一种辐射隔热功能涂料的制备方法与流程

本发明属于化学原料和化学制品制造领域，具体涉及一种辐射隔热功能涂料的制备方法。

背景技术：

1、为避免太阳光的能量在物体表面累积升温，需要涂层将热量散发出去。辐射涂料的原理是通过热辐射散热，把物体表面累积的热量以辐射的形式发散到外部空间中去，以降低物体的残留累积温度，即使是阴天和夜晚，在没有能量输入的情况下，涂料也能通过辐射热量来降低物体表面温度。但这类功能涂料所用的填料在树脂中分散性较差，制备工艺相对较复杂、使用成本也相对较高，目前对于该种涂料的制备方法还需要进一步的研究。

2、ato作为一种辐射功能填料，常用于制备辐射型隔热功能涂料。但ato在浆料中分散性不好。为提高ato在涂料中的分散性，多用硅烷偶联剂，kh-550，kh-570等，在一定条件下ato与偶联剂发生反应，通过反应在ato表面接枝有有机侧链，进而提高其与有机树脂基体相容性，但该方法较为单一，且对涂层的耐候性、柔韧性等没有助益作用。也可通过木质纤维素对ato进行改性，但一般将木质纤维素磺化之后再与ato反应，但是这会增加反应难度，使流程更加复杂，限制其大规模应用。

3、氧化锡锑（ato）是一种金属掺杂型氧化物，因其对太阳光中的红外光区域有一定的辐射作用，因此多用于制备辐射隔热功能涂层。但由于其为无机金属氧化物，与有机高分子树脂基体的相容性较差，且ato粒子表面能高，其表面分布有一定量的羟基基团，粒子间羟基易形成氢键使其聚集，同时物质总是趋于相对稳定，高表面能的ato粒子也会大量集中以降低其表面能量来维持稳定。

4、在涂料中具体表现为大量ato粒子聚集成团，致使其在涂料中分散极不均匀，进而导致涂层的辐射隔热功能不均一。功能粒子分布较多的区域对红外光线的辐射作用较强，有很好的隔热效果，但由于粒子之间团聚现象严重，树脂不能完全包覆纳米粒子，影响涂层的表面平整度，存在针眼、缩孔等缺陷，对涂层的基本物理性能和耐腐蚀性能均有不利影响。ato粒子分布较少的区域，涂层仅为透明树脂涂层，对红外光线没有辐射阻隔作用，光线可以直接通过涂层到达物体内部，涂层起不到隔热降温的效果，因此提高ato功能粒子在涂料中的分散性对涂层综合性能的提高至关重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种辐射隔热功能涂料的制备方法，以解决现有分散技术及涂料制备方法所得到涂料体系分散性不佳的技术问题。

2、本发明的一种辐射隔热功能涂料的制备方法，包括以下内容：

3、（1）将壳聚糖粉末分散于酸溶液中，在搅拌下加入强氧化试剂，将ph值调节至1-2，氧化反应一段时间；所得壳聚糖粉末进行洗涤、干燥；

4、（2）步骤（1）中所得壳聚糖粉末加入酸溶液中进行分散，然后在搅拌下加入分散好的ato纳米粒子，加热进行反应；

5、（3）步骤（2）中所得的ato-壳聚糖进行洗涤、干燥，得到改性纳米ato功能粒子；

6、（4）将步骤（3）得到改性纳米ato功能粒子、有机环氧树脂、固化剂及可选的助剂等按照比例加入反应器中，充分混合均匀，制得辐射隔热功能涂料。

7、进一步，上述技术方案中，步骤（1）中所述强氧化试剂包括高锰酸钾、浓硫酸、重铬酸钾、浓硝酸、四氯化碳中的一种以上，优选高锰酸钾或重铬酸钾。步骤（1）中可以通过控制浓硫酸、浓硝酸等浓酸试剂用量调节体系的ph值。

8、进一步，上述技术方案中，步骤（1）中壳聚糖粉末的洗涤、干燥采用本领域的常规操作。如洗涤可以采用离心洗涤，干燥条件一般为：干燥温度为25±10 ℃，干燥时间一般为12±4 h。

9、进一步，上述技术方案中，步骤（1）所述反应的温度分别为70±20 ℃，反应时间分别为2-5 h。

10、进一步，上述技术方案中，步骤（1）、（2）中所述的酸溶液选自稀盐酸、稀硫酸溶液中的至少一种。步骤（2）所述的分散可以采用机械搅拌或超声分散，优选采用超声分散。步骤（2）所述反应的温度为85±20 ℃，反应时间为2-6 h。

11、进一步，上述技术方案中，步骤（1）、（3）所述洗涤需洗涤至溶液ph值为7-8为止。所述烘干采用本领域的常规操作。

12、进一步，步骤（4）中所述可选的助剂选自分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂等中的至少一种。

13、进一步，上述技术方案中，步骤（4）中混合的温度为25±10 ℃。搅拌转速为600±100 rpm，涂料的制备方法采用本领域的常规操作。

14、进一步，步骤（4）中涂层基体为有机环氧树脂，固化剂为脂肪胺类，其他助剂分别为分散剂，消泡剂、流平剂、增稠剂等，辅助功能填料有防锈剂、除垢剂等，涂覆方式为喷涂，固化条件为温度25±10 ℃，湿度50±15%。

15、申请人基于研究发现，在ato纳米粒子和壳聚糖表面均有一些可发生缩聚反应的活性基团，如果利用这些活性反应基团（主要是羟基基团），在合适的反应条件下，可将壳聚糖表面的羟基基团氧化成羧基，进而与ato表面的羟基进行缩合反应，两者之间由于发生缩合反应生成酯键，ato和壳聚糖二者形成统一整体。同时，由于壳聚糖与环氧树脂基体相容性较好，改性后的ato粒子与壳聚糖键合在一起，因此可以提高ato在树脂基体中的分散性。当ato粒子分散更加均匀时，涂层各部分隔热性能更加均一，同时由于ato粒子聚集中而产生的应力集中点减少，因此涂层的隔热性能和物理性机能均有大幅提高。然而由于壳聚糖和ato表面羟基活性不高，常温条件下反应速率慢，转化率也较低，因此可以对壳聚糖进行强酸氧化处理，在强酸条件下羟基基团被氧化成羧基，有效增加了粒子表面的羧基数量。随着反应基团数量增加，酯化反应活性提高，同时提供较高的反应温度，以此提升反应速率，推动酯化反应进行。

16、与现有技术相比较，本发明的方法具有以下有益效果：

17、1、本发明中将壳聚糖应用于涂料体系中，通过化学接枝反应改善填料ato的分散性。同时因壳聚糖的自身性质而赋予涂层一定的生物相容性、可降解性等优异性能，并改善了脆性聚合物基体的柔韧性，提高涂层的综合性能。本发明方法所制备的改性ato功能涂层具有辐射隔热功能，壳聚糖的加入使涂层具有一定的生物相容性、可降解性，同时对改善涂层的韧性有助益作用。

18、2、壳聚糖作为一种天然生物基高分子，绿色环保无污染，对人体和环境更友好，在自然环境中可自行降解。其来源广泛，在自然界中储量丰富，可大大降低运行成本。

19、3、相比于传统用硅烷偶联剂改善ato粒子分散性的方法，本发明提供了一种对ato表面改性的新思路，在提高粒子分散性的同时，精简反应流程，降低生产成本。

20、综上所述使用本发明方法改性ato纳米粒子并制备一种辐射隔热功能涂层有一定的优越性。

技术特征：

1.一种辐射隔热功能涂料的制备方法，包括以下内容：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述强氧化试剂包括高锰酸钾、浓硫酸、重铬酸钾、浓硝酸、四氯化碳中的一种以上，优选高锰酸钾或重铬酸钾。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述干燥的条件为：干燥温度为25±10 ℃，干燥时间为12±4 h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）和（2）中所述的酸溶液选自稀盐酸、稀硫酸溶液中至少一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的分散采用超声分散。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述反应的温度为70±20 ℃反应时间为2-5 h，步骤（2）所述反应的温度为85±20 ℃，反应时间为2-6 h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）、（3）所述洗涤需洗涤至溶液ph值为7-8为止。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述的助剂选自分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中混合的温度为25±10 ℃。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述的固化剂为脂肪胺类，所述可选助剂包括分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂中的一种以上。

技术总结本发明公开了一种辐射隔热功能涂料的制备方法。该方法包括：（1）将壳聚糖粉末分散于稀酸溶液中，加入强氧化试剂进行氧化反应，洗涤、干燥；（2）步骤（1）中所得壳聚糖粉末加入酸溶液中进行分散，然后加入ATO纳米粒子进行反应；（3）步骤（2）中所得的ATO‑壳聚糖进行洗涤、干燥，得到改性纳米ATO功能粒子；（4）将改性纳米ATO功能粒子、有机环氧树脂、固化剂及可选的助剂等按照比例加入反应器中，充分混合均匀，制得辐射隔热功能涂料。本发明中将壳聚糖应用于涂料体系中，改善了填料ATO的分散性，提高了涂层生物相容性和隔热性能。技术研发人员：郭艳秋,赵巍,李世瀚,刘洪达,王晓霖受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27