制冷涂料及其应用的制作方法

1.本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及制冷涂料及其应用。


背景技术：

2.传统的制冷涂料中，成膜物质采用树脂乳液，填料采用无机填料，通过无机填料对光线的折射实现太阳光的反射，从而达到降温的目的。
3.但是，无机填料存在以下缺点：(1)无机填料的吸油量较大，要想获得90％以上的太阳光反射率，需要增加制冷涂料中无机填料的含量，此时，填料体积浓度(pvc)远大于临界填料体积浓度(cpvc)，虽然获得的制冷涂层的太阳光反射率高，但是，树脂乳液不足以填满填料之间的空隙，从而使得制冷涂层出现空隙，进而使得制冷涂层的性能出现突变，导致制冷涂层的基本性能很差，机械性能、耐候性能等不能满足使用要求；(2)大部分无机填料在紫外光波段存在较强烈的吸收，而紫外光波段占太阳光总能量的5％左右，导致制冷涂料的太阳光反射率无法进一步提高。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述问题，提供一种制冷涂料及其应用，所述制冷涂料制成的制冷涂层具有优异的制冷效果、机械性能以及耐候性能。
5.一种制冷涂料，所述制冷涂料包括成膜物质、填料、助剂以及水，其中，所述填料在所述制冷涂料中的质量分数为45％
‑
75％，所述填料包括聚偏氟乙烯树脂粉和无机填料，所述聚偏氟乙烯树脂粉在所述制冷涂料中的质量分数大于所述无机填料在所述制冷涂料中的质量分数，所述制冷涂料的填料体积浓度小于临界填料体积浓度。
6.在其中一个实施例中，所述聚偏氟乙烯树脂粉与所述无机填料的质量比为2.5:1
‑
12:1。
7.在其中一个实施例中，所述成膜物质在所述制冷涂料中的质量分数为5％
‑
15％，所述聚偏氟乙烯树脂粉在所述制冷涂料中的质量分数为40％
‑
60％，所述无机填料在所述制冷涂料中的质量分数为5％
‑
15％，所述水在所述制冷涂料中的质量分数为5％
‑
25％，所述助剂在所述制冷涂料中的质量分数为9.5％
‑
17％。
8.在其中一个实施例中，所述成膜物质成膜后太阳光的透射率大于90％。
9.在其中一个实施例中，所述成膜物质包括氟碳树脂、丙烯酸树脂中的至少一种。
10.在其中一个实施例中，所述无机填料在8μm
‑
13μm大气辐射窗口的发射率大于0.92。
11.在其中一个实施例中，所述无机填料包括氧化铝、硫酸钡、碳酸钙、氧化镁、二氧化硅中的至少一种。
12.在其中一个实施例中，所述聚偏氟乙烯树脂粉的粒径为0.5μm
‑
10μm，所述无机填料的粒径为10nm
‑
5μm。
13.一种如上所述的制冷涂料的应用，所述制冷涂料用于在基体的表面形成制冷涂
层。
14.在其中一个实施例中，所述制冷涂层的厚度大于或等于80μm。
15.本发明以聚偏氟乙烯树脂粉为主填料、复合无机填料组成的制冷涂料中，由于聚偏氟乙烯树脂粉的吸油量为5
‑
10，远低于无机填料的吸油量，所以可以极大提高填料的使用量，且制冷涂料的pvc达到0.76
‑
0.95时，pvc仍然小于cpvc。因此，采用该制冷涂料制成的制冷涂层具有高的太阳光反射率和大气辐射窗口发射率，制冷效果优异；同时，制冷涂层中成膜物质能够填满填料之间的空隙，使制冷涂层具备优异的机械性能和耐候性能等，满足涂料的使用要求。
附图说明
16.图1为采用实施列1的制冷涂料制成的制冷涂层的太阳光反射率曲线图；
17.图2为采用实施列1的制冷涂料制成的制冷涂层的发射率曲线图。
具体实施方式
18.以下将对本发明提供的制冷涂料及其应用作进一步说明。
19.本发明提供的制冷涂料包括成膜物质、填料、助剂以及水，其中，所述填料在所述制冷涂料中的质量分数为45％
‑
75％，所述填料包括聚偏氟乙烯树脂粉和无机填料，所述聚偏氟乙烯树脂粉在所述制冷涂料中的质量分数大于所述无机填料在所述制冷涂料中的质量分数，所述制冷涂料的填料体积浓度小于临界填料体积浓度。
20.聚偏氟乙烯树脂粉的吸油量仅为5
‑
10，远低于无机填料的吸油量，所以，可以极大提高聚偏氟乙烯树脂粉在制冷涂料中的使用量，使所述填料在所述制冷涂料中的质量分数达到45％
‑
75％，此时，可以将制冷涂料的pvc提高至0.76
‑
0.95，且制冷涂料的pvc仍然小于cpvc，从而可以保证制冷涂料制成制冷涂层后，成膜物质能够填满填料之间的空隙，使制冷涂层具备优异的机械性能和耐候性能等，满足涂料的使用要求。
21.应予说明的是，pvc＝填料体积/(填料体积 成膜物质体积)，当pvc逐渐增大，成膜物质在干膜中刚好供给填料吸附和填满填料之间的空隙，此时的pvc即为cpvc；本发明中pvc和cpvc中的填料均包括聚偏氟乙烯树脂粉和无机填料。
22.太阳光谱能量中，300nm
‑
400nm的紫外光波段占比5％，400nm
‑
780nm的可见光波段占比50％，780nm
‑
2500nm的近红外波段占比45％，其中，2100nm
‑
2500nm波段占比小于5％，该波段的反射率对整个光谱的反射率贡献较小。而聚偏氟乙烯树脂粉在300nm
‑
400nm的紫外光波段及400nm
‑
780nm的可见光波段的反射率几乎接近100％，780nm
‑
2100nm的近红外波段的反射率接近90％，2100nm
‑
2500nm的近红外波段的吸收也非常少，反射率较高。同时，无机填料也具有高反射率，尤其是具有高大气窗口发射率。所以，本发明以聚偏氟乙烯树脂粉为主填料，辅以无机填料相配合，使得制冷涂料制成的制冷涂层具有高的太阳光反射率和大气辐射窗口发射率，制冷效果优异。
23.为了进一步提高制冷涂层的大气窗口发射率，所述无机填料在8μm
‑
13μm大气辐射窗口的发射率大于0.92，进一步优选大于0.94。在一实施方式中，所述无机填料包括氧化铝、硫酸钡、碳酸钙、二氧化硅中的至少一种。其中，氧化铝在8μm
‑
13μm大气辐射窗口的发射率达到了0.976，且太阳光反射率达到了92.8％，所以，所述无机填料进一步优选为氧化铝。
24.在一实施方式中，所述聚偏氟乙烯树脂粉的粒径为0.5μm
‑
10μm，优选为7μm
‑
8μm，所述无机填料的粒径为10nm
‑
5μm，优选为1μm
‑
4μm，以保证制冷涂层的性能。
25.为了进一步提高制冷涂层的制冷效果、机械性能以及耐候性能，在一实施方式中，所述聚偏氟乙烯树脂粉与所述无机填料的质量比为2.5:1
‑
12:1。
26.另外，为了获得高性能的制冷涂料，成膜物质和助剂的配合也非常重要，本发明的制冷涂料中，所述成膜物质在所述制冷涂料中的质量分数为5％
‑
15％，所述聚偏氟乙烯树脂粉在所述制冷涂料中的质量分数为40％
‑
60％，所述无机填料在所述制冷涂料中的质量分数为5％
‑
15％，所述水在所述制冷涂料中的质量分数为5％
‑
25％，所述助剂在所述制冷涂料中的质量分数为9.5％
‑
17％。
27.可以理解，制冷涂料中成膜物质的质量分数不变时，当填料的吸油量越低，可以添加的填料的质量分数就越高；另外，当制冷涂料中填料的质量分数较高时，为了保证制冷涂层的成膜外观，成膜物质的质量分数也应相应提高，优选地，填料与成膜物质的质量比小于或等于10:1。
28.虽然制冷涂料的反射率和发射率主要依靠填料的性能，但是，要想获得高性能的制冷涂料，还需要选择合适的成膜物质和助剂等。
29.在一实施方式中，所述成膜物质成膜后太阳光的透射率大于90％，在近红外的吸收低。进一步地，所述成膜物质优选为油性树脂，以降低聚偏氟乙烯树脂粉在制冷涂料中的溶解性，具体地，所述成膜物质包括氟碳树脂、丙烯酸树脂中的至少一种，其中，所述氟碳树脂包括feve树脂、pvdf树脂、含氟改性树脂中的至少一种。
30.在一实施方式中，所述助剂包括丙二醇、分散剂、消泡剂、成膜助剂、防霉剂、ph调节剂、增稠剂中的至少一种。
31.具体地，所述丙二醇在所述制冷涂料中的质量分数为4％
‑
6％。
32.所述分散剂在所述制冷涂料中的质量分数为1％
‑
2％，所述分散剂包括聚乙烯醚及其衍生物、聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐、马来亚酸酐
‑
苯乙烯共聚物的盐类中的至少一种。
33.所述消泡剂在所述制冷涂料中的质量分数为0.5％
‑
1％，所述消泡剂包括聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、高碳醇中的至少一种。
34.所述成膜助剂在所述制冷涂料中的质量分数为2％
‑
4％，所述成膜助剂包括乙二醇丁醚、比二醇甲醚、醇酯十二、丙二醇、苯甲醇中的至少一种。
35.所述防霉剂在所述制冷涂料中的质量分数为0.5％
‑
1％，所述防霉剂包括卡松、1,2
‑
苯丙异噻唑啉
‑3‑
酮、2
‑
(4
‑
噻唑基)苯并咪唑、2
‑
(甲氧基氨基甲酰)苯并咪唑中的至少一种。
36.所述ph调节剂在所述制冷涂料中的质量分数为0.5％
‑
1％，所述ph调节剂包括amp
‑
95、ct
‑
130中的至少一种。
37.所述增稠剂在所述制冷涂料中的质量分数为1％
‑
2％，所述增稠剂包括膨润土、羧乙基纤维束、聚丙烯酸盐、聚氨酯类增稠剂中的至少一种。
38.本发明还提供上述制冷涂料的应用，所述制冷涂料用于在基体的表面形成制冷涂层。从而，通过该制冷涂层反射太阳光的热量，同时，通过大气窗口将吸收的热量以红外波
的形式向外辐射，以降低基体的表面温度。
39.在一实施方式中，所述基体包括板材、玻璃、塑料、橡胶、沥青、穿戴用品、帐篷、车衣、车篷、窗帘、建筑物、交通工具中的至少一种。
40.所述制冷涂层随着厚度的增加，太阳光反射率逐渐增加，在一实施方式中，所述制冷涂层的厚度大于或等于80μm，以使制冷涂层对太阳光的反射率达到90％以上，大气窗口发射率达到90％，进一步地，所述制冷涂层的厚度优选为120nm
‑
210nm，以使制冷涂层对太阳光的反射率达到92％以上，大气窗口发射率达到92％，更进一步地，所述制冷涂层的厚度优选为150nm
‑
210nm，以使制冷涂层对太阳光的反射率达到94％以上，大气窗口发射率达到94％，制冷效果优异。
41.以下，将通过以下具体实施例对所述制冷涂料及其应用做进一步的说明。
42.实施例1
43.该实施例的制冷涂料包括质量分数为15％的成膜物质feve树脂，质量分数为42％的聚偏氟乙烯树脂粉，质量分数为8％的氧化铝填料、质量分数为6％的丙二醇，质量分数为1.5％的分散剂ca2500，质量分数为1％的消泡剂nxz，质量分数为3％的成膜助剂醇酯12，质量分数为0.6％的防霉剂btz，质量分数为0.9％的ph调节剂amp95，质量分数为2％的增稠剂as60，质量分数为20％的水。其中，聚偏氟乙烯树脂粉的粒径为8μm，氧化铝填料的粒径为2μm。
44.该实施例中，制冷涂料的pvc为0.78，cpvc为0.85。
45.实施例2
46.该实施例的制冷涂料包括质量分数为15％的成膜物质feve树脂，质量分数为40％的聚偏氟乙烯树脂粉，质量分数为10％的氧化铝填料、质量分数为6％的丙二醇，质量分数为1.5％的分散剂ca2500，质量分数为1％的消泡剂nxz，质量分数为3％的成膜助剂醇酯12，质量分数为0.6％的防霉剂btz，质量分数为0.9％的ph调节剂amp95，质量分数为2％的增稠剂as60，质量分数为20％的水。其中，聚偏氟乙烯树脂粉的粒径为8μm，氧化铝填料的粒径为2μm。
47.该实施例中，制冷涂料的pvc为0.76，cpvc为0.8。
48.实施例3
49.该实施例的制冷涂料包括质量分数为15％的成膜物质feve树脂，质量分数为45％的聚偏氟乙烯树脂粉，质量分数为5％的氧化铝填料、质量分数为6％的丙二醇，质量分数为1.5％的分散剂ca2500，质量分数为1％的消泡剂nxz，质量分数为3％的成膜助剂醇酯12，质量分数为0.6％的防霉剂btz，质量分数为0.9％的ph调节剂amp95，质量分数为2％的增稠剂as60，质量分数为20％的水。其中，聚偏氟乙烯树脂粉的粒径为8μm，氧化铝填料的粒径为2μm。
50.该实施例中，制冷涂料的pvc为0.79，cpvc为0.89。
51.实施例4
52.该实施例的制冷涂料包括质量分数为15％的成膜物质feve树脂，质量分数为50％的聚偏氟乙烯树脂粉，质量分数为10％的氧化铝填料、质量分数为6％的丙二醇，质量分数为1.5％的分散剂ca2500，质量分数为1％的消泡剂nxz，质量分数为3％的成膜助剂醇酯12，质量分数为0.6％的防霉剂btz，质量分数为0.9％的ph调节剂amp95，质量分数为2％的增稠
剂as60，质量分数为10％的水。其中，聚偏氟乙烯树脂粉的粒径为8μm，氧化铝填料的粒径为2μm。
53.该实施例中，制冷涂料的pvc为0.85，cpvc为0.86。
54.实施例5
55.该实施例的制冷涂料包括质量分数为15％的成膜物质feve树脂，质量分数为45％的聚偏氟乙烯树脂粉，质量分数为10％的氧化铝填料、质量分数为6％的丙二醇，质量分数为1.5％的分散剂ca2500，质量分数为1％的消泡剂nxz，质量分数为3％的成膜助剂醇酯12，质量分数为0.6％的防霉剂btz，质量分数为0.9％的ph调节剂amp95，质量分数为2％的增稠剂as60，质量分数为15％的水。其中，聚偏氟乙烯树脂粉的粒径为8μm，氧化铝填料的粒径为2μm。
56.该实施例中，制冷涂料的pvc为0.84，cpvc为0.85。
57.实施例6
58.该实施例的制冷涂料包括质量分数为15％的成膜物质丙烯酸树脂，质量分数为42％的聚偏氟乙烯树脂粉，质量分数为8％的氧化铝填料、质量分数为6％的丙二醇，质量分数为1.5％的分散剂ca2500，质量分数为1％的消泡剂nxz，质量分数为3％的成膜助剂醇酯12，质量分数为0.6％的防霉剂btz，质量分数为0.9％的ph调节剂amp95，质量分数为2％的增稠剂as60，质量分数为20％的水。其中，聚偏氟乙烯树脂粉的粒径为8μm，氧化铝填料的粒径为2μm。
59.该实施例中，制冷涂料的pvc为0.78，cpvc为0.85。
60.实施例7
61.该实施例的制冷涂料包括质量分数为15％的成膜物质feve树脂，质量分数为42％的聚偏氟乙烯树脂粉，质量分数为8％的硫酸钡填料、质量分数为6％的丙二醇，质量分数为1.5％的分散剂ca2500，质量分数为1％的消泡剂nxz，质量分数为3％的成膜助剂醇酯12，质量分数为0.6％的防霉剂btz，质量分数为0.9％的ph调节剂amp95，质量分数为2％的增稠剂as60，质量分数为20％的水。其中，聚偏氟乙烯树脂粉的粒径为8μm，硫酸钡填料的粒径为2μm。
62.该实施例中，制冷涂料的pvc为0.69，cpvc为0.78。
63.实施例8
64.该实施例的制冷涂料包括质量分数为15％的成膜物质feve树脂，质量分数为42％的聚偏氟乙烯树脂粉，质量分数为8％的碳酸钙填料、质量分数为6％的丙二醇，质量分数为1.5％的分散剂ca2500，质量分数为1％的消泡剂nxz，质量分数为3％的成膜助剂醇酯12，质量分数为0.6％的防霉剂btz，质量分数为0.9％的ph调节剂amp95，质量分数为2％的增稠剂as60，质量分数为20％的水。其中，聚偏氟乙烯树脂粉的粒径为8μm，碳酸钙填料的粒径为2μm。
65.该实施例中，制冷涂料的pvc为0.71，cpvc为0.76。
66.实施例9
67.该实施例的制冷涂料包括质量分数为15％的成膜物质feve树脂，质量分数为42％的聚偏氟乙烯树脂粉，质量分数为8％的二氧化硅填料、质量分数为6％的丙二醇，质量分数为1.5％的分散剂ca2500，质量分数为1％的消泡剂nxz，质量分数为3％的成膜助剂醇酯12，
质量分数为0.6％的防霉剂btz，质量分数为0.9％的ph调节剂amp95，质量分数为2％的增稠剂as60，质量分数为20％的水。其中，聚偏氟乙烯树脂粉的粒径为8μm，二氧化硅填料的粒径为2μm。
68.该实施例中，制冷涂料的pvc为0.72，cpvc为0.75。
69.对比例1
70.该实施例的制冷涂料包括质量分数为15％的成膜物质feve树脂，质量分数为42％的聚四氟乙烯树脂粉，质量分数为8％的氧化铝填料、质量分数为6％的丙二醇，质量分数为1.5％的分散剂ca2500，质量分数为1％的消泡剂nxz，质量分数为3％的成膜助剂醇酯12，质量分数为0.6％的防霉剂btz，质量分数为0.9％的ph调节剂amp95，质量分数为2％的增稠剂as60，质量分数为20％的水。其中，聚偏氟乙烯树脂粉的粒径为8μm，氧化铝填料的粒径为2μm。
71.该对比例中，制冷涂料的pvc为0.71，cpvc为0.82。
72.对比例2
73.该实施例的制冷涂料包括质量分数为15％的成膜物质feve树脂，质量分数为50％的氧化铝填料、质量分数为6％的丙二醇，质量分数为1.5％的分散剂ca2500，质量分数为1％的消泡剂nxz，质量分数为3％的成膜助剂醇酯12，质量分数为0.6％的防霉剂btz，质量分数为0.9％的ph调节剂amp95，质量分数为2％的增稠剂as60，质量分数为20％的水。其中，氧化铝填料的粒径为2μm。
74.该对比例中，制冷涂料的pvc为0.6，cpvc为0.44。
75.对比例3
76.该实施例的制冷涂料包括质量分数为15％的成膜物质feve树脂，质量分数为8％的聚四氟乙烯树脂粉，质量分数为42％的氧化铝填料、质量分数为6％的丙二醇，质量分数为1.5％的分散剂ca2500，质量分数为1％的消泡剂nxz，质量分数为3％的成膜助剂醇酯12，质量分数为0.6％的防霉剂btz，质量分数为0.9％的ph调节剂amp95，质量分数为2％的增稠剂as60，质量分数为20％的水。其中，聚偏氟乙烯树脂粉的粒径为8μm，氧化铝填料的粒径为2μm。
77.该对比例中，制冷涂料的pvc为0.7，cpvc为0.54。
78.对比例4
79.该实施例的制冷涂料包括质量分数为15％的成膜物质feve树脂，质量分数为25％的聚四氟乙烯树脂粉，质量分数为25％的氧化铝填料、质量分数为6％的丙二醇，质量分数为1.5％的分散剂ca2500，质量分数为1％的消泡剂nxz，质量分数为3％的成膜助剂醇酯12，质量分数为0.6％的防霉剂btz，质量分数为0.9％的ph调节剂amp95，质量分数为2％的增稠剂as60，质量分数为20％的水。其中，聚偏氟乙烯树脂粉的粒径为8μm，氧化铝填料的粒径为2μm。
80.该对比例中，制冷涂料的pvc为0.75，cpvc为0.71。
81.对比例5
82.该实施例的制冷涂料包括质量分数为15％的成膜物质feve树脂，质量分数为50％的硫酸钡填料、质量分数为6％的丙二醇，质量分数为1.5％的分散剂ca2500，质量分数为1％的消泡剂nxz，质量分数为3％的成膜助剂醇酯12，质量分数为0.6％的防霉剂btz，质量
分数为0.9％的ph调节剂amp95，质量分数为2％的增稠剂as60，质量分数为20％的水。其中，硫酸钡填料的粒径为2μm。
83.该对比例中，制冷涂料的pvc为0.6，cpvc为0.54。
84.对比例6
85.该实施例的制冷涂料包括质量分数为15％的成膜物质feve树脂，质量分数为50％的碳酸钙填料、质量分数为6％的丙二醇，质量分数为1.5％的分散剂ca2500，质量分数为1％的消泡剂nxz，质量分数为3％的成膜助剂醇酯12，质量分数为0.6％的防霉剂btz，质量分数为0.9％的ph调节剂amp95，质量分数为2％的增稠剂as60，质量分数为20％的水。其中，碳酸钙填料的粒径为2μm。
86.该对比例中，制冷涂料的pvc为0.6，cpvc为0.48。
87.对比例7
88.该实施例的制冷涂料包括质量分数为15％的成膜物质feve树脂，质量分数为50％的二氧化硅填料、质量分数为6％的丙二醇，质量分数为1.5％的分散剂ca2500，质量分数为1％的消泡剂nxz，质量分数为3％的成膜助剂醇酯12，质量分数为0.6％的防霉剂btz，质量分数为0.9％的ph调节剂amp95，质量分数为2％的增稠剂as60，质量分数为20％的水。其中，二氧化硅填料的粒径为2μm。
89.该对比例中，制冷涂料的pvc为0.6，cpvc为0.44。
90.对比例8
91.该对比例的制冷涂料包括质量分数为5％的成膜物质feve树脂，质量分数为50％的聚偏氟乙烯树脂粉，质量分数为10％的氧化铝填料、质量分数为6％的丙二醇，质量分数为1.5％的分散剂ca2500，质量分数为1％的消泡剂nxz，质量分数为3％的成膜助剂醇酯12，质量分数为0.6％的防霉剂btz，质量分数为0.9％的ph调节剂amp95，质量分数为2％的增稠剂as60，质量分数为20％的水。其中，聚偏氟乙烯树脂粉的粒径为8μm，氧化铝填料的粒径为2μm。
92.该对比例中，制冷涂料的pvc为0.95，cpvc为0.83。
93.将以上各实施例和对比例的制冷涂料按照相同的工艺涂覆于一基板上，制得厚度为150μm的制冷涂层，测量各制冷涂层的反射率、在8μm
‑
13μm的发射率、成膜外观、附着力、耐水性能以及耐弯曲性能，结果见表1。
94.其中，反射率：按jg/t 235
‑
2014进行测试。
95.8μm
‑
13μm的发射率：参考jgj/t 287
‑
20144.3的规定采用红外光谱仪进行测试，取大气透射窗口波段(8μm
‑
13μm)的结果。
96.附着力：按gb/t 9286
‑
1998进行测试。
97.耐水性：按gb/t 25261
‑
2018进行测试。
98.耐弯曲性：按gb/t 6742
‑
2007进行测试。
99.采用实施例1的制冷涂料制成的制冷涂层的太阳光反射率曲线图如图1所示，发射率曲线如图2所示。
100.表1
[0101][0102]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0103]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。