[发明专利]单层微孔结构的白色辐射制冷涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种单层微孔结构的白色辐射制冷涂料，属于被动制冷技术领域。以质量百分含量计，所述制冷涂料包括纯丙或苯丙乳液35‑45％；空心玻璃微珠20‑28％，空心陶瓷微珠10‑15％，气相二氧化硅3‑5％、气凝胶1‑3％、水5‑10％及助剂2‑5％。所述制冷涂料为底面一体的白色辐射制冷涂料，且不采用金红石型二氧化钛作为白色颜料，在阳光直射下低于周边环境气温。本发明白色辐射制冷涂料涂层的总体太阳反射率为0.95以上，涂层表面的总体红外辐射率为0.92，在大气窗口(8‑14μm)的红外辐射率为0.96，充分满足了阳光直射下低于周边环境气温的辐射制冷的最低要求。将其用于混凝土模型房屋顶和外立面上，在阳光直射下，表面和室内温度明显低于周边环境气温，达到制冷效果。

技术领域

本发明属于被动制冷技术领域，具体为一种单层微孔结构的白色辐射制冷涂料及其制备方法和应用。

背景技术

建筑能耗约占全球总能耗的40％，其中建筑物夏季的制冷能耗约占全球总能耗的15％，而夏季建筑制冷用电高峰则通常出现在阳光直射的正午，此时的太阳辐照强度可高达1000W/m²，甚至更高。众所周知，最理想的黑体辐射，其通过红外辐射所能散发的热量大概在100W/m²左右。因此，夏日阳光直射下低于周边环境气温的被动辐射制冷这一设想看上去似乎有悖于常规认知，甚至有些异想天开。直觉上，直面天空的表面，因为传导和对流两种热现象的存在，其表面温度能与气温持平就已经很理想了。

对于一个直面天空的表面而言，当表面通过红外辐射散发出去的热量大于表面所吸收的太阳热时，在压制传导和对流传热的情况下，会出现表面温度恒低于周边环境气温的现象。此时的表面就像一个冷源一样不断地向周边辐射制冷。在考虑传导和对流的情况下，只有当表面材料的总体太阳反射率大于0.94且表面在大气窗口具有很好的选择性红外辐射或表面同时在大气窗口及整个红外区域均有很好的红外辐射时，才能够观察到阳光直射下表面温度恒低于周边环境气温的辐射制冷现象。

众所周知，当占太阳能总量42％的可见光区域(0.4～0.7μm)的光谱反射率大于90％时，表面才会呈现白色。因此，白色的表面具有最高的太阳反射率。在制备涂层材料时，最常用的白色颜料就是金红石型二氧化钛，比如，现有的白色太阳热反射隔热涂料均采用金红石型二氧化钛作为主要颜料。然而，金红石型二氧化钛最显著的特征就是在紫外区域的光谱反射率低于10％(或者说在紫外区域的光谱吸收率大于90％)。同时，金红石型二氧化钛在可见光和近红外区域(0.7～2.5μm)的光谱反射率通常分别在94％和86％左右，其结果，由金红石型二氧化钛制备出的白色涂层材料，其总体太阳反射率通常低于0.9，不能满足阳光直射下表面温度低于周边环境气温对表面总体太阳反射率的最低要求(0.94)。

为了提高白色制冷涂料的总体太阳反射率，在前期的研究中，我们通过在涂料配方中加入荧光颜料的方法，引入了荧光制冷，从而将白色制冷涂料的总体有效太阳反射率提高到0.94。然而，由于荧光颜料的存在，使得白色辐射及荧光制冷涂料在测定总体太阳反射率时不能直接采用紫外/可见光/近红外分光光度计单独测定，因为荧光的存在会干扰光源。因此，只能将荧光发射衰减或猝灭到基态，测试涂料在没有荧光发射下的基态总体太阳反射率，然后按照ASTM E1918-16规定的方法，利用光照度仪，在户外进行荧光贡献测试，然后求算总体有效太阳反射率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单层微孔结构的白色辐射制冷涂料，将其涂覆在建筑物表面，可以使涂层在阳光直射下低于周边环境气温，达到制冷效果，为建筑物夏季的被动制冷提供更多选择。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种单层微孔结构的白色辐射制冷涂料，所述制冷涂料为底面一体的白色辐射制冷涂料，且不采用金红石型二氧化钛作为白色颜料，所述制冷涂料在阳光直射下低于周边环境气温。