[发明专利]一种低明度和低红外发射率复合结构颜料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，涉及节能材料，尤其是适用于节能装饰涂料。发明包含一种具有低明度和红外低发射率复合颜料及其制备方法。

背景技术

随着工业生产的快速发展，能源问题带来的矛盾在现代社会日益突出。人们也越发提倡高效集约的使用能源。采用环保节能材料和技术能够有效提高能源的利用效率。在不远的将来，节能材料的广泛使用将是一种重要趋势。

因为铝具有价格低廉、延展性、密度小等优点，微米级铝粉被广泛用作普通涂层的颜料。金属铝对红外辐射波和可见光的高反射特性，可能使其成为一种在未来被广泛使用的节能材料。如采用含铝粉颜料的装饰涂层能够有效减少建筑外立面对太阳辐射波的吸收，降低建筑物表面热量的聚集，对建筑物起到隔热保温的作用。较高的热红外反射率也使铝粉成为一种重要的红外伪装填料。如上世纪八十年代起，西方国家都在红外隐身涂料中加入大量铝箔片，以降低目标红外发射率。

铝粉在装饰涂料和红外伪装涂层中的应用空间主要受限于铝的颜色泛白、高金属光泽等特性。为了克服应用中的缺陷，通常的做法是在涂料中添加着色颜料以掩盖铝粉的光泽并调制涂层的颜色。但着色颜料通常具有的红外高发射特性使得涂层的红外低发射性能下降。

因此，一种具有低光泽、红外低发射、较好着色力特性的填料将具有广阔的应用前景。将一种小颗粒材料包覆在另一种材料的大颗粒基体表面，制备核壳结构的复合材料，可使复合材料兼具两种材料的性能。根据朗伯定律：

I＝I₀e^-αdα=4πκλ---(1)]]>

其中α为均匀介质的吸收系数，k为消光系数。公式(1)表明辐射光穿过厚度为d的介质时，其辐射强度I会呈指数衰减，但同一介质对不同波长的辐射吸收效率存在巨大的差异：辐射的波长越短，介质对其的吸收系数越高。根据上式，只需合理控制铝片表面颗粒包覆层的厚度，红外光就能以较小的损耗穿过颗粒层到达铝片表面，从而保持高红外反射率；波长较短的可见光穿透介质时大部分被介质损耗，使得材料的明度降低。最终实现复合材料的红外低发射、低明度特性。

发明内容

本发明提供一种低明度和低红外发射率复合结构颜料，所述复合结构颜料为一种表面包覆纳米氧化铬颗粒的铝粉，利用纳米氧化铬颗粒遮盖铝粉表面的金属光泽，适当降低铝粉的高红外反射能力，从而得到低明度和低红外发射率的复合结构颜料。所述复合结构颜料由于具有较低的明度和红外发射率，使得该复合结构颜料可作为多波段(可见光与红外波段)红外伪装涂料的主体填料用。本发明同时提供该复合结构颜料的制备方法，该方法采用化学沉淀法加煅烧工艺在铝粉表面沉积纳米氧化铬颗粒，具有成本低廉、易于实现的特点。

本发明的实质是将一种小颗粒材料附着在另一种材料的大颗粒基体表面，制备核壳结构的复合材料，使复合材料兼具两种材料的性能。在片状铝粉表面附着氧化铬颗粒，降低铝粉的反光特性，同时对铝粉的低红外发射特性影响较小。

本发明技术方案如下：

一种低明度和低红外发射率复合结构颜料，包括片状铝粉和包覆于片状铝粉表面的纳米氧化铬颗粒，采用如下方法制备：

步骤1：采用粒径在1～50微米的漂浮型片状铝粉，用无水乙醇将铝粉泡开并溶解其表面有机物，清洗、过滤、干燥后得到纯净的片状铝粉。

步骤2：将Cr(NO₃)₃·9H₂O溶于无水乙醇，控制Cr离子浓度在0.03～0.2M之间。

步骤3：将步骤1所得纯净的片状铝粉、步骤2所得Cr(NO₃)₃·9H₂O的无水乙醇溶液和乳化剂OP-10混合，控制混合体系中Cr(NO₃)₃·9H₂O与片状铝粉的摩尔比在(0.04～1.0)∶1之间。