一种超疏水负碳功能涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超疏水负碳功能涂层及其制备方法，包括辐射制冷层和超疏水反射层；按质量份数计：所述辐射制冷层的原料组分包括120～195份碳化胶凝材料、80～220份水、1～10份Ca3(PO4)2、3～10份BaSO4、2～10份Al2O3、1～20份NaHCO3；所述超疏水反射层的原料组分包括5～10份超疏水纳米材料、5～15份BaTiO3、5～20份ZrO2、1～5份TiO2、2～8份荧光剂、15～55份PVDF粉末、0.5～5份辅助溶剂以及15～70份无水乙醇。本发明专利技术能够实现3.5～7℃的被动辐射降温，同时具有优异的超疏水和自清洁能力，保证了涂层的可长期使用性。了涂层的可长期使用性。

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水负碳功能涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑涂料领域，具体涉及一种超疏水负碳功能涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]降温在人类生活中起着至关重要的作用。然而传统的制冷方式，如空调(AC)等，通常消耗大量的能源和大量的碳足迹。因此，开发节能环保的制冷策略将是理想的选择。辐射制冷是一种吸引人的技术，它利用宇宙(典型温度约为3K)作为天然散热体，通过热辐射吸收地球(30K)产生的热量。它不需要额外的能量输入，只使用一个设备或材料，通过大气中8～13微米的透明窗口向外太空辐射热量。
[0003]但是灰尘污染会对辐射制冷材料造成极大的危害，因为灰尘的污染会使涂层表面反射太阳辐射的能力下降，提高材料对太阳热辐射的吸收，导致制冷功能的失效，因此，在辐射制冷功能的基础上实现自清洁至关重要。
[0004]专利CN202110184247.3公开了一种具有长余辉发光性能的辐射制冷涂层及其制备方法，具有良好的制冷性能和装饰效果，却由于疏水能力差无法实现自清洁，长期使用中表面污染会造成制冷效率下降，且强度低，耐环境冲刷能力差，容易被雨水冰雹等天气破坏。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种超疏水负碳功能涂层及其制备方法，解决现有技术中辐射制冷涂层无法自清洁导致制冷效率差的技术问题。
[0006]为达到上述技术目的，本专利技术涂层的技术方案是：
[0007]包括辐射制冷层和超疏水反射层；按质量份数计：
[0008]辐射制冷层的原料组分包括120～195份碳化胶凝材料、80～220份水、1～10份Ca3(PO4)2、3～10份BaSO4、2～10份Al2O3、1～20份NaHCO3；
[0009]超疏水反射层的原料组分包括5～10份超疏水纳米材料、5～15份BaTiO3、5～20份ZrO2、1～5份TiO2、2～8份荧光剂、15～55份PVDF粉末、0.5～5份辅助溶剂以及15～70份无水乙醇。
[0010]进一步地，碳化胶凝材料为γ
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C2S、β
‑
C2S、CS、C3S、C
12
A7、CA、CA2、C3A、CA6、C4A3$中的一种或多种；碳化胶凝材料含有掺量在0～8wt％的杂质，杂质包括Al2O3、MgO、BaO、SrO、ZrO2、Li2O、Na2O、K2O、B2O3、ZnO、Cs2O、P2O5、Cl
‑
或F
‑
。
[0011]进一步地，碳化胶凝材料的200目筛筛余不超过10％。
[0012]进一步地，BaTiO3、ZrO2和TiO2的粒径均为100～500nm；TiO2采用金红石型纳米TiO2。
[0013]进一步地，超疏水纳米材料为超疏水SiO2和超疏水TiO2中的一种或两种。
[0014]进一步地，荧光剂是SrAl2O4、BaMgAl
10
O
17
、MgGeO3、CaAl2O4和Y2Mo4O
15
中的一种或多种，经稀土元素Eu、Nd或Dy掺杂制得的紫外激发荧光剂；辅助溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺、磷酸三乙酯、二甲基亚砜中的一种。
[0015]本专利技术制备方法的技术方案是，包括以下步骤：
[0016](1)将辐射制冷层的原料组分混合均匀，得到辐射制冷层浆体，涂覆于基体表面，置于CO2环境中养护，得到辐射制冷层；
[0017](2)将辐射制冷层烘干，再配制超疏水反射层浆体并涂覆于烘干后的辐射制冷层表面，干燥得到超疏水负碳功能涂层。
[0018]进一步地，步骤(1)中辐射制冷层的涂覆厚度为0.1～3mm；同等面积内所采用的辐射制冷层浆体与超疏水反射层浆体的质量比为2～10。
[0019]进一步地，养护是在CO2浓度为3～100％、温度为
‑
30～300℃的环境中，碳化养护0.5～48h。
[0020]进一步地，步骤(2)中辐射制冷层烘干是自然干燥或者在40～60℃下烘干1～6h；超疏水反射层浆体涂覆后自然干燥。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0022]1)本专利技术辐射制冷层原料的主要成分为碳化胶凝材料，经过碳化养护后会产生大量的CaCO3和具有胶结作用的硅胶，使基体具有强度和基本框架，同时二者具有极低的太阳辐射吸收和优异的大气窗口匹配度，能够实现辐射制冷，同时添加辅助大气窗口补充材料Ca3(PO4)2、BaSO4和Al2O3，高折射率的ZrO2、BaTiO3和TiO2可以提高涂层的散射能力，降低对太阳辐射的吸收，提高涂层的辐射制冷性能。超疏水反射层中的超疏水纳米材料将渗入到辐射制冷涂层烘干形成的表面孔之中，为涂层赋予超疏水的功能，同时添加荧光剂，使涂层吸收太阳辐射并转化为更高波长的冷荧光发射出去，降低了太阳辐射吸收对辐射制冷功能的减弱，保证了涂层的辐射制冷效果。本专利技术超疏水负碳功能涂层，具有较高的8～13微米大气窗口发射率和较低的太阳辐射吸收率，能够实现3.5～7℃的被动辐射降温。
[0023]2)本专利技术涂层疏水作用强，接触角在150
°
以上，具有优异的自清洁能力，在基础涂层具有优异辐射制冷能力的基础上，实现超疏水自清洁，保证了涂层的可长期使用性，寿命长。
[0024]3)本专利技术涂层为无机涂层，能够降低被涂覆基体的制冷能耗，且制备过程吸收利用CO2，具有良好的耐久性，是一种环境友好型功能涂层。
[0025]进一步地，本专利技术表面的荧光剂为长余辉荧光粉，在夜晚具有装饰效果。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]本专利技术提供了一种超疏水辐射制冷涂层，实现了有效的日间被动辐射制冷，并具有超疏水自清洁的功能，通过洒水可以带走表面沉积的污染物，实现涂层的长寿命降温能力。
[0028]本专利技术超疏水辐射制冷涂层由辐射制冷层和超疏水反射层组成。其制备过程包括以下步骤：将辐射制冷层各组分搅拌均匀后，使用刷涂、滚涂、喷涂的方法涂于基体表面；然后置于CO2环境中进行养护，养护0.5～48h后取出，制成辐射制冷层，涂层厚度为0.1～3mm；
碳化养护后的涂层在40～60℃下烘干1～6h，或者自然干燥6～24h，形成干燥的多孔表面；将配置好的超疏水反射层浆体喷洒于已烘干的涂层表面，自然干燥后制成该超疏水辐射制冷涂层。辐射制冷层浆体与超疏水反射层浆体的质量的比值为2～10。
[0029]辐射制冷层组成为：120～195份碳化胶凝材料、80～220份水、1～10份Ca3(PO4)2、3～10份BaSO4、2～10份纳米Al2O3、1～20份NaHCO3。碳化胶凝材料为γ
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C2S、β<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超疏水负碳功能涂层，其特征在于，包括辐射制冷层和超疏水反射层；按质量份数计：所述辐射制冷层的原料组分包括120～195份碳化胶凝材料、80～220份水、1～10份Ca3(PO4)2、3～10份BaSO4、2～10份Al2O3、1～20份NaHCO3；所述超疏水反射层的原料组分包括5～10份超疏水纳米材料、5～15份BaTiO3、5～20份ZrO2、1～5份TiO2、2～8份荧光剂、15～55份PVDF粉末、0.5～5份辅助溶剂以及15～70份无水乙醇。2.根据权利要求1所述的超疏水负碳功能涂层，其特征在于，所述碳化胶凝材料为γ
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C2S、CS、C3S、C
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A7、CA、CA2、C3A、CA6、C4A3$中的一种或多种；碳化胶凝材料含有掺量在0～8wt％的杂质，杂质包括Al2O3、MgO、BaO、SrO、ZrO2、Li2O、Na2O、K2O、B2O3、ZnO、Cs2O、P2O5、Cl
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或F
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。3.根据权利要求1所述的超疏水负碳功能涂层，其特征在于，所述碳化胶凝材料的200目筛筛余不超过10％。4.根据权利要求1所述的超疏水负碳功能涂层，其特征在于，所述BaTiO3、ZrO2和TiO2的粒径均为100～500nm；所述TiO2采用金红石型纳米TiO2。5.根据权利要求1所述的超疏水负碳功能涂层，其特征在于，所述超疏水纳米材料为超疏水SiO2和超疏水TiO2中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：王发洲，徐信刚，杨露，刘志超，胡曙光，刘鹏，张文芹，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：