一种低碳无机辐射制冷涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低碳无机辐射制冷涂层及其制备方法，按质量份计，所述低碳无机辐射制冷涂层的原料组分包括50～95份碳化胶凝材料、15～120份水、0.1～10份太阳辐射反射剂和0.5～30份辐射发射填料；将太阳辐射反射剂在水中搅拌分散均匀后，加入辐射发射填料进行搅拌分散均匀；最后加入碳化胶凝材料，搅拌均匀形成涂层浆体；利用喷涂、滚涂、刷涂或压制的方式将涂层浆体涂覆在基体表面，通过碳化养护的方式使其凝结硬化，形成所述低碳无机辐射制冷涂层。本发明专利技术的低碳无机辐射制冷涂层，太阳辐射反射率和“大气窗口”发射率分别超过0.85和0.9，能实现3～9℃的降温，制冷功率超过70W

A low carbon inorganic radiation refrigeration coating and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种低碳无机辐射制冷涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于辐射制冷涂层领域，提供了一种低碳无机辐射制冷涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]日益加剧的能源危机以及化石燃料到来的环境污染已经成为阻碍人类发展的重要因素；温室效应带来的全球变暖成为威胁人类生存安全的重大隐患。因此，低碳环保成为二十一世纪的时代主题。
[0003]然而，由于全球变暖以及城市热岛效应，城市夏季气温居高不下，建筑制冷能耗居高不下，大量消耗电力资源。目前我国火力发电仍占能源消费总量的60％左右，每年排放大量的CO2。据清华大学建筑节能中心统计，空调能耗占北京市区住宅建筑年能耗的11％，占北京市区公共建筑年能耗的19％。减少建筑制冷产生的能源消耗，提高建筑的节能效率成为未来重要发展方向。
[0004]虽然有许多关于辐射制冷方面的研究，但是目前大多致力于光子晶体、多层薄膜组装、银基底的超材料薄膜等，这往往需要更高的设备要求和生产成本，制作工艺复杂，无法直接用于建筑表面的涂覆；且多为有机涂层，建筑环境下耐久性差，这无疑进一步增加了其成本。另外，目前大多数辐射冷却涂层均为有机涂层或无机改性有机涂层，如CN108795108B、CN110628325A等，抗紫外老化性能差，寿命短。

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，提供一种低碳无机辐射制冷涂层及其制备方法，解决现有技术中制冷涂层无法直接用于建筑表面涂覆且耐久性较差的技术问题。
[0006]为达到上述技术目的，本专利技术辐射制冷涂层的技术方案是：
[0007]按质量份计，所述低碳无机辐射制冷涂层的原料组分包括50～95份碳化胶凝材料、15～120份水、0.1～10份太阳辐射反射剂和0.5～30份辐射发射填料。
[0008]进一步地，所述的碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙、β型硅酸二钙、硅酸一钙和二硅酸三钙的一种或多种，比表面积为100～40000m2/Kg。
[0009]进一步地，所述的太阳辐射反射剂为：ZrO2、钛白粉、SrAl2O4/AlOOH、NaZnPO4/纳米TiO2的一种或多种。
[0010]进一步地，SrAl2O4/AlOOH的制备方法为：将SrAl2O4置于AlOOH溶胶当中，SrAl2O4与AlOOH溶胶固含量的质量比为0.1～0.6，AlOOH溶胶的固容量为5～70％；调节pH值至8～9，陈化2～6h后滤出，干燥备用。
[0011]进一步地，NaZnPO4/纳米TiO2的制备方法为：取NaZnPO4的前驱体，并在500～900℃下煅烧1～6h得到NaZnPO4白色粉末，然后将NaZnPO4白色粉末置于纳米TiO2悬浊液中，NaZnPO4与TiO2的质量比为0.1～1，纳米TiO2悬浊液浓度为0.1～0.6mg/mL；NaZnPO4吸附TiO2后，滤出，真空干燥备用。
[0012]进一步地，辐射发射填料为：改性CaCO3、改性Si3N4、改性HfO2的一种或多种。
[0013]进一步地，改性CaCO3的制备步骤为：将CaCO3粉末分散于纳米SiO2悬浊液当中，CaCO3与SiO2的质量比为0.1～1，SiO2悬浊液的浓度为0.1～0.8mg/mL；CaCO3表面负载SiO2后，滤出，干燥备用；
[0014]改性Si3N4和改性HfO2的制备步骤为：将Si3N4粉末或HfO2粉末分散于硅溶胶当中，Si3N4或HfO2与硅溶胶固含量的质量比均为0.1～0.6，硅溶胶的固容量为5～60％；Si3N4粉末或HfO2粉末表面负载硅溶胶之后，滤出，干燥备用。
[0015]本专利技术制备方法的技术方案是，包括以下步骤：
[0016]将太阳辐射反射剂在水中搅拌分散均匀后，加入辐射发射填料进行搅拌分散均匀；最后加入碳化胶凝材料，搅拌均匀形成涂层浆体；利用喷涂、滚涂、刷涂或压制的方式将涂层浆体涂覆在基体表面，通过碳化养护的方式使其凝结硬化，形成所述低碳无机辐射制冷涂层。
[0017]进一步地，涂层厚度为0.01～80mm。
[0018]进一步地，碳化养护制度为：CO2浓度为4～100％，养护时间为0.1～72h，温度为
‑
30～550℃。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0020](1)本专利技术的低碳无机辐射制冷涂层，太阳辐射反射率和“大气窗口”发射率分别超过0.85和0.9，能实现4～8℃的降温，制冷功率超过70W
·
m
‑2。
[0021](2)本专利技术的低碳无机辐射制冷涂层，原材料来源广泛，施工方便，原料和制作成本低，在需要制冷的场景具有广泛的应用前景。
[0022](3)本专利技术的低碳无机辐射制冷涂层，采用的原料均为无机材料，具有强度高、耐久性优异、无污染的特点；同时，制备过程消耗CO2，具有低碳，甚至负碳的优点，是一种环境友好型低碳无机辐射制冷涂层。
附图说明
[0023]图1是本专利技术辐射制冷实验装置示意图；
[0024]其中：1
‑
保温外壳，2
‑
保温层，3
‑
基底，4
‑
涂层。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。
[0026]本专利技术提供了一种低碳无机辐射制冷涂层，可适用于混凝土建筑表面和钢结构表面的普遍涂覆，也可用于预制建筑装饰板的预涂覆，可广泛适用于需要辐射制冷的领域，特别是日照长温度高或者是冷库、机房等需要常年制冷的地方。本专利技术具有高太阳辐射反射率和8～13μm“大气窗口”辐射的发射率，可以有效的对涂覆的建筑进行辐射制冷，降低建筑的制冷功率，节能减排。该涂层为无机涂层，具有高耐久和高强度的优点，同时制备过程中吸收CO2，具有低碳甚至负碳环保的特点。
[0027]本专利技术提供的低碳无机辐射制冷涂层的组成为：50～95份碳化胶凝材料、15～120
份水、0.1～10份太阳辐射反射剂和0.5～30份辐射发射填料。将所述的涂层组分搅拌均匀后，形成涂层浆体。利用喷涂、滚涂、刷涂和压制的方式将涂层浆体涂覆在基体表面，通过CO2养护的方式使其凝结硬化，形成该无机辐射制冷涂层。其中，可涂覆的基体可为混凝土建筑、钢结构、木材等表面。
[0028]所述的碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙、β型硅酸二钙、硅酸一钙、二硅酸三钙的一种或多种的组合，比表面积为100～40000m2/Kg，优选100～20000m2/Kg。
[0029]所述的太阳辐射反射剂为：ZrO2、钛白粉、SrAl2O4/AlOOH、NaZnPO4/纳米TiO2的一种或多种的组合。
[0030]所述的SrAl2O4/AlOOH的制备方法为：将SrAl2O4置于AlOOH溶胶当中，SrAl2O4与AlOOH溶胶固含量的质量比为0.1～0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低碳无机辐射制冷涂层，其特征在于，按质量份计，所述低碳无机辐射制冷涂层的原料组分包括50～95份碳化胶凝材料、15～120份水、0.1～10份太阳辐射反射剂和0.5～30份辐射发射填料。2.根据权利要求1所述的低碳无机辐射制冷涂层，其特征在于，所述的碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙、β型硅酸二钙、硅酸一钙和二硅酸三钙的一种或多种，比表面积为100～40000m2/Kg。3.根据权利要求1所述的低碳无机辐射制冷涂层，其特征在于，所述的太阳辐射反射剂为：ZrO2、钛白粉、SrAl2O4/AlOOH、NaZnPO4/纳米TiO2的一种或多种。4.根据权利要求3所述的低碳无机辐射制冷涂层，其特征在于，SrAl2O4/AlOOH的制备方法为：将SrAl2O4置于AlOOH溶胶当中，SrAl2O4与AlOOH溶胶固含量的质量比为0.1～0.6，AlOOH溶胶的固容量为5～70％；调节pH值至8～9，陈化2～6h后滤出，干燥备用。5.根据权利要求3所述的低碳无机辐射制冷涂层，其特征在于，NaZnPO4/纳米TiO2的制备方法为：取NaZnPO4的前驱体，并在500～900℃下煅烧1～6h得到NaZnPO4白色粉末，然后将NaZnPO4白色粉末置于纳米TiO2悬浊液中，NaZnPO4与TiO2的质量比为0.1～1，纳米TiO2悬浊液浓度为0.1～0.6mg/mL；NaZnPO4吸附TiO2后，滤出，真空干燥备用。6.根据权利要求1所述的低碳无机辐射制冷涂...

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