗粒具有很好的反射太阳光的作用。 上述二氧化钛/空心微珠复合颗粒中，所述空心微珠包括空心玻璃微珠、空心陶 瓷微珠或电厂粉煤灰漂珠。 以本专利技术上述二氧化钛/空心微珠复合颗粒的混合物为有效成分可以制成太阳 光反射隔热功能填料，该功能填料中二氧化钛颗粒按照需求具有一定的粒度分布范围。 本专利技术二氧化钛/空心微珠复合颗粒的混合物作为功能填料时，Ti02颗粒的粒度 分布原则以能够反射红外或/和可见区任一范围的太阳光为准。 本专利技术二氧化钛/空心微珠复合颗粒的混合物作为功能填料时，填料中Ti02颗粒 的粒度在350-2100纳米范围内分布，或者在350-2100纳米中的任意小范围内分布。 将本专利技术功能填料用于涂料中，可以得到效果好的太阳光反射隔热涂料。 当要求功能填料能够反射整个红外和可见光区的太阳光时，那么复合颗粒混合物 中二氧化钛颗粒的粒度至少在400-2000nm范围，要得到该粒度分布范围的功能填料，可以 采用下述方法： (1)将Ti02粉进行研磨，然后过孔径350nm的筛和孔径2100nm的筛，得粒度分布为 350-2100nm的不同粒度的二氧化钛颗粒，烘干备用； (2)将含硅原料、含钛原料、乙醇和氨水混合，然后按照含硅原料与体系中水的摩尔比 为1:1-2的比例补充水,充分搅拌使硅和钛部分水解，得均匀溶液； (3)将步骤（1)中不同粒度的二氧化钛颗粒和空心微珠加入步骤（2)的溶液中，搅拌使 二氧化钛颗粒和空心微珠均匀分散，然后加入足够的水，继续搅拌使钛和硅水解完全，然后 过滤、洗涤，得二氧化钛/空心微珠复合颗粒。 上述方法中，二氧化钛颗粒的粒度分布可以扩大或缩小。 上述方法中，所得二氧化钛/空心微珠复合颗粒的反射层的厚度在3微米以内。 上述方法中，乙醇和氨水的用量满足使娃和钛完全水解的要求。 上述方法中，步骤（2)中，含硅原料与含钛原料的加入量满足钛和硅的摩尔比为 0. l-ι. 5:10，优选为1:10。钛、硅的摩尔比对复合颗粒的形成有较大影响，钛用量太多会使 预水解所得的溶液粘性过大，使二氧化钛颗粒和空心微珠在溶液中无法充分分散、接触，影 响复合颗粒的形成；钛用量太少，溶胶凝胶层对二氧化钛颗粒的粘合力变差，二氧化钛与空 心微珠的结合力差。 上述方法中，步骤（3)中，Ti02颗粒与空心微珠的质量比为1 :0· 2-9。Ti02颗粒与 空心微珠的质量比要合适，Ti02颗粒过多，会造成原料的浪费，Ti02颗粒过少，Ti0 2颗粒不 能均匀覆盖空心微珠。 上述方法中，二氧化钛颗粒在步骤（2)中的溶液中的浓度为0. 03-0. 06g/ml，空心 微珠在步骤（2)中的溶液中的浓度为0. 005-0. 3g/ml。 上述方法中，含硅原料为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯、硅酸 钠或偏硅酸钠；含钛原料为钛酸四乙酯、钛酸四甲本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种二氧化钛/空心微珠复合颗粒，其特征是：在空心微珠的表面包覆有一层反射层，所述反射层由不同粒度的TiO2颗粒构成。
【技术特征摘要】
1. 一种二氧化钛/空心微珠复合颗粒，其特征是：在空心微珠的表面包覆有一层反射 层，所述反射层由不同粒度的Ti02颗粒构成。2.根据权利要求1所述的二氧化钛/空心微珠复合颗粒，其特征是：反射层中Ti02颗 粒的粒度在350-2100纳米范围内分布。3.根据权利要求1或2所述的二氧化钛/空心微珠复合颗粒，其特征是：所述Ti02颗 粒为金红石型Ti02颗粒；所述空心微珠包括空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠或电厂粉煤灰漂 珠；所述反射层的厚度在3微米以内。4. 一种太阳光反射隔热填料及涂料，其特征是：太阳光反射隔热填料的有效成分为权 利要求1-3中任一项所述的二氧化钛/空心微珠复合颗粒的混合物；太阳光反射隔热涂料 中包括太阳光反射隔热填料。5.根据权利要求4所述的太阳光反射隔热填料及涂料，其特征是：填料中Ti02颗粒的 粒度分布能够反射红外或/和可见区任一范围的太阳光。6.根据权利要求4或5所述的太阳光反射隔热填料及涂料，其特征是：填料中Ti02颗 粒的粒度在350-2100纳米范围内分布，或者在350-2100纳米中的任意小范围内分布。7. -种二氧化钛/空心微珠复合颗粒的制备方法，其特征是包括以下步骤： (1)将Ti02粉进行研磨，然后过孔径35...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨萍，车全德，王俊鹏，贾长超，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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