一种基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层及其制备方法

本发明属于固废资源化利用和建筑节能降碳，具体涉及一种基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层及其制备方法。

背景技术：

1、城市热岛效应使高密人口对居住舒适度的需求进一步提升。然而，传统制冷方式带来的过量碳排放形成了“以热治热”的恶性循环。辐射冷却建筑外墙涂层可有效反射太阳光并发射红外热量，具有保温隔热的功能，近年来受到广泛关注。但由于现有的有机高分子及无机陶瓷冷却涂层易产生二次污染、耐久性及安全性较低、生产成本较高等问题，因此限制了其大规模应用。

2、地质聚合物是以富含铝硅酸盐的矿物或固废资源（粉煤灰、煤矸石、废弃混凝土、钢渣等）为原材料，在化学激发作用下生成的无机材料，具有优异的机械性能、耐久性及热稳定性。地质聚合物的空间结构中存在大量纳米孔隙，可有效降低涂层的导热系数，同时也可提供大量的空气框架界面，可通过米氏散射增强太阳光反射率。因此，地质聚合物基辐射冷却涂层在性能稳定性、经济性和环境可持续性等方面拥有巨大潜力。

3、在现有技术中，如公开号为cn117844278a的中国发明申请公开了一种辐射冷却涂层及其制备方法，其以氧化铝颗粒和无机胶粘剂为原材料制备辐射冷却涂层；如公开号为cn117364025a的中国发明申请公开了一种波段选择性红外调控兼辐射冷却涂层及其制备方法，其首先制备陶瓷纳米颗粒混合溶液，进而在基底上沉积一层金属反射层，最后在反射层上制备纳米颗粒复合层，实现了涂层热辐射调控；如公开号为cn114672205a的中国发明申请公开了一种辐射冷却涂料和表面涂覆方法，其有机混合物固化形成多孔结构，该多孔结构有助于将太阳辐射反射出去且通过辐射散热；如公开号为cn114729206a的中国发明申请公开了一种智能亚环境辐射冷却涂料制备方法，其以sio2、caco3、sic、zno等无机颗粒和有机聚合物为主要原料制备辐射冷却涂层。上述这些专利文献报道的辐射冷却涂层的制备方法普遍存在工艺复杂、成本较高、技术可控性低等问题，这极大地限制了辐射冷却涂层的大规模产业化推广。

4、此外，现如今工业固体废弃物和建筑固体废弃物存在产生量大、堆存量大且资源化利用程度较低等一系列难题，并且目前也缺乏利用固体废弃物制备辐射冷却涂层的相关报道。基于此，提供一种基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层的制备方法，对于固体废弃物资源化利用以及建筑领域节能降碳具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的技术稳定性较差、成本较高等问题，本发明提供了一种基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层及其制备方法，以实现固废资源化利用的同时，也可保障辐射冷却涂层具有优异的性能以及较低的生产成本。

2、为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1）将废弃混凝土与粉煤灰研磨至粒度小于200目，得到固废原料；

5、步骤2）将得到的所述固废原料置于烧杯中，依次加入水、碱激发剂、功能填料以及表面活性剂后混合搅拌，得到辐射冷却浆料；

6、步骤3）将得到的所述辐射冷却浆料用高压喷枪喷涂在标准板上，养护固化后得到辐射冷却涂层。

7、进一步的，步骤2）中，所述废弃混凝土与所述废气粉煤灰的质量比为1.0~1.7。

8、进一步的，步骤2）中，所述水与所述固废原料的质量比为0.55:1~0.6:1。

9、进一步的，步骤2）中，所述碱激发剂为由na2sio3和naoh组成的混合碱激发剂，所述碱激发剂中sio2/na2o的摩尔比为1.0~1.4，所述碱激发剂与所述固废原料的质量比为0.25:1~0.3:1。

10、进一步的，步骤2）中，所述功能填料由baso4和纳米sio2组成，所述功能填料中baso4与纳米sio2的质量比为5:1~9:1，所述功能填料与所述固废原料的质量比为0.4:1~0.5:1。

11、进一步的，步骤2）中，所述表面活性剂为四乙氧基硅烷乳液，所述表面活性剂与所述固废原料的质量比为的0.08:1~0.1:1。

12、进一步的，步骤2）中，搅拌速度为400~450r/min，搅拌时间为15min。

13、进一步的，步骤3）中，在喷涂过程中高压喷枪的压力为4.0mpa，涂层喷涂标准板尺寸为4mm×70mm×150mm和4mm×300mm×300mm，一次喷涂时间为40s，重复3次，涂层膜的厚度为500±50μm。

14、进一步的，步骤3）中，养护固化的温度为25~40℃，时间为12h。

15、一种基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层，采用上述的基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层的制备方法制成。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

17、本发明利用具有较强碱激发胶凝活性的粉煤灰和废弃混凝土耦合制备地质聚合物基新型辐射冷却涂层，所制备出的新型辐射冷却涂层的太阳反射率为93.4%~97.1%，天空窗口发射率为0.931~0.955，阳光下直射可实现4.6~7.1℃的环境降温效果，因此该新型辐射冷却涂层有望应用于既有建筑外墙改造升级，可有效降低建筑能耗，减少碳排放，大幅降低建筑外墙涂层生产成本，实现建筑节能降碳的目标。同时，本发明能充分发挥废弃混凝土和粉煤灰的资源属性，推动固废的低碳化、生态化、资源化和高值化利用，具有较好的环境效益和广阔的市场前景。

18、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

技术特征：

1.一种基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述废弃混凝土与所述废气粉煤灰的质量比为1.0~1.7。

3.根据权利要求1所述的基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述水与所述固废原料的质量比为0.55:1~0.6:1。

4.根据权利要求1所述的基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述碱激发剂为由na2sio3和naoh组成的混合碱激发剂，所述碱激发剂中sio2/na2o的摩尔比为1.0~1.4，所述碱激发剂与所述固废原料的质量比为0.25:1~0.3:1。

5.根据权利要求1所述的基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述功能填料由baso4和纳米sio2组成，所述功能填料中baso4与纳米sio2的质量比为5:1~9:1，所述功能填料与所述固废原料的质量比为0.4:1~0.5:1。

6.根据权利要求1所述的基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述表面活性剂为四乙氧基硅烷乳液，所述表面活性剂与所述固废原料的质量比为的0.08:1~0.1:1。

7.根据权利要求1所述的基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层的制备方法，其特征在于，步骤2）中，搅拌速度为400~450r/min，搅拌时间为15min。

8.根据权利要求1所述的基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层的制备方法，其特征在于，步骤3）中，在喷涂过程中高压喷枪的压力为4.0mpa，涂层喷涂标准板尺寸为4mm×70mm×150mm和4mm×300mm×300mm，一次喷涂时间为40s，重复3次，涂层膜的厚度为500±50μm。

9.根据权利要求1所述的基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层的制备方法，其特征在于，步骤3）中，养护固化的温度为25~40℃，时间为12h。

10.一种基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层，其特征在于，采用如权利要求1-9中任意一项所述的基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层的制备方法制成。

技术总结本发明公开了一种基于固废基地质聚合物的辐射冷却涂层的制备方法，该方法的步骤为：将废弃混凝土与粉煤灰破碎研磨，得到固废原料；将得到的所述固废原料置于烧杯中，依次加入水、碱激发剂、功能填料以及表面活性剂后混合搅拌，得到辐射冷却浆料；将得到的所述辐射冷却浆料用高压喷枪喷涂在标准板上，养护固化后得到辐射冷却涂层。本发明利用具有较强碱激发胶凝活性的粉煤灰和废弃混凝土耦合制备地质聚合物基新型辐射冷却涂层，不仅有望应用于既有建筑外墙改造升级，实现建筑节能降碳的目标，并且还能充分发挥废弃混凝土和粉煤灰的资源属性，推动固废的低碳化、生态化、资源化和高值化利用，具有较好的环境效益和广阔的市场前景。技术研发人员：曹世杰,李健,任宸受保护的技术使用者：东南大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29