一种自然配分氧化镧铈反射隔热涂料及其制备方法

技术领域

本发明创造属于涂料及其制备方法领域，尤其是涉及一种自然配分氧化镧铈反射隔热涂料及其制备方法。

背景技术

自然配分氧化镧铈是包头白云鄂博稀土精矿中氧化镧和氧化铈自然配分的混合氧化物，丰度高、质量含量达到77％，是高纯氧化镧和氧化铈的上游产品，价格低廉。自然配分氧化镧铈中氧化镧溶于氧化铈晶格中形成固溶体，具有优异的化学稳定性和高温稳定性，应用于抛光、热障涂层、催化等领域。氧化镧和氧化铈通常在涂料中少量添加，起到防腐、抗菌、自洁等作用，但是未经分离工艺的自然配分氧化镧铈尚无相关报道。

目前反射隔热涂料是以金红石型钛白粉为主要材料，辅以云母粉、高岭土、滑石粉、氧化铝、空心玻璃微珠等填料共同起到反射隔热的效果。专利CN105860717B公开了一种彩色反射隔热涂料，在以金红石型钛白粉、反射红外粉、玻璃微珠等为隔热功能材料的白色涂料中加入水性色浆获得多彩保温涂层。专利CN105778689B公开了一种有白色涂料和着色颜料组成的彩色反射隔热涂料，白色涂料中添加金红石型钛白粉，着色颜料采用无机颜料。添加色浆或者无机颜料后，涂料反射率降低，隔热效果明显下降。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种自然配分氧化镧铈反射隔热涂料及其制备方法。本发明利用自然配分氧化镧铈的高可见光-近红外反射特性，制备以单一自然配分氧化镧铈为反射隔热材料的乳白色涂料作为底漆，以自然配分氧化镧铈和红外反射隔热颜料制备多彩面漆，涂层具有高的可见光-近红外反射率和隔热性能，同时满足人们对多彩建筑外观的审美需求。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种自然配分氧化镧铈反射隔热涂料，包括底漆层和面漆层，所述底漆层包括如下质量百分比的组分：底漆自然配分氧化镧铈45％～55％，第一水性树脂15％～40％，第一预分散剂0.5％～6％，第一助剂2％～8％，去离子水15％～30％；所述面漆层包括如下质量百分比的组分：第二水性树脂15％～40％，第二预分散剂0.5％～3％，第二助剂2％～8％，面漆自然配分氧化镧铈10％～35％，红外反射颜料5％～30％，去离子水15％～35％。

优选的，所述的水性树脂为纯丙乳液、硅丙树脂乳液、氟碳树脂乳液或者有机硅树脂乳液中的一种或者几种。

优选的，所述的助剂为分散剂、润湿剂、增稠剂、流平剂、消泡剂、防沉剂、防冻剂、成膜助剂、pH调节剂中的几种；

优选的，所述自然配分氧化镧铈为纯度不低于99.9％，其中氧化镧含量为34％～36％、氧化铈含量64％～66％。

优选的，所述红外反射颜料为稀土和非稀土高近红外反射率颜料中的一种或几种。

更优选的，所述红外反射颜料为氧化铁、氧化铋、群青、硫化铈、硫化钐、钼酸钇、钼酸镧、铈酸铋、铁酸镧、钛酸镍、钇酸镧、钇蓝中的一种或几种。

本发明还提供一种上述自然配分氧化镧铈反射隔热涂料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将底漆自然配分氧化镧铈、去离子水、第一预分散剂搅拌进行预分散，用砂磨机研磨，将研磨后的浆料与第一水性树脂和第一助剂在分散机内高速搅拌混合至均匀，得到底漆；

(2)将去离子水、第二预分散剂、面漆自然配分氧化镧铈、红外反射颜料搅拌进行预分散，用砂磨机研磨，将研磨后的浆料与第二水性树脂和第二助剂在分散机内高速搅拌混合至均匀，得到面漆。

优选的，所述步骤(1)中砂磨机研磨至底漆自然配分氧化镧铈的粒径D(90)为0.8μm～2.0μm，所述步骤(2)砂磨机研磨直至浆料中面漆自然配分氧化镧铈和红外反射颜料的粒径D(90)为1.0μm～2.0μm。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

(1)本发明的涂料采用的自然配分氧化镧铈和颜料都具有高可见光和近红外光反射率，涂料涂层具有高太阳光反射比、近红外反射比和半球发射率，可以有效反射、阻隔太阳辐射，降低建筑物表面和内部温度。同时其耐污性提高，污染后太阳光反射比变化率小于2％，比一般的反射隔热涂料耐污性高50％以上。

(2)与自然配分氧化镧铈相比，多彩红外反射颜料反射率低而价格更高。本发明以自然配分氧化镧铈乳白色涂料作为底漆，面漆涂层厚度可以适当减小以降低成本，部分透过面漆的太阳辐射被进一步反射，提高反射率，增强降温隔热效果。

(3)本发明中使用自然配分氧化镧铈，自然配分氧化镧铈是重要的抗菌材料之一，其抗菌防霉效果显著且持久，涂料中可以减少或者不添加防霉抗菌剂。

(4)本发明选用环保型近红外反射颜料，不含有毒、有害重金属，制备绿色环保涂料，可作为建筑物、油罐车、工业储罐、集装箱、户外电柜等涂料，也可作为家装涂料。

具体实施方式

除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

实施例中使用的材料型号及购入途径为：

自然配分氧化镧铈：采购自北方稀土的99.9％自然配分氧化镧铈，其中氧化镧含量为34％～36％、氧化铈含量64％～66％；

钛酸镍黄色颜料：采购自德国巴斯夫的K2001FG；

群青颜料：采购自英国好利得的5008；

氧化铁黑颜料：采购自上海申虹颜料有限公司的790型号；

水性纯丙乳液：采购自济南子腾化工科技有限公司的896型乳液；

预分散剂：采购自德国BYK公司的BYK155分散剂；

助剂包括分散剂、润湿剂、消泡剂、多功能助剂、成膜助剂和增稠剂，其中分散剂的购入途径为德国BYK公司，型号为BYK155，润湿剂的购入途径为德国BYK公司，型号为BYK-341，消泡剂的购入途径为德国BYK公司，型号为BYK-017，多功能助剂的购入途径为法国SYNTHRO公司，型号为STAB 25B，成膜助剂的购入途径为美国Eastman公司，型号为TaxanolOE-300，增稠剂的购入途径为德国Cognis公司，型号为DSX1516。

下面结合实施例来详细说明本发明创造。

实施例1

底漆的制备方法包括如下步骤：

将去离子水175g、预分散剂8g、自然配分氧化镧铈450g搅拌预分散，用砂磨机研磨15分钟，直至浆料中自然配分氧化镧铈D(90)为1.0μm。上述浆料与水性纯丙乳液300g、分散剂8g、润湿剂5g、消泡剂2.5g、多功能助剂1.5g、成膜助剂35g、增稠剂3g在分散机内高速搅拌混合，线速度控制在8m/s，搅拌35分钟，加入pH调节剂2.0g，搅拌5分钟，得到自然配分氧化镧铈反射隔热涂料底漆。

面漆的制备方法包括如下步骤：

将去离子水200g、预分散剂6g、钛酸镍红外反射颜料80g、自然配分氧化镧铈320g搅拌预分散，用砂磨机研磨10分钟，直至浆料中颜料粒径D(90)为1.6μm。上述黄色浆料与水性纯丙乳液300g、分散剂8g、润湿剂5g、消泡剂2.5g、多功能助剂1.5g、成膜助剂30g、防沉剂3g、增稠剂3g在分散机内高速搅拌混合，线速度控制在8m/s，搅拌35分钟，加入pH调节剂2.5g，搅拌5分钟，得到黄色反射隔热涂料面漆A。

测试样品先喷涂一层厚度0.1mm～0.15mm底漆，表干后喷涂一层0.05mm～0.1mm面漆A。按照JG/T235-2014《建筑反射隔热涂料》和GB/T25261-2018《建筑用反射隔热涂料》标准中所述的方法进行各项性能的测试，结果见表1。

测试样品单独喷涂一层厚度0.15mm～0.25mm的面漆A作为对比例1。

实施例2

底漆的制备方法同实施例1。

面漆的制备方法包括如下步骤：

将去离子水300g、预分散剂18g、群青颜料200g、自然配分氧化镧铈200g搅拌预分散，用砂磨机研磨10分钟，直至浆料中颜料粒径D(90)为1.5μm。蓝色浆料与水性纯丙乳液280g、分散剂6g、润湿剂5g、消泡剂5.5g、多功能助剂3.5g、成膜助剂33g、增稠剂5g在分散机内高速搅拌混合，线速度控制在8m/s，搅拌35分钟，加入pH调节剂2.5g，搅拌5分钟，得到砖红色反射隔热涂料面漆B。

测试样品先喷涂一层厚度0.1mm～0.15mm底漆，表干后喷涂一层0.05mm～0.1mm面漆B。按照JG/T235-2014《建筑反射隔热涂料》和GB/T25261-2018《建筑用反射隔热涂料》标准中所述的方法进行各项性能的测试，结果见表1。

测试样品单独喷涂一层厚度0.15mm～0.25mm的面漆B作为对比例2。

实施例3

底漆的制备方法同实施例1。

面漆的制备方法包括如下步骤：

将去离子水300g、预分散剂8g、氧化铁黑颜料50g、自然配分氧化镧铈250g搅拌预分散，用砂磨机研磨10分钟，直至浆料中颜料粒径D(90)为1.3μm。上述蓝色浆料与水性纯丙乳液300g、分散剂8g、润湿剂5g、消泡剂5.5g、多功能助剂3.5g、成膜助剂28g、增稠剂3g在分散机内高速搅拌混合，线速度控制在8m/s，搅拌35分钟，加入pH调节剂2.5g，搅拌5分钟，得到蓝色反射隔热涂料面漆C。

测试样品先喷涂一层厚度0.1mm～0.15mm底漆，表干后喷涂一层0.05mm～0.1mm面漆C。按照JG/T235-2014《建筑反射隔热涂料》和GB/T25261-2018《建筑用反射隔热涂料》标准中所述的方法进行各项性能的测试，结果见表1。

测试样品单独喷涂一层厚度0.15mm～0.25mm的面漆C作为对比例3。

表1实施例1-3制备的反射隔热涂料及对比例1-3的性能指标

从表1中可以看出，对比例1-3不用自然配分氧化镧铈底涂，与实施例1-3相比反射率低且隔热温差更小，说明自然配分氧化镧铈底涂可以反射穿透表层涂层的太阳辐射，进一步提高涂料的隔热降温性能。双层多彩反射隔热涂料颜色丰富多样可调，对于红外波段的反射率高于市售多彩建筑涂料，隔热降温性能优异。

本发明制备的自然配分氧化镧铈底涂双层反射隔热涂料具有优异的耐候性和耐污性，人工气候老化后无开裂、变色等现象，太阳光反射比下降不到1％，污染后太阳光反射比变化率不到2％，使用年限长，隔热降温效果明显。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。