專利名稱：堿土金屬硫酸鹽作為夜間降溫材料的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
堿土金屬硫酸鹽作為夜間降溫材料的應(yīng)用，涉及一種堿土金屬硫酸鹽的新用途，屬于材料科學(xué)與能源工程科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
建筑物的冬暖夏涼是人類追求的夢想，但實(shí)際上往往是冬冷夏熱，因?yàn)橐环矫嬖谟谔枌ν坏攸c(diǎn)入射角在冬、夏發(fā)生了較大變化，另一方面在于建筑材料的太陽吸收率和熱發(fā)射率不能隨季節(jié)變化而產(chǎn)生變化。為了營造建筑物內(nèi)的舒適環(huán)境，人們只能以采暖制冷達(dá)到目的。如此就大量消耗了寶貴的礦物能源，且污染環(huán)境，還加劇了溫室效應(yīng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國建筑能耗已占全美總能耗的38％，我國建筑能耗占全國總能耗也已上升到27.8％，能源和環(huán)境保護(hù)形勢逼人。
為節(jié)約能源，人們采取了多種方式對建筑物進(jìn)行保溫隔熱處理，但只能起到節(jié)省很小部分能源的作用。要建筑物成為冬暖夏涼的空間，一直是人們的一種追求，但至今并沒有實(shí)現(xiàn)。眾所周知，太陽能是一種永久性、潔凈能源，充分利用太陽能對建筑節(jié)能具有重大意義。
對于地球上的炎熱地區(qū)來說，建筑物需要解決減少太陽熱吸收和提高自身熱發(fā)射的問題(當(dāng)然，相反對于寒冷地區(qū)，建筑物需要解決加強(qiáng)太陽熱吸收和降低自身熱發(fā)射的問題)。由此可知，針對炎熱地區(qū)研究出一種能大量反射太陽輻射(即低太陽吸收率)，大量發(fā)射自身熱量(即高熱發(fā)射率)的材料，即低吸收/發(fā)射比的材料，是滿足營造建筑物熱舒適環(huán)境的需要的關(guān)鍵。
業(yè)內(nèi)人士都知道，堿土金屬硫酸鹽，如硫酸鈹用于電鍍，硫酸鎂通常用于農(nóng)業(yè)肥料，硫酸鈣用于建筑粉刷，硫酸鍶用于煙火，硫酸鋇用于醫(yī)藥，硫酸鐳用于熒光劑。他們均用于輻射致冷以外的領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于公開一種堿土金屬硫酸鹽的新用途，具體是將具有低吸收/發(fā)射比的堿土金屬硫酸鹽材料作為建筑物表面涂料，可使炎熱地區(qū)需要降溫環(huán)境在不消耗礦物能源的情況下溫度下降5-12℃。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明經(jīng)過對堿土金屬硫酸鹽性能的長期研究發(fā)現(xiàn)堿土金屬硫酸鹽具有較低的吸收/發(fā)射比。業(yè)內(nèi)人士都知道大氣層對不同波長的電磁波有不同的透射率，透射率較高的波長段稱為“大氣窗口”，8-13μm波段就是一個(gè)人們感興趣的大氣窗口，因?yàn)槌叵碌奈矬w熱輻射主要集中在這一波段。通過輻射換熱，物體在不耗能的情況下，將自身熱量以8-13μm的電磁波形式排放到宇宙深空絕對零度空間，達(dá)到自身冷卻的目的，這就是被動(dòng)式輻射制冷。實(shí)現(xiàn)輻射制冷的關(guān)鍵是尋找理想的光譜選擇性材料。理想的選擇性輻射體光譜選擇性在8-13μm波段內(nèi)輻射率應(yīng)為1，如果在8-13μm波段外反射率也為1，這樣它就只在8-13μm波段內(nèi)吸收和輻射能量，而將8-13μm波段外的輻射全部反射掉，輻射體通過8～13μm窗口大量向外空輻射熱量，溫度就不斷下降。故利用該材料的輻射致冷作用、同時(shí)又具有高太陽反射率就能使炎熱地區(qū)需要降溫環(huán)境在不消耗礦物能源的情況下溫度下降5-12℃。
具體的應(yīng)用方法如下先將堿土金屬硫酸鹽研磨成60目粉體，然后按堿土金屬硫酸鹽∶有機(jī)粘結(jié)劑＝1∶(0.05-0.10)質(zhì)量比量取后混合攪拌均勻，制成涂料涂覆于40mm×40mm×1mm的石棉水泥板基材試片上，置于室內(nèi)環(huán)境中晾干，用FXL-1的吸收/發(fā)射比測定儀測定其發(fā)向發(fā)射率為0.92-0.95，吸收率為0.35-0.41，說明該材料具有高發(fā)射率、低吸收率性能，可解決炎熱地區(qū)建筑物熱舒適問題。采用輻射致冷實(shí)驗(yàn)裝置測得其輻射致冷效果為8-12℃。以噴、刷、涂方式在炎熱地區(qū)的混凝土、磚墻、金屬板、木板握頂表面涂覆，形成固體后，其對房屋內(nèi)部夜間降溫效果在4-6℃。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.由于本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了堿土金屬硫酸鹽具有低吸收/發(fā)射比的性能，即具有輻射致冷和反射降溫雙重作用，因此用它涂刷建筑物能使炎熱地區(qū)需要降溫環(huán)境在不消耗礦物能源的情況下溫度下降5-12℃。
2.本發(fā)明材料來源廣泛，可采用堿土金屬氧化物與硫酸的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物，也可采用天然礦物材料，。
3、加工制作簡單、對環(huán)境無毒無害，只要將堿土金屬硫酸鹽材料研磨，然后用丙烯酸、有機(jī)硅等膠粘劑制成涂料狀，降溫效果可達(dá)4-6℃，具有很大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。
4.由于本發(fā)明的使用方法是外表面的涂刷，因此使用操作方便。


圖1為本發(fā)明的輻射致冷材料的致冷效果驗(yàn)證用的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖其中的圖標(biāo)說明如下1-蓋板；2-致冷空間；3-輻射致冷材料；4-保溫材料；5-外殼。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1請參閱圖1。
采用硫酸鎂材料(山東省淄博錦星化工有限公司生產(chǎn)，其MgSO4.7H2O含量≥99.5％)，將其研磨成粉后(約60目)，與丙烯酸粘結(jié)劑(上海華誼丙烯酸有限公司生產(chǎn)，其有效成分含量≥99.6％)按1∶0.05(質(zhì)量比)混合拌制成涂料涂，然后涂覆于40mm×40mm×1mm的鋁板基材試片上，置于室內(nèi)環(huán)境中晾干，制成該材料的發(fā)射率、吸收率測定樣品。采用FXL-1的吸收/發(fā)射比測定儀測定其發(fā)向發(fā)射率為0.92，吸收率為0.41。
該材料輻射制冷效果的測定先制作一個(gè)圖1所示的有效制冷面積為100mm×50mm的輻射致冷裝置，該裝置的內(nèi)腔致冷空間2的尺寸為120mm×50mm×60mm，致冷空間2四壁和底部用鋁板貼上，外圍有保溫材料4，保溫材料4的外圍由外殼5，頂部有0.03mm的聚乙烯薄膜透明蓋板1，然后將A步制作的涂敷了輻射致冷材料3的測試樣板放入裝置的致冷空間2內(nèi)，再將此裝置置于晴朗夜空下，測試裝置的致冷空間2內(nèi)溫度，將內(nèi)腔溫度與環(huán)境溫度相比，下降幅度表示所選出的材料的輻射致冷效果。經(jīng)本發(fā)明的輻射致冷實(shí)驗(yàn)裝置測得該材料的輻射致冷效果為8℃。
將其涂覆于房屋頂面，測得其輻射致冷降溫效果為室內(nèi)溫度降低4℃。
實(shí)施例2采用硫酸鈣材料(上海龍震石膏制品有限公司生產(chǎn)的石膏粉，其CaSO4.1/2H2O含量≥95％)，將其研磨成粉后(約60目)，與有機(jī)硅粘結(jié)劑(上海統(tǒng)帥有機(jī)硅材料有限公司生產(chǎn)，其有效成分含量≥90％)按1∶0.06(質(zhì)量比)混合拌制成涂料涂覆于40mm×40mm×1mm的鋼板基材試片上，置于室內(nèi)環(huán)境中晾干，采用FXL-1的吸收/發(fā)射比測定儀測定其發(fā)向發(fā)射率為0.93，吸收率為0.38。采用圖1所示輻射致冷實(shí)驗(yàn)裝置測得其輻射致冷效果為10℃。將其涂覆于房屋頂面可使室內(nèi)溫度降低5℃。
實(shí)施例3采用硫酸鋇材料(山西運(yùn)城北方(鋇業(yè))化工有限公司生產(chǎn)的硫酸鋇，其BaSO4含量≥99％)，將其研磨成粉后(約60目)，與有機(jī)硅粘結(jié)劑(上海統(tǒng)帥有機(jī)硅材料有限公司生產(chǎn)，其有效成分含量≥90％)按1∶0.08(質(zhì)量比)混合拌制成涂料涂覆于40mm×40mm×1mm的陶瓷板基材試片上，置于室內(nèi)環(huán)境中晾干，采用FXL-1的吸收/發(fā)射比測定儀測定其發(fā)向發(fā)射率為0.95，吸收率為0.35。采用圖1所示輻射致冷實(shí)驗(yàn)裝置測得其輻射致冷效果為12℃。將其涂覆于房屋頂面可使室內(nèi)溫度降低6℃。
實(shí)施例4采用硫酸鍶材料(重慶中順化工有限公司生產(chǎn)的硫酸鍶，其SrSO4含量≥99％)，將其研磨成粉后(約60目)，與有機(jī)硅粘結(jié)劑(上海統(tǒng)帥有機(jī)硅材料有限公司生產(chǎn)，其有效成分含量≥90％)按1∶0.10(質(zhì)量比)混合拌制成涂料涂覆于40mm×40mm×1mm的石棉水泥板基材試片上，置于室內(nèi)環(huán)境中晾干，采用FXL-1的吸收/發(fā)射比測定儀測定其發(fā)向發(fā)射率為0.94，吸收率為0.36。采用圖1所示輻射致冷實(shí)驗(yàn)裝置測得其輻射致冷效果為11℃。將其涂覆于房屋頂面可使室內(nèi)溫度降低5℃。
權(quán)利要求
1.堿土金屬硫酸鹽作為夜間降溫材料的應(yīng)用，其特征在于先將堿土金屬硫酸鹽研磨成60目粉體，然后按堿土金屬硫酸鹽∶丙烯酸或有機(jī)硅粘結(jié)劑＝1∶(0.05-0.10)質(zhì)量比量取后混合攪拌均勻，制成涂料涂覆于40mm×40mm×1mm的石棉水泥板基材試片上，置于室內(nèi)環(huán)境中晾干，用FXL-1的吸收/發(fā)射比測定儀測定其發(fā)向發(fā)射率為0.92-0.95，吸收率為0.35-0.41；采用輻射致冷實(shí)驗(yàn)裝置測得其輻射致冷效果為8-12℃；涂覆于炎熱地區(qū)的建筑物表面，形成固體后，其對房屋內(nèi)部夜間降溫效果在4-6℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿土金屬硫酸鹽作為夜間降溫材料的用途，其特征在于所述的堿土金屬硫酸鹽是堿土金屬氧化物與硫酸的反應(yīng)產(chǎn)物，或天然礦物材料硫酸鎂、硫酸鈣、硫酸鋇，硫酸鍶。
全文摘要
堿土金屬硫酸鹽作為夜間降溫材料的應(yīng)用，涉及一種堿土金屬硫酸鹽的新用途先將堿土金屬硫酸鹽研磨成60目粉體，然后按堿土金屬硫酸鹽∶丙烯酸或有機(jī)硅粘結(jié)劑＝1∶(0.05－0.10)質(zhì)量比量取后混合攪拌均勻，制成涂料涂覆于40mm×40mm×1mm的基材試片上，置于室內(nèi)環(huán)境中晾干，用FXL－1的吸收/發(fā)射比測定儀測定其發(fā)向發(fā)射率為0.92－0.95，吸收率為0.35－0.41；采用輻射致冷實(shí)驗(yàn)裝置測得其輻射致冷效果為8－12℃；涂覆于炎熱地區(qū)的建筑物表面，形成固體后，其對房屋內(nèi)部夜間降溫效果在4－6℃。本發(fā)明材料來源廣泛，天然礦物或堿土金屬氧化物與硫酸的反應(yīng)產(chǎn)物均可、加工制作和使用簡單對環(huán)境無毒無害，具有輻射致冷和反射降溫雙重作用，使炎熱地區(qū)不消耗能源就降溫5－12℃。具有很大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。
文檔編號C09D5/00GK1995266SQ20061014788
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月25日
發(fā)明者馬一平 申請人:同濟(jì)大學(xué)