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1、10申请公布号CN104212276A43申请公布日20141217CN104212276A21申请号201410422210X22申请日20140826C09D133/00200601C09D5/33200601C09D7/1220060171申请人中国建筑股份有限公司地址100037北京市海淀区三里河路15号72发明人张卫东宋建荣屈建秦杰张涛蒋立红李景芳石云兴宋中南74专利代理机构北京中建联合知识产权代理事务所11004代理人李聚54发明名称黑色太阳热反射降温涂料及其制备方法57摘要本发明涉及一种黑色太阳热反射降温涂料及其制备方法，融反射和辐射两种降温机理于一体，采用水性丙烯酸乳液作为成膜。
2、基料，抗老化性能好，户外使用寿命长，无毒环保，具有优良的耐玷污性、耐碱性和耐水性，对混凝土、金属、木材、玻璃等基材均有很好的附着力；添加具有很强近红外反射或透射性能的黑色功能颜料，辅以多种体质颜料及助剂，制作简单，成本低廉，且对环境友好。相对于常用的黑色涂料，黑色热反射降温涂料具有更好的近红外反射或透射性能，保证了该类涂料在夏季时能降低混凝土、金属、木材以及泡沫塑料等被涂敷物的表面及内部温度，可广泛应用于建筑屋顶，在取得美观效果的同时，起到理想的节能降温作用。51INTCL权利要求书2页说明书7页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书7页附图2页10申请公。
3、布号CN104212276ACN104212276A1/2页21一种黑色太阳热反射降温涂料，其特征在于其组分及重量份配比为丙烯酸乳液4050份；黑色功能颜料14份；消色颜料011份；体质颜料1030份；助剂055份；水120份。2根据权利要求1所述的黑色太阳热反射降温涂料，其特征在于所述体质颜料的组分及重量份配比为滑石粉515份；重质碳酸钙12份；硫酸钡13份；二氧化硅510份。3根据权利要求1所述的黑色太阳热反射降温涂料，其特征在于所述助剂的组分及重量份配比为分散剂011份；润湿剂011份；消泡剂011份；流平剂011份；成膜助剂011份。4根据权利要求1所述的黑色太阳热反射降温涂料，其特征。
4、在于所述丙烯酸乳液为单组分水性纯丙烯酸乳液，其固含量为4548，粘度为16PAS，PH值为7595，最低成膜温度23。5根据权利要求1所述的黑色太阳热反射降温涂料，其特征在于所述黑色功能颜料为派力奥根黑、永固紫、铬铁黑以及铁锰黑中的或两种以上。6根据权利要求1所述的黑色太阳热反射降温涂料，其特征在于所述消色颜料为氧化铁黄、钛铬黄、外墙橙、外墙红或铁红的或两种以上。7根据权利要求1所述的黑色太阳热反射降温涂料，其特征在于所述分散剂为聚丙烯酸钠盐水溶液，其固含量为45；所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚，其固含量为100。8根据权利要求1所述的黑色太阳热反射降温涂料，其特征在于所述消泡剂为矿物油混合物，。
5、固含量为100。9根据权利要求1所述的黑色太阳热反射降温涂料，其特征在于所述流平剂为非离子型疏水改姓聚氨酯流平剂，其固含量为30；所述成膜助剂为2,2,4三甲基1,3戊二醇单异丁酸酯。10根据权利要求19任意一项所述的黑色太阳热反射降温涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤，步骤一、制备黑色色浆将3050的黑色颜料及120的消色颜料加入到3048的水中，加入011的分散剂及011的润湿剂，搅拌分散一段时间后即成黑色色浆，放置备用；权利要求书CN104212276A2/2页3步骤二、制备无色涂料；将剩余的分散剂、润湿剂和三分之一的消泡剂加入部分水中搅拌分散一段时间，之后加入全部的丙烯酸乳液，再搅。
6、拌分散一段时间后加入全部的体质颜料和三分之一的消泡剂，高速搅拌一段时间后加入全部的成膜助剂、流平剂和剩余三分之一的消泡剂，继续高速搅拌一段时间后加入剩余的水调节粘度即可；步骤三、制备黑色涂料将步骤一得到的黑色色浆加入到步骤二制备的无色涂料中，黑色色浆质量占混合物总质量的110，高速搅拌分散一段时间后，黑色降温涂料即制备完成。权利要求书CN104212276A1/7页4黑色太阳热反射降温涂料及其制备方法技术领域0001本发明涉及一种黑色太阳热反射降温涂料及其制备方法，特别是以水性丙烯酸乳液为成膜基料的黑色太阳热反射降温涂料及其制备方法。背景技术0002太阳光是电磁波，主要分布在紫外光、可见光和近。
7、红外三个区域内。紫外光、可见光和近红外所占太阳能的比例分别近似为5、45和50。优良的白色太阳热反射降温涂料能够反射百分之九十以上的可见光以及百分之九十左右的近红外。因此，白色太阳热反射降温涂料具有太阳热反射率高、热发生率高和吸收率低，具有优异的降温性能，对于那些制冷需求在建筑能耗中占主导地位的地区而言，在建筑屋顶和外墙上采用白色太阳热反射降温涂料，可大幅度降低建筑物的夏季制冷能耗。比较适用于平屋顶或者坡度很小的斜坡屋顶。尽管白色太阳热反射降温涂料是最“凉”的建筑屋顶及外墙涂料，但白色太阳热反射降温涂料并不受业主尤其是私人业主的欢迎。那些具有斜坡屋顶的建筑业主们基于美学的需求通常更喜欢深色涂料。
8、，黑色一直是高贵、大方和上档次的象征，因此深受建筑业主的青睐。在我国长江三角洲地区，黑色的斜坡屋顶非常普遍和流行，黑色太阳热反射降温涂料具有相对广阔的市场。0003然而，黑色涂料的配方一直是现有技术中的技术难题。为了呈现黑色的外观，黑色涂料必然要吸收几乎所有的可见光，此外，常规的黑色涂料在近红外区域也有很强的吸收。因此，采用常用的黑色涂料大大降低了涂层的太阳热反射率，极大提高了涂层表面温度，在夏季必然大幅增加建筑物的制冷能耗或降低建筑物的居住舒适度。由此，如何在涂料在可见光区或近红外区域的存在较高吸收率的同时，尽可能降低对太阳光的总吸收率，使黑色涂料兼有优良的降温性能，是现有技术面临的技术难题。
9、，也是近期研究的热点。此外，现有降温涂料配方复杂、制备过程繁琐且产品抗老化性能差、户外使用寿命短、附着力差、不耐玷污性等缺点。因此，目前急需黑色太阳热反射降温涂料，在保证色彩观感的同时，保证产品质量。发明内容0004为解决上述技术问题，本发明旨在提供具有优良近红外反射性能、降温效果好、耐候性优异、施工便利的环境友好型水性丙烯酸基黑色太阳热反射降温涂料及其制备方法。0005本发明采用的技术方案是一种黑色太阳热反射降温涂料，其特征在于其其组分及重量份配比为丙烯酸乳液4050份；黑色功能颜料14份；消色颜料011份；体质颜料1030份；助剂055份；说明书CN104212276A2/7页5水120份。
10、。0006作为本发明的优选技术方案，所述体质颜料其组分及重量份配比为滑石粉515份；重质碳酸钙12份；硫酸钡13份；二氧化硅510份。0007作为本发明的优选技术方案，所述助剂其组分及重量份配比如下，各组分之间的比例不限制，可在以下范围内灵活调配分散剂011份；润湿剂011份；消泡剂011份；流平剂011份；成膜助剂011份。0008作为本发明的优选技术方案，所述丙烯酸乳液为单组分水性纯丙烯酸乳液，其固含量为4548，粘度为16PAS，PH值为7595，最低成膜温度23。0009作为本发明的优选技术方案，所述黑色功能颜料为派力奥根黑颜料、永固紫颜料、铬铁黑颜料以及铁锰黑颜料中的或两种以上。所有。
11、颜料均是业内普通技术人员可唯一确定的颜料种类，且均可以直接从市场进行采购。0010作为本发明的优选技术方案，所述消色颜料为氧化铁黄、钛铬黄、外墙橙、外墙红或铁红的或两种以上。这些颜料单独或配合使用，作为消色颜料，以消除所制备黑色涂料的绿色或者紫色色调，得到纯正的黑色涂料。所有颜料均是业内普通技术人员可唯一确定的颜料种类，且均可以直接从市场进行采购。0011作为本发明的优选技术方案，所述分散剂为聚丙烯酸钠盐水溶液，其固含量为45；所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚，其固含量为100。所述消泡剂为矿物油混合物，固含量为100。所述流平剂为非离子型疏水改姓聚氨酯流平剂，其固含量为30；所述成膜助剂为2,2。
12、,4三甲基1,3戊二醇单异丁酸酯。0012本发明还提供上述黑色太阳热反射降温涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤，步骤一、制备黑色色浆将黑色功能颜料及消色颜料加入到部分水中混合，然后加入部分分散剂及润湿剂，搅拌分散一段时间后即成黑色色浆，黑色色浆中的黑色功能颜料的重量百分比为3050，消色颜料120，水3048，润湿剂和分散剂分别011，放置备用；步骤二、制备无色涂料；将剩余的分散剂、润湿剂和三分之一的消泡剂加入部分水中搅拌分散一段时间，之后加入全部的丙烯酸乳液，再搅拌分散一段时间后加入全部的体质颜料和三分之一的消泡剂，高速搅拌一段时间后加入全部的成膜助剂、流平剂和剩余三分之一的消泡剂，继续。
13、高速搅拌一段时间后加入剩余的水调节粘度即可；步骤三、制备黑色涂料将步骤一得到的黑色色浆加入到步骤二制备的无色涂料中，黑色色浆质量占混合物总质量的110，高速搅拌分散一段时间后，黑色降温涂料即制备完成。说明书CN104212276A3/7页60013与现有技术相比，本发明的技术优势在于1、以水性纯丙烯酸乳液为成膜基料，抗老化性能好，户外使用寿命长，无毒环保。00142、选择具有较高近红外反射或透射性能的黑色光谱选择性颜料作为黑色功能颜料，在保证颜料色彩之外兼具良好的降温功效。本发明选用的黑色功能涂料中，派力奥根黑及永固紫为弱散射有机颜料，二者在可见光区域具有极强的吸收，但在近红外区域吸收强度很弱。
14、，派力奥根黑不仅具有极好的近红外反射性能，而且具有优良的光稳定性和耐候性，派力奥根黑呈乌黑的外观，但带有绿色调；永固紫在近红外区域具有很高的透射率，呈紫黑色外观。因此，由二者制备而成的黑色涂料需分别加入具有良好近红外反射或透射性能的红色和黄色颜料，作为绿色和紫色的补色，以消除绿色调和紫色调。此外，铬铁黑和铁蒙黑也具有较好的近红外透射性能。00153、施工便利，在应用于木质屋顶及外墙时，可采用底面一体设计，涂层薄，一次喷涂即可，在应用于混凝土屋顶和外墙时，辅以白色底漆可大幅提高涂料的太阳热反射率及降温效果。00164、选用最低成膜温度和玻璃化温度高的纯丙烯酸乳液使得涂料具有优良的耐玷污性、耐碱性。
15、和耐水性，对混凝土、金属、木材、玻璃等基材均有很好的附着力。0017综上，选择具有较高近红外反射或透射性能的黑色光谱选择性颜料作为黑色功能颜料，提高其近红外区域的反射率是提高黑色涂料太阳热反射率和降温性能最行之有效的方法。附图说明0018图1是派力奥根黑及其消色颜料所制备的黑色太阳热反射降温涂料在白色底漆（AWHITEBASECOAT）和铝合金板（ANALUMINUMALLOYPLATE）上的光谱反射曲线；图2是永固紫以及其消色颜料所制备的黑色太阳热反射降温涂料在在白色底漆（AWHITEBASECOAT）和铝合金板（ANALUMINUMALLOYPLATE）上的光谱反射曲线。具体实施方式001。
16、9为使本发明的技术方案更加清晰明了，下面结合具体实施方式对本发明黑色太阳热反射降温涂料进行更详细的阐述。0020实施例一一种黑色太阳热反射降温涂料，其特征在于其组分及重量份配比为丙烯酸乳液40份；黑色功能颜料1份；消色颜料01份；体质颜料10份；助剂1份；水1份；所述体质颜料的组分和重量份配比为滑石粉5份；重质碳酸钙1份；说明书CN104212276A4/7页7硫酸钡1份；二氧化硅3份；所述助剂的组分和重量份配比为分散剂01份；润湿剂01份；消泡剂03份；流平剂03份；成膜助剂02份。0021实施例二、一种黑色太阳热反射降温涂料，其特征在于其组分及重量份配比为丙烯酸乳液50份；黑色功能颜料5份。
17、；消色颜料1份；体质颜料30份；助剂5份；水10份；所述体质颜料的组分和重量份配比为滑石粉15份；重质碳酸钙2份；硫酸钡3份；二氧化硅10份；所述助剂的组分和重量份配比为分散剂09份；润湿剂11份；消泡剂12份；流平剂08份成膜助剂1份。0022实施例三、一种黑色太阳热反射降温涂料，其特征在于由以下原料按重量百分比配制而成丙烯酸乳液45份；黑色功能颜料3份；消色颜料05份；体质颜料20份；助剂3份；水5份。0023所述体质颜料的组分和重量份配比为滑石粉11份；重质碳酸钙15份；硫酸钡15份；说明书CN104212276A5/7页8二氧化硅6份；所述助剂的组分和重量份配比为分散剂05份；润湿剂0。
18、7份；消泡剂06份；流平剂07份；成膜助剂05份。0024其中，三个实施例中，各助剂组分之间的比例可灵活调配，所述丙烯酸乳液为单组分水性纯丙烯酸乳液，其固含量为4548，粘度为16PAS，PH值为7595，最低成膜温度23。0025所述黑色功能颜料为派力奥根黑颜料、永固紫颜料、铬铁黑颜料以及铁锰黑颜料中的或两种以上。所有颜料均是业内普通技术人员可唯一确定的颜料，且均可以直接从市场进行采购。0026所述消色颜料为氧化铁黄颜料、钛铬黄颜料、外墙橙颜料、外墙红颜料或铁红颜料的或两种以上。所有颜料均是业内普通技术人员可唯一确定的颜料，且均可以直接从市场进行采购。0027所述分散剂为聚丙烯酸钠盐水溶液，。
19、其固含量为45；所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚，其固含量为100。所述消泡剂为矿物油混合物，固含量为100。所述流平剂为非离子型疏水改姓聚氨酯流平剂，其固含量为30；所述成膜助剂为2,2,4三甲基1,3戊二醇单异丁酸酯。0028本发明还提供了上述黑色太阳热反射降温涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤，步骤一、制备黑色色浆将3050的黑色颜料及120的消色颜料加入到3048的水中，加入011的分散剂及011的润湿剂，搅拌分散一段时间后即成黑色色浆，放置备用步骤二、制备无色涂料；将剩余的分散剂、润湿剂和三分之一的消泡剂加入部分水中搅拌分散一段时间，之后加入全部的丙烯酸乳液，再搅拌分散一段时间后加入。
20、全部的体质颜料和三分之一的消泡剂，高速搅拌一段时间后加入全部的成膜助剂、流平剂和三分之一的消泡剂，继续高速搅拌一段时间后加入剩余的水调节粘度即可；步骤三、制备黑色涂料将步骤一得到的黑色色浆以质量占总涂料质量110的量加入到步骤二制备的无色涂料中，高速搅拌分散一段时间后，黑色降温涂料即制备完成。0029此外，为进一步验证本发明黑色太阳热反射降温涂料涂的技术效果，将该高耐候性环境友好型散热降温涂料涂敷于2CM2CM的铝合金板以及涂有白色底漆的铝合金板上，涂层厚度控制在50M左右，干燥成膜后作为待测样板，采用紫外可见光近红外分光光度计测定其光谱反射率。图1和图2是部分代表性黑色太阳热反射降温涂料涂的。
21、测定结果，如图1是派力奥根黑及其消色颜料所制备的黑色太阳热反射降温涂料在白色底漆（AWHITEBASECOAT）和铝合金板（ANALUMINUMALLOYPLATE）上的光谱反射曲线，图2是永固紫以及其消色颜料所制备的黑色太阳热反射降温涂料在在白色底漆（AWHITEBASECOAT）和铝合金板（ANALUMINUMALLOYPLATE）上的光谱反射曲线，相应的光谱反射率列于表1和说明书CN104212276A6/7页9表2中。图1、图2及表1、表2清楚地表明，所选的两种黑色涂料在可见光区域都有极强的吸收，其可见光反射率接近于炭黑的可见光反射率（005）。因此，所制备的涂料具有黑色的外观。003。
22、0根据中华人民共和国建筑隔热涂料建筑工业行业标准JGT2352014的要求，合格的降温涂料当其明度L低于40时，其近红外反射率须大于等于04，从表1和表2中可以清楚地发现，由派力奥根黑和永固紫制备的黑色太阳热反射降温涂料完全满足行业标准的要求，是完全合格的黑色太阳热反射降温涂料。0031涂料降温性能的评估方法主要有两种，方法一就是在晴朗的夏日正午，将涂层样板放在直射的太阳下面，测定待测涂层的表面温度；方法2是采用美国国家标准ASTM198001，计算涂层在下列条件下的表面温度光照强度1000W/M2，气温37度，中等风速，对流系数12W/M2K。表3是派力奥根黑和永固紫制备的黑色太阳热反射降温涂料与碳黑太阳热反射涂料的降温效果比较，有表中可看出，由派力奥根黑和永固紫制备的黑色太阳说明书CN104212276A7/7页10热反射降温涂料具有很好的降温效果。0032需要强调的是，以上所述仅为本发明优化后的较佳实例，不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所作的任何修改、等价替换和改进等，均应属于本发明的保护范围。说明书CN104212276A101/2页11图1说明书附图CN104212276A112/2页12图2说明书附图CN104212276A12。