[发明专利]一种长效型太阳热反射氟碳涂料

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于钢结构及混凝土结构并含有反射和辐射颜、填料、自清洁助剂的以四氟乙烯-乙烯基醚共聚型氟碳树脂为基料的长效型太阳热反射氟碳涂料，该涂料可用作建筑物钢结构及混凝土结构以及储罐等热反射涂层体系的面漆。 

背景技术

可以说，地球上绝大部分能量都来自于太阳，煤炭、石油、风能、水的运动能等都是太阳能的一种形式。现在太阳仍以大约1.77×10¹⁷J/s的速度将能量辐射到地球表面，给地球生命提供了生存条件，但强烈的热辐射也给人类生活带来诸多不便。据分析，喷淋装置、空调、冷气机和电风扇等降温制冷设备每年所消耗的能量占全年总能耗的20％以上。所耗能量大部分又是煤炭火力发电产生，消耗煤炭——间接的太阳能，同时产生大量的二氧化碳等温室气体，加剧了全球气候变暖，如此恶性循环造成人类居住的地球环境越来越恶化。如何合理地利用太阳能造福于人类，建立人与自然和谐共存的关系，是全人类所面临的共同课题与严峻挑战。直接利用太阳能发电是最环保、最有前途的主动利用太阳能的方法，但全面取代火电尚需时日。开发太阳热反射隔热涂料降低建筑物、设备表面温度是一种被动利用太阳能的方法，对节约能源、保护环境、创建人与自然的和谐关系具有重要的意义。 

太阳热反射涂层的反射效率主要取决于颜填料种类、粒径的选择及其搭配，同时加工工艺对反射性能影响也很大；涂层保持高效率反射太阳能 的时间主要取决于树脂的耐候性、涂层表面保持清洁的能力(自清洁性)。现有太阳热反射涂料性能良莠不齐，大都不能长效保持其太阳热反射性能。本发明选用氟碳树脂为基料，通过优选不同种类和粒径的颜填料，配合添加自清洁助剂，研制长效型高性能的太阳热反射涂料。 

颜料颗粒在某种树脂中对某个波长光的最佳反射直径可由下式计算： 

d=0.9λ(m2+2)nrπ(m2-1)---(1)]]>

其中m为颜料散射能力，m＝n_p/n_r。 

氟树脂折射率n_r为1.34～1.42，不同颜料在氟树脂中的散射能力为： 

表1不同颜料在氟树脂中的散射能力m 

(1)式可简化为： 

d＝kλ，k与颜填料的光学性能有关。 

表2不同颜料在氟树脂中的k值 

太阳光谱范围为200nm～2500nm，据此计算，不同颜填料对太阳光谱全范围最佳反射粒径见表3： 

表3不同颜料在氟树脂中对太阳光谱全范围最佳反射粒径 

当颜填料粒径与入射光波长比(d/λ)为0.1～10时，表现为菲涅耳型反射，对温控有利；当d/λ＜0.1时，表现为瑞利散射，对温控无效。 

根据上述分析，颜填料粒径大对反射太阳热辐射有利，最小不应小于20nm，否则对温控没有贡献。市售的钛白粉初级粒径在0.2微米，最佳反射波长为458nm～524nm。考虑到一般配方和工艺不可能将颜料完全分散到初级粒子状态，总会有一定程度的聚集，最佳反射波长会向变大的方向移动，因此，添加适量的纳米级钛白粉可能会增加458nm以下光的反射率。当粒径为1.09微米时，最佳反射波长为2500nm，太阳光中290nm以下的紫外线和2500nm以上的红外光所占此例较小，因此，选择合适的配方和工艺保证钛白粉粒径分布在20nm～1091nm，即可使涂膜有较高的太阳热反射效率。