一种高反射隔热型功能填料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种高反射隔热型功能填料及其制备方法与应用；该制备方法先将钛酸钾晶须分散于强碱水溶液中，并在室温下搅拌进行刻蚀，经抽滤、洗涤、干燥，得预处理后的钛酸钾晶须；将锌盐溶解在有机溶剂中，得溶液A；将预处理后的钛酸钾晶须溶解在去离子水中，并用细胞粉碎机处理，得溶液B；将溶液B加到溶液A中，加入NaOH水溶液，搅拌均匀，得溶液C；将溶液C冷却至室温后加入铵盐，通过恒温搅拌、抽滤、洗涤、干燥、煅烧，得高反射隔热型功能填料，该填料在各段波长均表现出更高的反射率；当填料在涂料中的添加量达到10％时，隔热温差可达14.9℃，具有优异的隔热效果，可被应用于建筑、军事、国防、航空航天等领域。航空航天等领域。航空航天等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种高反射隔热型功能填料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及隔热反射填料，特别是涉及一种高反射隔热型功能填料的制备方法与应用，属于隔热涂料


技术介绍

[0002]20世纪70年代以来，随着全球经济的迅速发展，各种能源消耗巨大，人类面临着前所未有的能源危机。能源危机不单是某一个国家所面临的问题，而是全人类应当共同担起的艰巨重任，要解决能源危机，需要从源头出发，不仅需要寻找新型能源，更需要节约能源，实现能源的长期、可持续发展。地球需要的能源大部分来自太阳，例如风能、水能、化学能等，都是直接或间接地由太阳能转换而来。如今太阳能仍然能够以1.765
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J/s的速度照射到地球表面，夏季在太阳光的不断照射下，地球表面物体不断升温，建筑屋顶的温度可达40℃～50℃，金属表面的温度可达80℃～90℃。能量的聚集和分散给人们的生活带来极大不便。建筑能耗在各种能源消耗类型中占有重要比重，且将在未来呈现出逐年上涨的趋势。在炎热的夏季，空调和电扇等制冷装置每年的电耗占到我国全年能耗的27％。而在北方严寒的冬季，人们需要大量的制热装置进行御寒，御寒装置的能耗占到建筑能耗的30％
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50％。冬季升温和夏季降温设备的使用造成了严重的能源浪费，因此建筑物冬季保温和夏季隔热效果的提升将有重要意义。对于我国这样的能耗大国，尤其是建筑能耗占比高的国家来说，对建筑物采取反射太阳光和隔热的措施是很有必要的。
[0003]除了在建筑领域外，反射隔热涂料同样也被应用到国防军工产品领域：如一些军事装备、飞行器、仪器设备等尖端高科技产品在使用时，如果表面温度过高则会影响其正常工作，将反射隔热涂料涂覆在这些产品的外表面就可以将外界热量进行阻隔并反射，从而降低设备表面及内部的温度，从而解决上述出现的问题。但是目前使用的军工用涂料原料多数含有高毒性溶剂，污染环境，安全系数低，机械物理性能低，环保效果差，并且涂层长期受太阳光照射会降解，导致涂层的耐候性和耐久性变差等问题。
[0004]中国专利技术专利申请CN 104293012 A公开了一种热反射隔热涂料及其制备方法，该方法先将空心纤维进行预处理，提高了空心纤维的反射性能和保温性能，再引入改性的聚偏乙烯二氟树脂，增加了涂料的耐热性能，最后将氟碳树脂、聚偏二氟乙烯树脂、环氧树脂、聚丙烯酰胺、空心纤维、二氧化钛、二氧化硅按一定比例混合，制得热反射隔热涂料。该方法的优点是，其制得的热反射隔热涂料表现出良好的反射隔热性能；缺点在于在制备过程中，功能性填料的添加量较高，在实际应用中会影响涂料的成膜状态且成本过高。
[0005]中国专利技术专利申请CN102558912A公开了一种反射功能填料的制备方法，该方法是利用超声波雾化将锡、锑氯化物的混合溶液包覆在空心玻璃微珠表面，制备出反射功能填料。该方法的优点是将具有保温隔热效果的空心玻璃微珠和半导体热反射材料氧化锡锑相复合，制备出的填料将同时具有两者的优势；但氧化锡锑只在近中红外区表现出反射特性，而对于其他波段的光的反射效果不足，大大限制了这种填料的应用范围。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种原料廉价易得，工艺简单、成本低，在可见光、红外光区均表现出优异的反射性能，在工业生产中只需加入少量便可实现反射隔热的目标的高反射隔热型功能填料及其制备方法。
[0007]本专利技术另一目的在于提供所述的高反射隔热型功能填料在制备高反射隔热涂料中的应用，高反射隔热涂料中的高反射隔热型功能填料含量为1％、5％、10％时隔热温差依次达到5.1℃、11.1℃、 15℃，具有优异的隔热效果。
[0008]本专利技术目的通过如下技术方案实现：
[0009]一种高反射隔热型功能填料的制备方法，包括如下步骤：
[0010]1)将钛酸钾晶须分散于强碱水溶液中，并在室温下搅拌进行刻蚀，经抽滤、洗涤、干燥，得预处理后的钛酸钾晶须；
[0011]2)将锌盐溶解在有机溶剂中，得溶液A；将预处理后的钛酸钾晶须溶解在去离子水中，并用细胞粉碎机处理，得溶液B；
[0012]3)将溶液B加到溶液A中，加入NaOH水溶液，50℃～90℃温度下搅拌均匀，得溶液C；钛酸钾和锌元素的摩尔比为1:0.1～1:2；
[0013]4)将溶液C冷却至室温后加入铵盐，通过恒温搅拌、抽滤、洗涤、干燥、煅烧，得高反射隔热型功能填料(PTW@ZnO)。
[0014]为进一步实现本专利技术目的，优选地，所述的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡的一种或多种，强碱水溶液的浓度为5wt％～20wt％，钛酸钾晶须在强碱水溶液中的浓度为0.05g/L～0.1g/L。
[0015]优选地所述的室温搅拌进行刻蚀的时间为12h～24h。
[0016]优选地所述的锌盐为硫酸锌、醋酸锌、硝酸锌和碱式碳酸锌的一种或多种；所述的溶液A 中Zn
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的浓度为0.005mol/L～0.05mol/L。
[0017]优选地所述的有机溶剂为乙醇、乙醚、二甲基亚砜、异丙醇和四氢呋喃的一种或多种；所述的溶液B中钛酸钾晶须的浓度为0.02mol/L～0.08mol/L。
[0018]优选地所述的50℃～90℃温度下搅拌的时间为20min～60min。
[0019]优选地所述的加入的NaOH水溶液的浓度为0.1mol/L～2mol/L；加入的铵盐的质量为0.05g～ 5g，恒温搅拌温度为50℃～90℃。
[0020]优选地所述的煅烧的温度为300℃～600℃，煅烧的时间为0.5h～2h。
[0021]一种高反射隔热型功能填料，由上述的制备方法制得。
[0022]所述的高反射隔热型功能填料在制备高反射隔热涂料中的应用：以质量份数计，将75～90 份水性硅丙乳液、1～10份高反射隔热型功能填料、5.0～8.0份十二碳醇酯成膜助剂、0.01～0.03 份消泡剂、0.03～0.05份pH调节剂在室温下将其均匀混合0.5～2个小时，制得高反射隔热涂料。
[0023]本专利技术一种高反射隔热型功能填料的制备方法与应用，首先将钛酸钾晶须和锌盐在一定温度下混合，引入碱性条件，使得锌盐水解为氢氧化锌，包覆在钛酸钾晶须表面，其中，铵盐的加入可以消耗溶液中的氢氧根，促进水解反应，经过抽滤、洗涤数次后可以成功除去填料表面的有机溶剂，通过高温煅烧，使得氢氧化锌脱水生成氧化锌颗粒，最终得到被氧化锌包覆的钛酸钾晶须。反应时的搅拌速率和温度用于调节氧化锌粒子的大小，反应时
间用于控制氧化锌的包覆率。本专利技术原料廉价易得，工艺简单、成本低，并且只需经过常压步骤即可获得具有高反射率的隔热保温填料，在其与乳液混合后，可获得具有反射隔热效果的涂料。
[0024]与现有技术的反射填料相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]1、本专利技术的钛酸钾晶须和氧化锌均具有高折射率，将二者复合制备出的高反射隔热型功能填料，在折射率上有明显优势，尤其是在工业生产中只需加入少量便可实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高反射隔热型功能填料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)将钛酸钾晶须分散于强碱水溶液中，并在室温下搅拌进行刻蚀，经抽滤、洗涤、干燥，得预处理后的钛酸钾晶须；2)将锌盐溶解在有机溶剂中，得溶液A；将预处理后的钛酸钾晶须溶解在去离子水中，并用细胞粉碎机处理，得溶液B；3)将溶液B加到溶液A中，加入NaOH水溶液，50℃～90℃温度下搅拌均匀，得溶液C；钛酸钾和锌元素的摩尔比为1:0.1～1:2；4)将溶液C冷却至室温后加入铵盐，通过恒温搅拌、抽滤、洗涤、干燥、煅烧，得高反射隔热型功能填料。2.根据权利要求1所述的一种高反射隔热型功能填料的制备方法，其特征在于：所述的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡的一种或多种，强碱水溶液的浓度为5wt％～20wt％，钛酸钾晶须在强碱水溶液中的浓度为0.05g/L～0.1g/L。3.根据权利要求1所述的一种高反射隔热型功能填料的制备方法，其特征在于：所述的室温搅拌进行刻蚀的时间为12h～24h。4.根据权利要求1所述的一种高反射隔热型功能填料的制备方法，其特征在于：所述的锌盐为硫酸锌、醋酸锌、硝酸锌和碱式碳酸锌的一种或多种；所述的溶液A中Zn
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的浓度为0.005mol/L～0.05mol/L。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张心亚，卢一鸣，柯澳爵，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：