具有辐射制冷功能的低成本白色织物用染料及其制备方法与流程

本发明涉及涂层材料，具体是一种具有辐射制冷功能的低成本白色织物用染料及其制备方法。

背景技术：

1、随着国家双碳战略的实施，全社会对节能建材的需求与日俱增。在众多节能建材中，辐射制冷涂料是近年来一种新兴的涂料产品。这种涂层产品涂刷同时具有高太阳光反射效果与高“大气窗口”发射效果。高太阳光反射性能可以减少太阳光能量的入射，而高“大气窗口”发射性能可以将热量以8-13微米热辐射的形式发射到外太空中，实现散热制冷效果。将辐射制冷涂料涂刷到墙面后可以有效降低建筑物内外界能量的入射，从而实现节能降耗的效果。

2、辐射制冷涂料的核心材料是涂层内的功能填料。在现有技术中，通常采用两类填料来实现辐射制冷功能，第一类材料是太阳光反射型填料。这类填料中，钛白粉是综合性能最好且最常用的太阳光反射型填料，但其会吸收紫外线造成总体反射率不高。第二类材料是发射型填料，常见的发射型填料是二氧化硅微球和玻璃微球，这类材料在9.2微米远红外波段有较好的发射性能。但发射型的材料会降低涂层中反射型填料的固含量，从而进一步造成涂料反射率的降低。

3、染料在现有技术中，纤维布料经过漂洗后，已经为白色或者黄白色。染料的作用通常是使衣物增白。这类染料主要以具有荧光增白效果的材料为主要成分，可以将环境中的紫外线转变为蓝光，蓝光会降低表面织物表面色温，使衣物看起来更白。但这种材料无法实现对太阳光的反射，不具备辐射制冷功能。现有专利cn110317521a中提供了一种制备白色染料的方法，但该专利中需要分别使用具有太阳光反射性能和具有发射性能的两类材料为填料成分，工艺复杂，成本高昂。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有辐射制冷功能的低成本白色织物用染料及其制备方法，以至少达到太阳光反射率高，发射性能好，工艺简单，成本低的效果。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种具有辐射制冷功能的低成本白色织物用染料：

4、按重量份计，所述染料由稀土浆料30份、聚氨酯树脂30份、助剂10-15份和水20-30份组成；

5、按重量份计，所述稀土浆料由氧化铝20-35份、氧化铌25-36份、未分离的氧化镧和氧化铈天然混合物13-20份和氧化铅16-35份组成。

6、进一步的，所述未分离的氧化镧和氧化铈天然混合物为未经分离的稀土矿选矿中间产物，其中氧化铈含量为54-60％，氧化镧含量为35-40％，其他非稀土氧化物占比5-10％；

7、具体的，本发明中所述未分离的氧化镧与氧化铈天然混合物出产自盛和稀土集团，产地为成都，是稀土精矿分离过程中的中间产物，该混合物是生产氧化镧与氧化铈两种产品的原料。在该混合物中，氧化镧与氧化铈为共生关系，其中氧化铈含量为54-60％，氧化镧含量为35-40％，其他非稀土氧化物占比5-10％，非稀土氧化物包括2-3％氧化硅、1-2％氧化铁、3-5％氧化铝等。

8、值得注意的是，所述未分离的氧化镧与氧化铈天然混合物是高纯氧化镧和氧化铈的上游产品，价格低廉，产品大量积压，成本低于两种成品的稀土氧化物，本发明直接利用自然配分的氧化镧铈进行制备，原料成本低，经济效益高。

9、所述助剂包括流平剂、分散剂、改性剂和消泡剂中的至少一种。

10、进一步的，包括以下步骤：

11、s1：将所述氧化铝、氧化铌、稀土氧化物和氧化铅混合后粉碎；

12、s2：将粉碎后的粉体于高温下进行第一烧结，让后将烧结后的熔融液入冷水淬火，得到粗产品粉体；

13、s3：将所述粗产品粉体加入溶剂进行研磨，分别得到粒度15-25μm的a1浆料、粒度5-10μm的a2浆料、粒度0.3-0.7μm的a3浆料；

14、s4：另取所述粗产品粉体加水研磨，然后进行雾化干燥，于高温下进行第二烧结，得到的粉体在溶剂中分散即为a4浆料；

15、s5：将所述a1浆料、a2浆料、a3浆料和a4浆料混合，得到稀土浆料；

16、s6：将所述稀土浆料、聚氨酯树脂、助剂和水混合，即得。

17、进一步的，步骤s2中，所述粉碎的粉体粒径为30-40目。

18、进一步的，步骤s2中，所述第一烧结的温度为1360-1400℃；

19、和/或。所述第一烧结的时间为4-4.5h。

20、进一步的，步骤s3中，所述粒度为中值粒度。

21、进一步的，步骤s4中，所述粗产品粉体研磨后的粒度为1-5μm。

22、进一步的，步骤s4中，所述第二烧结的温度为1230-1250℃；

23、和/或，所述第二烧结的时间为30-50min。

24、进一步的，所述a1浆料、a2浆料、a3浆料和a4浆料重量比为1：0.8-1.3：0.4-0.6：0.1-0.2。

25、进一步的，步骤s4和s5中，所述溶剂包括水或醋酸丁酯；

26、对于水性涂料用浆料，溶剂为水；对于油型涂料用浆料，溶剂为醋酸丁酯；

27、和/或，所述a1浆料、a2浆料、a3浆料和a4浆料的固含量为30-40％。

28、进一步的，所述染料的使用方法为：所述染料通过丝网印刷的方法，印染到衣物表面。

29、值得注意的是，本专利所用填料材料为具有高折射率的非晶态材料，非晶态材料的好处是所有材料都具有均一的性能，包括折射率，带隙，以及发射率。而现有技术中，通常采用具有不同功能的填料相混合的方式作为填料，然而在实际效果上，不同功能填料存在浓度相互稀释，使其性能出现场此消彼长的结果。

30、而非晶态材料在实际制备过程中，其各组分含量并非随意搭配，只有各组分配料在一定的比例下才能形成均匀的非晶态结构，否则会出现第二相偏析等结果出现。在实际操作中，最直接的检测方式是待原料熔融成均相溶液后，直接取少量熔化的液体直接倒在铁板表面，使其在空气中自然冷却，观察冷却后的液滴样品是否如玻璃般透明。虽然以氧化铝，氧化铌和稀土氧化物为主要原料，可以通过配方调控获得性质均一的非晶态材料，然而，这种材料折射率仅到1.8-2左右，折射率较低。而本发明中，一方面，以未分离的氧化镧和氧化铈为原料，成本更低。另一方面，向体系内额外引入重核的铅元素，通过对配方比例调控成功获得了具有高折射率的均一非晶态材料。

31、本发明的有益效果是：

32、1、本发明的染料原料成本低、窗口发射率高、反射率高。本发明的染料的“大气窗口”发射率高达96％，同时紫外-可见-红外光的反射效果达92％。

33、2、本发明的白色织物用染料绿色环保，涂布在织物表面，日间降温达4℃以上。

技术特征：

1.一种具有辐射制冷功能的低成本白色织物用染料，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的染料，其特征在于：所述未分离的氧化镧和氧化铈天然混合物为未经分离的稀土矿选矿中间产物，其中氧化铈含量为54-60％，氧化镧含量为35-40％，其他非稀土氧化物占比5-10％；

3.由权利要求1所述染料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤s2中，所述粉碎的粉体粒径为30-40目。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤s2中，所述第一烧结的温度为360-1400℃；

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤s3中，所述粒度为中值粒度。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤s4中，所述粗产品粉体研磨后的粒度为1-5μm。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤s4中，所述第二烧结的温度为1230-1250℃；

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述a1浆料、a2浆料、a3浆料和a4浆料重量比为1：0.8-1.3：0.4-0.6：0.1-0.2。

10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤s4和s5中，所述溶剂包括水或醋酸丁酯；

技术总结本发明公开了一种具有辐射制冷功能的低成本白色织物用染料：按重量份计，按重量份计，所述染料由稀土浆料30份、聚氨酯树脂30份、助剂10‑15份和水20‑30份组成；按重量份计，所述稀土浆料由氧化铝20‑35份、氧化铌25‑36份、未分离的氧化镧和氧化铈天然混合物13‑20份和氧化铅16‑35份组成。本发明的白色织物用染料绿色环保，涂布在织物表面，日间降温达4℃以上。技术研发人员：潘文龙,张俊辉,吴德平,邓杰,邓冰,颜世强,宋军,张骞受保护的技术使用者：中稀易涂科技发展有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12