本发明专利技术公开了一种矿物辐射粉体的制备及在建筑隔热涂料中的应用，所述的矿物辐射粉体是由SiO2，Al2O3，MgO，Fe2O3，ZnO，Cr2O3，Co2O3，Ni2O3和B2O3按比例混合后经900℃、1000℃、1250℃三次分阶段煅烧而成的，所制备的产物以缺陷尖晶石相为主，这种缺陷结构在2.5‑25μm的波段内辐射率达到0.94。本发明专利技术填料采用三段阶梯式煅烧方式，烧结而成的产物是具有缺陷的尖晶石结构，杂质离子引起晶格的畸变，使得晶格振动对称性降低，而增加了极化振动的非简谐性，这引起了声子组合辐射，晶格畸变使得红外辐射率增强，从而使得制备的涂料具有良好的辐射隔热性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料领域，尤其是建筑隔热水性涂料。
技术介绍
科学技术的进步与发展促使人类社会对能源需求量增加，但是与能源供给相对减少相矛盾，能源问题己成为制约制约了21世纪人类社会的可持续发展的严重障碍。目前，随着我国建筑业的快速发展，建筑能耗也相应增多。建设部已提出“到2010年全国城镇建筑总能耗要基本实现节能50％，到2020年北方和沿海经济发达地区和超大城市要实现建筑节能65％的目标。这种能源短缺和急需降耗的迫切现状将给低碳节能环保涂料带来巨大的商机。涂刷在建筑物表面能起到隔热保温作用的涂料称为建筑隔热涂料。建筑隔热涂料根据隔热机理和隔热方式的不同被分为阻隔型隔热涂料、反射型隔热涂料和辐射型隔热涂料三类，与本专利技术有关的技术是辐射型隔热涂料。辐射型隔热涂料是通过辐射的形式把建筑物吸收的太阳光和热量以热发射的形式以一定的波长发射到空气中，促使室内与室外以同样的速率降温，从而达到良好的隔热降温效果。辐射型隔热涂料由于原材料的选取和烧结工艺比较复杂，要想达到稳定的发射率还需进一步地深入研究。辐射隔热涂料所用的材料和其他涂料相似，也包括基料(颜料)、成膜物质、助剂等。这些材料都要求具有辐射功能，尤其是功能填料，其次是成膜物质。所以说，原料的选择以及填料的制备工艺是决定辐射隔热涂料性能的关键因素。现有辐射隔热涂料的填料制备方法，一般是将具有辐射功能的各种原料直接混合或者经过一次性煅烧而成，这种方法制备的填料辐射率低，一般为0.7-0.8，由于一次性煅烧所产生的产物单一使得辐射波段范围小，限制了涂料的隔热效果，制备的涂料涂层达不到真正的隔热作用。因此国内还没有真正成熟的建筑隔热涂料，从而使得辐射型隔热涂料的研究在我国尚处于起步阶段
技术实现思路
为了迎合辐射隔热涂料的需求，本专利技术提供一种红外辐射率可以高达0.94的矿物辐射粉体及其制备方法。本专利技术同时提供由这种矿物辐射粉体制备的建筑隔热水性涂料。为达到上述目的，本专利技术的矿物辐射粉体是由SiO2，Al2O3，MgO，Fe2O3，ZnO，Cr2O3，Co2O3，Ni2O3和B2O3按比例混合后经900℃、1000℃、1250℃三次分阶段煅烧而成的，所制备的产物以缺陷尖晶石相为主，这种缺陷结构在较宽的波段内(2.5-25μm)辐射率达到0.94。上述各组分的混合比例按照以下重量份进行：SiO2：Al2O3：MgO：Fe2O3：ZnO：Cr2O3：Co2O3：Ni2O3：B2O3＝60:102:40:25:40.5:38.2:15.2:15:5。本专利技术的矿物辐射粉体的详细制备方法为：第一步：按照比例称取各组分，粒度在400±50目；第二步：将各组分均匀混合后，压制成形，然后在900℃温度下烧结30分钟，之后30分钟升温到1000℃继续烧结30分钟，最后再次在30分钟升温到1250℃继续30分钟烧结即可。将烧结完毕的试样抛光处理后，在红外辐射率测定仪上对红外辐射性能进行测定，辐射率达到0.94。由上述矿物辐射粉体制备建筑隔热水性涂料的方法为：第一步：配制浆料：先将矿物辐射粉体破碎研磨，加入高沸点成膜助剂及其它助剂包括分散剂、润湿剂、防霉剂、消泡剂等助剂和去离子水，配制成具有粘度的浆料。第二步：制备涂料：把白浆分批慢速加入到乳液中，最后补充增稠剂调整初涂料的粘稠度，调整pH值，即得建筑隔热水性涂料成品。上述成膜助剂优选高沸点成膜助剂DBE-IB和LOXANOL EFC 300。本专利技术涂料的施工方法和现有水性涂料施工方法一样，均是采用涂布器涂覆。下面说明本专利技术的优点：1、本专利技术的填料采用三段阶梯式煅烧方式，随着热处理温度的升高，晶格结构不断发生变化，之所以利用分阶段进行烧结，有利于晶核生成和晶核长大，通过在不同的保温阶段，原子有充分的时间和空隙进行扩散迁移，在1250℃所产生的主要化合物为尖晶石相的物质，所添加的含过渡族金属离子的物质会在晶格位置上进行置换，引起尖晶石相内的八面体间隙大小发生变化，从而产生畸变，同时，Mg2+和Zn2+的半径相似，Zn2+可以代替部分Mg2+而固溶在镁铝尖晶石结构中，也会产生晶格畸变，主要的产物类型有(Mg,Zn,□)Fe2O4，(Mg,Zn,□)Al2O4，(Mg,Zn,□)Co2O4，(Mg,Zn,□)Cr2O4，(Mg,Zn,□)Ni2O4，其中，因为配方比例，决定了前两种的含量最高。2、在1250℃时制备的试样，经过的红外辐射率测试，结果是0.94，从SEM图中，很明显可看出原来粉体产生熔融，进而在粒子间形成新相。例如：试样形成的产物：(Mg,Zn,□)Fe2O4和(Mg,Zn,□)Al2O4都是具有缺陷的尖晶石结构，杂质离子引起晶格的畸变，使得晶格振动对称性降低，而增加了极化振动的非简谐性，这引起了声子组合辐射，晶格畸变使得红外辐射率增强，红外辐射能力受掺杂的金属氧化物的影响。3、本专利技术此法采用高沸点成膜助剂DBE-IB和LOXANOL EFC 300，按照最低成膜温度(MFFT)来计算EFC200和DBE-IBDBE-IB的用量，根据美国EPA 24检测标准，涂料的VOC为0.1g/l。另外与乳液的相容性增加及降低了最低成膜温度，涂料的流变性得到明显改善，还使涂膜不管是20度还是60度角的光泽都明显提高。EFC-200还有助于改善涂层的耐湿擦性和涂层硬度。总之，本专利技术方法使得涂层的辐射率得到提高，大大降低了VOC含量，实验室试验结果证实了上述方案的可行性。附图说明图1是本专利技术在900℃制备的粉体SEM照片；图2是本专利技术在1000℃制备的粉体SEM照片；图3是本专利技术在1250℃制备的粉体SEM照片；图4是本专利技术涂层SEM照片；图5是测定本专利技术涂层隔热效果的装置图。图中：1-光源，2-涂层，3-上测温计，4-保温层，5-下测温计。具体实施方式下面结合附图和具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。第一步：首先制备矿物辐射粉体，原料配比见表一，单位为Kg；表一制备方法为:将表一中的各组分按比例均匀混合后，仍在20MPa压力下压制成形，然后在900℃温度下烧结30分钟，之后30分钟升温到1000℃继续烧结30分钟，最后再次在30分钟升温到1250℃继续30分钟即可。三次温度煅烧的粉体SEM照片见图1-3，从图1-3可以看出：随着煅烧温度的升高，晶格结构不断发生变化，在900℃，粉体粒子边沿开始熔化，空隙较大并且很明显，这种空洞是由于在压实过程所混入的空气造成的，可看出粒子间开始靠拢聚集，而温度上升到1000℃时。原有的整块粉体粒子变得不明显，熔融部分变大，进一步融合和聚集，粒子边界模糊，空隙进一步缩小，这是受到熔化部分的填充和挤压造成的。随着温度进一步上升，在1250℃时，边界基本消失，新型物质在粒子间形成，并且原来物相也基本消失了，几乎没有空隙，形成了整大块状物质(见图4涂层SEM照片)。将制备的粉体抛利用IRE-2红外辐射测定仪对红外辐射性能进行测定，测试温度为50℃，测试波段区域为2.5～25m,，辐射率为0.94。在大气窗口(8-13μm)辐射率总保持着较高的辐射效果，甚至更高。第二步：制备浆料先将1250℃制备的红外辐射填料用ND-2行星球磨机破碎研磨、过200目筛，将高沸点成膜助剂DBE-IB和科宁公司产的无VOC成膜助本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种矿物辐射粉体，其特征在于，它是由SiO2，Al2O3，MgO，Fe2O3，ZnO，Cr2O3，Co2O3，Ni2O3和B2O3按比例混合后经900℃、1000℃、1250℃三次分阶段煅烧而成的，所制备的产物以缺陷尖晶石相为主，这种缺陷结构在2.5‑25μm的波段内辐射率达到0.94；上述各组分的混合比例按照以下重量份进行：SiO2：Al2O3：MgO：Fe2O3：ZnO：Cr2O3：Co2O3：Ni2O3：B2O3＝60:102:40:25:40.5:38.2:15.2:15:5。
【技术特征摘要】
1.一种矿物辐射粉体，其特征在于，它是由SiO2，Al2O3，MgO，Fe2O3，ZnO，Cr2O3，Co2O3，Ni2O3和B2O3按比例混合后经900℃、1000℃、1250℃三次分阶段煅烧而成的，所制备的产物以缺陷尖晶石相为主，这种缺陷结构在2.5-25μm的波段内辐射率达到0.94；上述各组分的混合比例按照以下重量份进行：SiO2：Al2O3：MgO：Fe2O3：ZnO：Cr2O3：Co2O3：Ni2O3：B2O3＝60:102:40:25:40.5:38.2:15.2:15:5。2.一种如权利要求1所述的矿物辐射粉体的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李旭平，孔凡梅，靳涛，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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