[发明专利]一种仿生多孔棒状粒子散热涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种仿生多孔棒状粒子散热涂层及其制备方法，本方法首先称取一定质量比的介孔硅和纳米氧化锌，混合均匀后，置于高温炉中，当温度升高时，两种材料通过界面扩散，得到模板限域的仿生多孔棒状填料粒子；其次将硅酸钾水玻璃与去离子水稀释混合得到粘结剂；最后将多孔棒状粒子与粘结剂按一定比例混合，经超声分散和磁力搅拌后得到涂料浆体，通过喷涂或刮涂等类似方式涂覆到金属或非金属基底，经固化得到超白涂层。本方法简单，成本低，所制备的涂层在太阳波段的反射率可达97％，在大气窗口波段的发射率可达96％，热导率大于1W/mK。制成的仿生多孔棒状粒子散热涂层具有较好的环境耐候性，适合大面积的涂刷及广泛的应用。

技术领域

本发明属于建筑节能技术领域，特别是一种仿生多孔棒状粒子散热涂层及其制备方法。

背景技术

目前，用于建筑内部热舒适环境营造的主要设备依然是蒸汽压缩式制冷机组，但其耗电量较大，且制冷剂会加剧温室效应，不利于节能环保。随着近零能耗建筑概念的提出，寻求一种低能耗甚至是零能耗的制冷方式来承担建筑内部的冷负荷是减少建筑用能的一个有效措施。无源被动式辐射冷却技术以温度接近绝对零度的太空为冷源，以辐射传热的方式持续的将物体内部的热量传输到太空中，同时减少太阳辐射热量的吸收，可有效降低物体温度，达到制冷的效果。无源被动式辐射冷却技术不需要外部能量的输入，因此具有零能耗、环保、高效的优点，已成为了当前的研究热点之一。将无源被动辐射冷却技术与其他制冷方式组合或单独应用于建筑物内部的降温可有效降低能源消耗。

采用无源被动辐射冷却技术实现建筑内降温，不仅需要考虑辐射制冷材料的光学特性，同时需要考虑材料在建筑表面的附着性。建筑外立面大多采用商业涂料进行装饰，商业涂料具有制备简单、成本低、附着性强的特点，可长时间附着在建筑外立面不脱落，但普通商业涂料不具备实现辐射冷却的功能。目前，辐射制冷涂料虽然可实现日间亚环境辐射冷却，但其制备工艺复杂、成本较高，难以大范围的使用；同时，其光学性能有进一步提升的必要。因此，结合商业涂料和辐射制冷涂料的优点，发明一种光学性能优良、附着性好、工艺简单可规模化制备、低成本的辐射制冷涂料，并将其涂刷于建筑外立面形成辐射制冷涂层，对于建筑节能降耗具有重要的意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种仿生多孔棒状粒子散热涂层的制备方法，解决现有辐射散热涂层光热调节波段窄、散热效果差、工艺复杂、耐候性差的缺点。

为了实现本发明目的，本发明公开了一种仿生多孔棒状粒子散热涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将介孔硅和纳米氧化锌的原料混合物置于高温炉中，在中温氧气氛下促使两种材料在界面反应，生成扩散相；扩散相经高温熟化后，得到微纳多孔棒状粒子；

步骤2、将多孔棒状粒子经表面羟基修饰后，与粘结剂混合均匀，得到涂料浆体；

步骤3、将基底表面喷沙和清洗后，得到无污染粗糙基底；

步骤4、将步骤2制备的涂料浆体通过喷涂、或刮涂、或刷涂到基底表面，固化后得到超白涂层。

进一步地，中温为600-900℃，高温为900-1200℃，扩散相为含有硅和锌成分的无序纳孔纹理结构。

进一步地，界面反应时间1-2小时，熟化时间为2-4小时，升温速度为3-5℃/min，降低速度为5℃/min。

进一步地，原料混合物中介孔硅和纳米氧化锌各自的比重不低于10％，优选50％。

进一步地，步骤2中使用的羟基修饰剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷或硅烷偶联剂；粘结剂为硅酸钾水溶液或丙烯酸树脂或聚甲基硅氧烷；

进一步地，步骤2所得的涂料浆体中，粘结剂的体积份额为35-60％。

进一步地，基底表面固化前进行12小时流平，固化方式为阶梯升温固化，固化温度为30-100℃。