[发明专利]一种高性价比节能热辐射涂料

说明书

本发明属于功能涂料技术领域，具体涉及一种高性价比节能热辐射涂料，以重量份数计包括：去离子水20‑50份、成膜树脂乳液15～40份、纳米陶瓷颗粒7～12份、助剂4份、含有碳纳米管和炭黑颗粒的发热浆料10～40份，并且公开了该功能涂料的制备方法。上述热辐射涂料的工作电压为6‑36V，操作安全，发热功率达到600Wm^‑2；通电后通过向外辐射红外线供暖，辐射波长范围为8‑15微米(对人体具有良好的理疗效果)；涂料在通电时可在表面添加保温材料，使其温度不会太高，防止人员烫伤；在断电后涂料内部的温度依然能保持一段时间，持续供暖。涂料的发热效率高达99％，比空调和地暖的发热效果更高，有利于低碳排放。

技术领域

本发明属于功能涂料技术领域，具体涉及一种高性价比节能热辐射涂料，可广泛应用于建筑及设备供暖。

背景技术

建筑能耗目前已经占到国家总能耗的一半左右，要建设节约型和低碳排放型社会，实现建筑节能是最为有效的办法之一。在秋冬两季，供暖系统是建筑能耗的主要部分，特别是我国北方地区，每年有5个月的供暖周期。无论是空调还是地暖，其耗电量都较高，特别是地暖，一次性投资较高。近年来，国际上成功研发发热涂料，其能直接将电能通过热辐射的方式转化为热能，具有发热效率高、碳排放低等优势，而且一次性投资较少。但是国产产品依然比较少，并且其中主要的发热材料石墨烯、碳纳米管和碳纤维等的添加量往往需要达到40％以上，导致成本较高，而且粘合剂乳液由于长时间处于高温及高低温循环过程，导致其老化较快，附着力不强，使用一段时间后容易出现脱离现象。另外，现有的发热涂料在长时间通电发热后表面温度过高，容易造成安全隐患，人员的烫伤。冬季供暖是一个巨大的市场，其对高性能、低成本、长使用寿命的导电发热涂料将是一个长期的需求，也是今后的趋势。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种高性价比节能热辐射涂料。该涂料的发热效果明显，工作电压为6-36V，操作安全，功率密度达到600Wm^-2；其中主要的发热填料是价格便宜的炭黑和少量的碳纳米管，可大幅降低涂料的成本。该涂料工作时向外辐射红外线波长范围为8-15微米(具有良好的理疗效果)；发热效率高达99％，而且涂料中包含纳米空心陶瓷颗粒，可避免工作时涂料表面温度过高问题，同时在断电后依然能保持一定时间的温度持续供热。此涂料可广泛用于发热墙体、装饰窗帘和装饰画等，具有附着力强和使用寿命长等特点。另外该功能涂料为水性涂料，不含VOC，不含重金属，对人体和环境友好。

为了实现本发明目的，所采用的技术方案为：一种高性价比节能热辐射涂料，以质量份数计，包括以下原料：去离子水20-50份、成膜树脂乳液15～40份、颗粒尺寸为300-900nm且孔隙率为400-1000nm的陶瓷颗粒7～12份、助剂4份、发热浆料10～40份；

所述发热浆料为碳纳米管和炭黑颗粒的混合水溶剂分散液，所含碳纳米管质量浓度15％-35％，炭黑颗粒质量浓度10％-30％，另外含质量分数为2％的消泡剂；

炭黑的加入可以降低碳纳米管的含量，显著降低涂料成本。但是由于炭黑颗粒的成膜效果不如碳纳米管，如果炭黑份数过高，涂料干固过程总容易出现开裂现象(炭黑相当于“石子”，乳液则发挥“水泥”作用)，而碳纳米管的存在可发挥“钢筋”的作用，其具有较好的延展性能，避免涂料开裂。

作为优选，本发明所述发热浆料中所述碳纳米管的长径比为2-4，长度范围20-120um，包含单壁碳纳米管和多壁碳纳米管；炭黑尺寸为500-1200目，为水溶性炭黑。

进一步的，所述发热浆料的制备过程如下：

1)将消泡剂加入去离子水中，搅拌至消泡剂均匀溶解于去离子水中；

2)再缓慢加入碳纳米管，持续搅拌30±5min，搅拌速率800-1000rpm；

3)最后缓慢加入炭黑，持续搅拌2±0.5h，搅拌速率1000±200rpm，得到所述发热浆料。