本發(fā)明涉及紅外反射隔熱涂料領(lǐng)域，具體的，涉及一種能用于碳纖維復(fù)合材料、玻纖復(fù)合材料、塑料等多種基材的高紅外反射隔熱的雙層色漆層結(jié)構(gòu)，以及一種高紅外反射隔熱涂層體系及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、黑色因?yàn)槠涓呒壍馁|(zhì)感而深受人們喜愛。炭黑、鐵氧化物等是黑色最常用的調(diào)色顏料，但這些顏料對太陽光具有強(qiáng)吸收作用，產(chǎn)生的熱量會引起材料表面及內(nèi)部空間溫度的明顯上升。在夏季高溫天氣，黑色外觀的汽車表面溫度甚至可達(dá)70攝氏度，過高的溫度不僅會引起人的不適，也會加大能源消耗并導(dǎo)致材料快速老化。碳纖維復(fù)合材料是采用碳纖維與樹脂通過各種成型工藝加工制備的一種高性能復(fù)合材料，具有低密度、高強(qiáng)度、高剛度等性能。碳纖維復(fù)合材料廣泛應(yīng)用在飛行器、汽車、軌道交通、智能設(shè)備等領(lǐng)域，是目前最受歡迎的輕量化材料之一。碳纖維表面涂裝具有獨(dú)特的特點(diǎn)，例如工序復(fù)雜耗時、纖維復(fù)合引起的缺陷、要求低溫涂裝及較高的環(huán)保要求、應(yīng)用在新興高端領(lǐng)域等，對涂層高質(zhì)量表面的要求更高。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)隔熱的主要機(jī)理是通過對太陽光的高反射來降低材料中累計的熱量。例如隔熱天窗常采用磁控濺射技術(shù)沉積納米金屬層，反射太陽光波段中的紫外光及近紅外光；反射隔熱膜則采用納米涂布技術(shù)制備折射率交錯的多層納米層，反射近紅外光。然而，上述技術(shù)方法在涂料中難以應(yīng)用，采用反射顏料又往往需要涂層較厚，并且外觀不佳。專利us20040191540a1描述了一種雙涂層體系，在反射金屬基底上涂覆對紅外透明的黑色芘黑顏料可以實(shí)現(xiàn)大約30-50％的紅外反射性能，從而降低樣板溫度。專利wo2010030970a3描述了一種基于丙烯酸乳液和片狀硅酸鹽的水性雙涂層體系，其采用二氧化鈦、鋁顏料或它們與金屬氧化物的混合物做反射的第一層，采用芘黑顏料做第二層，可以實(shí)現(xiàn)大約7攝氏度的降溫，但未公開其反射能力、顏色等其他技術(shù)特征。專利wo2011056564a3描述了一種混合紅外反射顏料和紅外透明顏料的涂層，其目的是匹配改進(jìn)后涂層的顏色，但在黑色基底上反射率較低。

3、綜上所述，本領(lǐng)域亟需開發(fā)一種高紅外反射隔熱的雙層色漆層結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于以上事實(shí)，本發(fā)明的目的在于提供一種高紅外反射隔熱的雙層色漆層結(jié)構(gòu)，其第一色漆層具有大于70％的紅外反射率，第二色漆層具有大于70％的紅外透過率；該雙層色漆層結(jié)構(gòu)搭配常規(guī)底漆層和清漆層，能夠在實(shí)現(xiàn)70％以上紅外反射率的同時具有強(qiáng)耐候性和出色的亮黑色外觀，起到明顯的反射降溫效果。

2、本發(fā)明的第一方面提供了一種高紅外反射隔熱的雙層色漆層結(jié)構(gòu)，包括第一色漆層和第二色漆層，所述第一色漆層為添加有片狀反射顏料的增強(qiáng)紅外反射層，所述第二色漆層為外觀為黑色的對紅外高透過率的涂層，所述第一色漆層所用第一色漆和第二色漆層所用第二色漆均為包含丙烯酸樹脂和聚氨酯樹脂的混合物。

3、第一色漆

4、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，按質(zhì)量百分含量計，所述第一色漆包括：

5、

6、以上各組分含量合計為100％。

7、所述第一色漆的制備步驟包括：打開攪拌釜，向攪拌釜中依次加入溶劑、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、紅外反射色漿、紅外透明色漿、潤濕流平劑、消泡劑、增稠劑，攪拌至充分混合；用ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)ph為7.5-8.5，即得所述第一色漆。

8、第二色漆

9、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，按質(zhì)量百分含量計，所述第二色漆包括：

10、

11、以上各組分含量合計為100％。

12、所述第二色漆的制備步驟包括：打開攪拌釜，向攪拌釜中依次加入溶劑、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、紅外透明色漿、潤濕流平劑、消泡劑、增稠劑，攪拌至充分混合；用ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)ph為7.5-8.5，即得所述第二色漆。

13、丙烯酸樹脂

14、在本發(fā)明中，所述第一色漆、第二色漆中所含丙烯酸樹脂均選自水性丙烯酸乳液、聚酯改性丙烯酸乳液或聚氨酯改性丙烯酸乳液。優(yōu)選地，所述丙烯酸樹脂的羥基含量0-3％，固含量20-50％，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(tg)>25℃，最低成膜溫度(mftt)>25℃，在近紅外范圍內(nèi)780nm-2500nm基本透明，自身對紅外的反射率或透過率基本不產(chǎn)生影響，并無需添加固化劑。

15、具體地說，所述丙烯酸樹脂選自湛新樹脂公司提供的型號為setaqua@6801、setaqua@6802，科思創(chuàng)樹脂公司提供的型號為bayhydrol@a2846、bayhydrol@a2474、bayhydrol@a2457、bayhydrol@a2856xp、bayhydrol@a2469，dic樹脂公司提供的型號為wd-594、wd-588，巴斯夫樹脂公司提供的型號為joncryl@8330ap、joncryl@8111ap、joncryl@hyb?6336、joncryl@hyb?6340、joncryl@hyb?6345ap的丙烯酸樹脂中的一種或幾種。

16、聚氨酯樹脂

17、在本發(fā)明中，所述第一色漆、第二色漆中的聚氨酯樹脂均選自水性聚氨酯分散體、丙烯酸改性聚氨酯分散體、脂肪族改性聚氨酯分散體、聚酯改性聚氨酯分散體。優(yōu)選地，所述聚氨酯樹脂不含有羥基，固含量20-50％，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(tg)<0℃，最低成膜溫度(mftt)<5℃，在近紅外范圍內(nèi)780nm-2500nm基本透明，自身對紅外的反射率或透過率基本不產(chǎn)生影響，并無需添加固化劑。

18、具體地說，所述聚氨酯樹脂選自巴斯夫公司提供的型號為joncryl@u?4190、joncryl@u5168、joncryl@u?4199ap，dic樹脂公司提供的型號為watersol?ud-5002、watersol?ud-8801，科思創(chuàng)公司提供的型號為bayhydrol@uh2648、bayhydrol@uh2648/1、bayhydrol@uh2606、bayhydrol@uh2952、bayhydrol@ua2856，湛新樹脂公司提供的型號為daotan?vtw6460、daotan?vtw6462、daotan?vtw6464的聚氨酯樹脂中的一種或幾種。

19、紅外反射色漿

20、在本發(fā)明中，所述紅外反射色漿為780nm-2500nm范圍內(nèi)具有反射特性的顏料色漿，其選自鋁銀漿分散液、黑色顏料分散液或白色顏料分散液中的一種，優(yōu)選地，所述紅外反射色漿為鋁銀漿分散液，按重量份計，

21、所述鋁銀漿分散液包括：

22、去離子水?5-15份

23、分散劑?0.1-1份

24、鋁銀漿?2-7份

25、所述鋁銀漿分散液的制備步驟包括：將去離子水、分散劑、鋁銀漿混合攪拌均勻，放置1.5-3h備用，即得鋁銀漿分散液；

26、所述黑色顏料分散液或白色顏料分散液包括：

27、

28、所述黑色顏料分散液或白色顏料分散液的制備步驟包括：將去離子水、分散劑、黑色或白色顏料混合攪拌均勻，用ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)ph為7.5-8.5，然后砂磨1-2h至細(xì)度小于10μm，即得黑色顏料分散液或白色顏料分散液；

29、優(yōu)選地，所述鋁銀漿為樹脂或硅氧化物包覆的片狀鋁顏料，所述黑色顏料為具有紅外反射效果的黑色反射顏料，所述白色顏料為具有紅外反射效果的鈦白粉；更為優(yōu)選地，所述鋁銀漿為二氧化硅包覆的水性鋁顏料，其為銀元型或無規(guī)則片狀結(jié)構(gòu)，粒徑5-50μm，厚度30-500nm。

30、具體地說，所述鈦白粉選自泛能拓公司提供的型號為altiris?800、altiris?550，石原公司提供的型號為tipaque?pfr404的鈦白粉中的一種或幾種；所述黑色顏料選自薛特公司提供的型號為black?30c941、black?10p950、black?10g996、black?10c909，石原公司提供的型號為sg-101的黑色顏料中的一種或幾種；所述鋁銀漿選自愛卡公司提供的stapahydrolan系列2153、2154、2156、2197、s408、s422，hydroshine?ws系列3001、3004，metalure系列1006，星鉑聯(lián)公司提供的sbc?aq?j系列6713、6718、6812、6834型號鋁銀漿中的一種或幾種；所述分散劑選自byk公司提供的型號為190、192、180、2012、2014，巴斯夫公司提供的dispex系列ultrapx?4550、4522、4525、4575的分散劑中的一種或幾種。

31、紅外透明色漿

32、在本發(fā)明中，所述紅外透明色漿包括一種或多種不同顏色的分散體，按重量份計，所述分散體包括：

33、

34、所述分散體的制備步驟包括：將去離子水、分散劑、分散樹脂、顏料混合攪拌20-40min，用ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)ph為7.5-8.5，然后砂磨1-3h至細(xì)度小于10μm，即得所述紅外透明色漿用分散體。需要說明的是，這里的分散體其實(shí)也是色漿，但為了與紅外透明色漿區(qū)分，避免混淆，稱為分散體。

35、所述顏料選自紅色顏料、黃色顏料、藍(lán)色顏料、黑色顏料等多種顏料中的一種或多種，包括但不限于靛蒽醌、酞菁銅類藍(lán)色系顏料、yinmn銦錳藍(lán)、苝類(perylene)黑色系顏料、苝類紅色系顏料、非遮蓋型dpp紅色系顏料、喹吖啶酮(quinacridone)類紅色系顏料、喹酞酮(quinophthalone)系顏料、異吲哚基黃(isoindolinone)顏料以及苯并咪唑酮類(benzimidazolone?based)黃橙色顏料中的一種或多種的組合。

36、具體地說，所述紅色顏料選自德國巴斯夫公司提供的型號為paliogen@redl3850、paliogen@red?l3875、paliogen@red?l3885、paliogen@red?l4045的紅色顏料中的一種或幾種；所述黃色顏料選自德國巴斯夫公司提供的型號為paliotol@yellow?l0962、paliotol@yellow?l0960、paliotol@yellow?l1155、sicopal@yellow?l1130、sicopal@yellow?l1100、sicopal@yellow?l1635的黃色顏料中的一種或幾種；所述藍(lán)色顏料選自德國巴斯夫公司提供的型號為heliogen@blue?l7085、heliogen@blue?l6975、heliogen@bluel6930heliogen@blue?l7081的藍(lán)色顏料中的一種或幾種；所述黑色顏料選自德國巴斯夫公司提供的型號為paliogen@black?l0086、paliogen@black?l0095的黑色顏料中的一種或其組合。所述分散樹脂選自湛新公司的setal@6303樹脂、巴斯夫公司的joncryl@62j、日涂汽車公司的acw-1011，優(yōu)選為湛新公司的setal@6303樹脂。

37、在具體的實(shí)施方式中，所述第一色漆中的紅外透明色漿可以是一種顏色的分散體；也可以是多種不同顏色的分散體混合；還可以是多種不同顏色的分散體與少量黑色顏料分散液混合，所述黑色顏料分散液可以是如前所述的制備紅外反射色漿的黑色顏料分散液，所述黑色顏料分散液的添加量為1-6wt％，優(yōu)選為1-2wt％；所述第二色漆中的紅外透明色漿為黑色的紅外透明色漿，可以是一種黑色分散體，也可以是由多種不同顏色的分散體混合而成的黑色紅外透明色漿，還可以是多種不同顏色的分散體與少量黑色顏料分散液混合，所述黑色顏料分散液可以是如前所述的制備紅外反射色漿的黑色顏料分散液，所述黑色顏料分散液的添加量為1-6wt％，優(yōu)選為1-2wt％。

38、潤濕流平劑

39、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述潤濕流平劑選自byk公司提供的型號為347、349、3451、381、3560、3455，巴斯夫公司提供的hydropalat@we系列3179、3189、3220、3225、3229的潤濕流平劑中的一種或幾種。

40、消泡劑

41、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述消泡劑選自byk公司提供的型號為011、024、015、028、1710，巴斯夫公司提供的foamaster系列的si2281、si2210、si2299的消泡劑中的一種或幾種。

42、增稠劑

43、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述增稠劑選自byk公司提供的型號為aquatix?8421、laponite-rd、rheobyk-440、rheobyk-7420，巴斯夫公司提供的rheovis系列hs1212、hs1303、as1130、as1189、pu1235、pu1250的增稠劑中的一種或幾種。其中，laponite-rd預(yù)分散成水溶液使用，具體的，例如將laponite-rd預(yù)分散成3％水溶液使用。

44、ph調(diào)節(jié)劑

45、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述ph調(diào)節(jié)劑為二甲基乙醇胺水溶液(dmea)，具體的，例如選用10％的二甲基乙醇胺水溶液作為ph調(diào)節(jié)劑。

46、溶劑

47、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述溶劑包括去離子水和添加量不高于10％的成膜溶劑，所述成膜溶劑的質(zhì)量百分含量例如可以是0-5％、5-10％。所述成膜溶劑選自異辛醇、異丙醇、丙二醇、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、二乙二醇乙醚、醇酯十二中的一種或幾種。

48、本發(fā)明的第二方面提供了一種高紅外反射隔熱涂層體系，包括清漆層、第二色漆層、第一色漆層和底漆層；所述清漆層所用清漆為異氰酸酯固化的羥基丙烯酸樹脂組合物；所述底漆層所用底漆為高固含的異氰酸酯固化的多元胺樹脂雙組分涂料組合物；所述第一色漆層為添加有片狀反射顏料的增強(qiáng)紅外反射層，所述第二色漆層為外觀為黑色的對紅外高透過率的涂層，所述第一色漆層所用第一色漆和第二色漆層所用第二色漆均為包含丙烯酸樹脂和聚氨酯樹脂的混合物。

49、清漆

50、在本發(fā)明中，所述清漆粘度范圍為100-5000mpa·s，優(yōu)選為立邦公司提供的型號為c7900的立邦清漆。

51、底漆

52、在本發(fā)明中，所述底漆固含量大于70％，粘度范圍為100-20000mpa·s；優(yōu)選為立邦公司提供的型號為p7001的立邦底漆。

53、根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選的實(shí)施例，所述高紅外反射隔熱涂層體系的制備步驟包括：

54、(1)制備第一色漆：

55、打開攪拌釜，向攪拌釜中依次加入溶劑、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、紅外反射色漿、紅外透明色漿、潤濕流平劑、消泡劑、增稠劑，攪拌至充分混合；用ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)ph為7.5-8.5，即得所述第一色漆；

56、(2)制備第二色漆：

57、打開攪拌釜，向攪拌釜中依次加入溶劑、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、紅外透明色漿、潤濕流平劑、消泡劑、增稠劑，攪拌至充分混合；用ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)ph為7.5-8.5，即得所述第二色漆；

58、(3)在底漆層(4)表面噴涂第一色漆，60-80℃閃干5-10min，得到第一色漆層(3)；在第一色漆層(3)表面繼續(xù)噴涂第二色漆，60-80℃烘干10-30min，得到第二色漆層(2)；在第二色漆層(2)表面噴涂清漆層(1)，60-100℃固化30-120min，即得所述高紅外反射隔熱涂層體系。

59、本發(fā)明的第三方面提供了本發(fā)明第二方面所述高紅外反射隔熱涂層體系的應(yīng)用，包括應(yīng)用于飛行器、汽車、智能設(shè)備等領(lǐng)域。

60、本發(fā)明的有益效果

61、本發(fā)明提供了一種高紅外反射隔熱的雙層色漆層結(jié)構(gòu)，其第一色漆層具有大于70％的紅外反射率，第二色漆層具有大于70％的紅外透過率；該雙層色漆層結(jié)構(gòu)搭配常規(guī)底漆層和清漆層，能夠在實(shí)現(xiàn)70％以上紅外反射率的同時具有強(qiáng)耐候性和出色的亮黑色外觀，起到明顯的反射降溫效果，可廣泛應(yīng)用于飛行器、汽車、智能設(shè)備等領(lǐng)域。應(yīng)用該高紅外反射隔熱的雙層色漆層結(jié)構(gòu)形成的高紅外反射隔熱涂層體系能用于碳纖維復(fù)合材料、玻纖復(fù)合材料、塑料等多種基材，尤其適用于碳纖維復(fù)合材料，具有優(yōu)異的附著力和環(huán)保效果，噴涂工藝簡單且可以在低溫條件(≦80℃)下完成，節(jié)約成本。