具有辐射制冷功能的白色染料用稀土浆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白色染料用稀土浆料及其制备方法。

背景技术：

1、随着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、传统的辐射制冷涂料中都含有树脂成分，如cn202211068033.0、cn201910607455.2、cn201911055405.4等专利公开的辐射制冷涂料均含有树脂成分，这些树脂成分可以增强涂料的强度，然而树脂会吸收太阳光中红外线，并降低涂层的太阳光反射率，导致传统的辐射制冷涂料太阳光反射率不高，且树脂在长时间储存过程中发生的自固化等失效问题。

4、此外，针对传统户外纺织品涂层在太阳光下高吸热现象，具有制冷效果的织物涂料研制愈发被重视。织物本身需要有一定程度的遮盖力，遮盖力取决于填料的折射率，填料折射率越高，遮盖力越高，因此，需要填料的添加量就越少，这样会降低成本，同时使织物更加轻便。高熵土，是指含有多种不同稀土元素的稀土，通过添加多种不同含量稀土元素的高熵土，可以提高非晶体网络结构中的无序度，以此来进一步的提高涂料的折射率和遮盖率。传统的高熵陶瓷就是通过将不同稀土氧化物材料按照一定比例搭配制成，但这种高熵土材料的制备方法价格高昂，无法量产。

5、综上所述，目前亟需一种工艺简单、成本低的高熵土材料制备方法，以及一种不添加树脂成分、窗口发射率高、反射率高的织物用辐射制冷浆料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，具体是一种具有辐射制冷功能的白色染料用稀土浆料及其制备方法，以至少达到所述稀土将料具有窗口发射率高、反射率高且的效果。

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白色染料用稀土浆料：

4、按重量份计，原料包括氧化铝20-35份、氧化铌25-36份、铈族稀土13-20份、氧化铅16-35份。

5、所述铈族稀土是将稀土原土通过硫酸钠复盐沉淀法或碳酸钠复盐沉淀法分离后得到。所述稀土原土来自盛和稀土，其中镧含量为25-30％，铈含量31-35％，镨含量3-3.4％，钕含量2-2.5％，钷含量10-13％、钐含量15-18％和铕含量22-25％

6、值得注意的是，本发明中利用高熵稀土材料来提高折射率，高熵稀土就指通过添加多种不同含量的稀土元素，提高非晶体网络结构中的无序度，以此来进一步提高折射率和遮盖力。传统高熵陶瓷的实现是利用不同稀土氧化物材料进行搭配，这种方法制备的高熵材料成本高昂。而本专利中，高熵稀土的实现是直接以盛和稀土产的铈族稀土粗分原料为原料，利用粗稀土中各种稀土元素的自然搭配实现高熵化。这里，所谓的铈族稀土是在稀土分离过程中使用硫酸钠复盐沉淀法或碳酸钠复盐沉淀法，将铈族稀土元素与钇族稀土元素进行初步分离。其中得到的铈族稀土中包含镧、铈、镨、钕、钷、钐和铕七种稀土元素。本发明直接采用该稀土粗分离物为原料制备非晶态的高熵稀土化材料，具有极低的成本。

7、所述浆料的制备方法，包括以下步骤：

8、s1：将所述氧化铝、氧化铌、稀土氧化物和氧化铅混合后粉碎；

9、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；

10、s3：将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；

11、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；

12、s5：将所述a1浆料、a2浆料、a3浆料和a4浆料混合，即得。

13、值得注意的是，填料反射红外线的本质是与入射光发生米氏散射。一般来说，大颗粒填料对具有较长波长的红外线有较好的反射效果，小粒径填料颗粒对波长较短的入射光具有较好的反射效果。现有技术中，所使用的填料往往是经过统一的球磨或者砂磨工艺，这样获得的浆料中，填料具有均一的粒径，其对某一个波长的入射光具有较好的反射效果，对全太阳光光谱反射性能较差。本申请中，通过工艺控制，先将粉体材料加工成具有一定粒径大小的中间体原料，然后将各个粒径分布的粉体按照一定的含量配比，最终得到具有多个粒径分布的填料产品，该填料可以对全波段太阳光都产生优异的反射效果。

14、进一步的，步骤s2中，所述粉碎的粉体粒度为30-40目。

15、进一步的，步骤s2中，所述第一烧结的温度为1360-1400℃；

16、和/或，所述第一烧结的时间为4-4.5h。

17、进一步的，步骤s4中，所述粗产品粉体研磨后的粒度为1-5μm。

18、进一步的，步骤s4中，所述第二烧结的温度为1230-1250℃；

19、和/或，所述第二烧结的时间为30-50min。

20、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。

21、值得注意的是，填料粒径不仅可以影响填料整体的反射性能，还可以影响填料的发射性能。在辐射制冷涂料中额外加入一类具有特定粒径和特殊形貌的填料，利用其对大气窗口波段红外线的光子增强效应可进一步提高发射率。

22、进一步的，步骤s4和s5中，所述溶剂包括水或醋酸丁酯；

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

24、本发明的有益效果是：

25、1、本发明的浆料原料成本低、窗口发射率高、反射率高；本发明提供还了一种成本低的高熵土材料制备方法，该材料能够显著增加涂料的遮盖力。本发明的浆料绿色环保，涂布在织物、建筑外墙、屋顶、石油储罐表面，能够有效的降低物体表面温度。

26、2、本发明的辐射制冷涂料用浆料的“大气窗口”发射率高达94％，同时紫外-可见-红外光的平均反射效果达92％。

技术特征：

1.具有辐射制冷功能的白色染料用稀土浆料，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的稀土浆料，其特征在于：所述铈族稀土是将稀土原土通过硫酸钠复盐沉淀法或碳酸钠复盐沉淀法分离后得到。

3.根据权利要求1所述的稀土浆料制备方法，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1360-1400℃；

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用于辐射制冷涂料的稀土基低成本反射填料用浆料。所述浆料按重量份计，原料包括按重量份计，原料包括氧化铝20‑35份、氧化铌25‑36份、铈族稀土13‑20份、氧化铅16‑35份。本发明的浆料生产成本低、同时具有较高的窗口发射率和反射率，尤其适合涂布在织物表面，遮盖力高，能够有效的降低衣物温度。技术研发人员：刘虎威,张俊辉,吴德平,邓杰,潘文龙,邓冰,金文龙,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