專利名稱：堿土金屬硫酸鹽作為夜間降溫材料的應用的制作方法
技術領域：
堿土金屬硫酸鹽作為夜間降溫材料的應用，涉及一種堿土金屬硫酸鹽的新用途，屬于材料科學與能源工程科學技術領域。
背景技術：
建筑物的冬暖夏涼是人類追求的夢想，但實際上往往是冬冷夏熱，因為一方面在于太陽對同一地點入射角在冬、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)變化而產生變化。為了營造建筑物內的舒適環(huán)境，人們只能以采暖制冷達到目的。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。據統(tǒng)計，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)境保護形勢逼人。
為節(jié)約能源，人們采取了多種方式對建筑物進行保溫隔熱處理，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，但至今并沒有實現。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(當然，相反對于寒冷地區(qū)，建筑物需要解決加強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)境的需要的關鍵。
業(yè)內人士都知道，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域。

發(fā)明內容
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℃。
為了達到上述目的，本發(fā)明經過對堿土金屬硫酸鹽性能的長期研究發(fā)現堿土金屬硫酸鹽具有較低的吸收/發(fā)射比。業(yè)內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波段就是一個人們感興趣的大氣窗口，因為常溫下的物體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，達到自身冷卻的目的，這就是被動式輻射制冷。實現輻射制冷的關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波段內輻射率應為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∶有機粘結劑＝1∶(0.05-0.10)質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。采用輻射致冷實驗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，其對房屋內部夜間降溫效果在4-6℃。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.由于本發(fā)明發(fā)現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反應產物，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、有機硅等膠粘劑制成涂料狀，降溫效果可達4-6℃，具有很大的實際應用價值和社會價值。
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證用的實驗裝置示意圖其中的圖標說明如下1-蓋板；2-致冷空間；3-輻射致冷材料；4-保溫材料；5-外殼。
具體實施例方式
實施例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，其MgSO4.7H2O含量≥99.5％)，將其研磨成粉后(約60目)，與丙烯酸粘結劑(上海華誼丙烯酸有限公司生產，其有效成分含量≥99.6％)按1∶0.05(質量比)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，再將此裝置置于晴朗夜空下，測試裝置的致冷空間2內溫度，將內腔溫度與環(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。經本發(fā)明的輻射致冷實驗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溫度降低4℃。
實施例2采用硫酸鈣材料(上海龍震石膏制品有限公司生產的石膏粉，其CaSO4.1/2H2O含量≥95％)，將其研磨成粉后(約60目)，與有機硅粘結劑(上海統(tǒng)帥有機硅材料有限公司生產，其有效成分含量≥90％)按1∶0.06(質量比)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所示輻射致冷實驗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溫度降低5℃。
實施例3采用硫酸鋇材料(山西運城北方(鋇業(yè))化工有限公司生產的硫酸鋇，其BaSO4含量≥99％)，將其研磨成粉后(約60目)，與有機硅粘結劑(上海統(tǒng)帥有機硅材料有限公司生產，其有效成分含量≥90％)按1∶0.08(質量比)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所示輻射致冷實驗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溫度降低6℃。
實施例4采用硫酸鍶材料(重慶中順化工有限公司生產的硫酸鍶，其SrSO4含量≥99％)，將其研磨成粉后(約60目)，與有機硅粘結劑(上海統(tǒng)帥有機硅材料有限公司生產，其有效成分含量≥90％)按1∶0.10(質量比)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所示輻射致冷實驗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溫度降低5℃。
權利要求
1.堿土金屬硫酸鹽作為夜間降溫材料的應用，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∶丙烯酸或有機硅粘結劑＝1∶(0.05-0.10)質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；采用輻射致冷實驗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，其對房屋內部夜間降溫效果在4-6℃。
2.根據權利要求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產物，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∶丙烯酸或有機硅粘結劑＝1∶(0.05－0.10)質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；采用輻射致冷實驗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產物均可、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℃。具有很大的經濟和社會價值。
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)先權日2006年12月25日
發(fā)明者馬一平 申請人:同濟大學