由图2 可见,三种配方下的涂料对太阳光的反射率从400 nm 波段开始提高较快,配方2 在450 nm处达到最高89. 143%,之后趋于平缓. 配方3 太阳光反射比最高在537 nm 处可达到81. 5%,配方1 太阳光反射比在578 nm 处最高,为78. 6%.
根据JG /T235 - 2008《建筑反射隔热涂料》中太阳光反射比计算公式对这三组涂料的太阳光反射比进行计算,结果见表5.
表5 涂料太阳光反射比
表5 显示,配方2 对于太阳的反射性能较高,其中所用的颜料为金红石型TiO2、双包覆微珠、中铬黄,且3 种有色颜料所占比例为: m( 双包覆空心微珠) ∶ m( 金红石型钛白粉) ∶ m( 中铬黄) =12∶ 9∶ 0. 2 时制备出的金色系外墙隔热涂料太阳光反射比为87. 1%.
3. 4 双包覆微珠的添加对涂料耐老化性能影响
按配方2 制备金色涂料,并与添加未包覆空心微珠的涂料进行对比试验,比较了两种涂料的加速老化性能( 见图3、图4) .
图3 两种涂料失光率随老化时间的变化
图4 两种涂料色差( △E) 随老化时间的变化
其中失光率为失光率= 100% × ( G t - G0) /G0 . ( 2)
式中: G0、G t分别代表老化前和老化时间t 时涂层的光泽.
由图3 可看出,添加双包覆空心微珠涂料与添加未包覆空心微珠涂料的老化失光率有共同的特征,即在老化前期,失光率快速达到约10%,而在后期,失光率变化缓慢,添加双包覆空心微珠涂料的失光率小于添加未包覆空心微珠涂料,并且即使在老化1 200 h 后,两者的失光率均仍小于14%,符合面漆的使用要求. 图4 显示添加双包覆空心微珠涂料经长时间老化后色差仍小于1. 0( 无变色) ,添加未包覆空心微珠涂料色差大于1. 0,但仍属于很轻微变色范围.
因此,添加双包覆空心微珠涂料的耐老化性能优于添加未包覆空心微珠涂料. 这主要是由于空心玻璃微珠表面涂覆物TiO2、Fe2O3及少量钛铁矿均为高温生成的稳定氧化物[17 - 18],增加了涂料的抗氧化性,并且TiO2及Fe2O3粒子均具有半导体的特性,属于纳米级别粒子,能够吸收太阳光可见波段的紫外线,从而延缓材料老化,提高耐候性.
3. 5 双包覆微珠的添加对涂料耐水性的影响
按配方2 的最优配比制备金色隔热涂料与添加未包覆微珠的涂料进行耐水性测试,结果见表6.
表6 添加双包覆空心玻璃微珠与未包覆空心玻璃微珠涂料耐水性能比较
由表6 可以看出,在相同的配方下,添加双包覆空心微珠的涂料试板耐水性能远远超过添加普通空心微珠涂料试板. 这是因为普通空心微珠由于没有经过处理,其吸水率相对较大,水分经由涂层更易进入涂膜内部,从而引起涂料的气泡,甚至脱落.用扫描电镜对在相同的工艺配方下,添加双包覆空心微珠及添加普通微珠的涂料,制备成同样厚度的涂层,观察其表观状态( 见图5、图6) .
图5 包覆后微珠涂层电镜照片
由图5 可以看到,添加双包覆空心微珠的涂层涂层结构相对致密均匀,空隙率小,而添加普通空心微珠的涂层( 见图6) 结构比较疏松,且表面粗糙,这可能是因为双包覆处理后的微珠具有较好的流动性和分散稳定性的原因,亲水性增强的原因.
图6 包覆前微珠涂层电镜照片
4 结论
( 1) 以双覆层包膜法在空心玻璃微珠表面包覆一层高光泽的TiO2薄膜,然后在其表面包覆一层Fe2O3有色物质着色,制备着色型空心玻璃微珠,能改善空心微珠在水性介质中的分散稳定性,并显著提高太阳光反射比. 对比结果显示分离后再包覆Fe2O3的方法其样品色泽及分散稳定性更好.
( 2) 单因素确定法得到双包覆空心玻璃微珠的掺量为10% ~ 15%时,能显著提高涂料的热反射率,与没有添加空心微珠的试样涂料相比,可提高17%左右.
( 3) 优化主要颜料双包覆空心玻璃微珠、金红石型钛白粉、中铬黄的配比,配制金色系热反射型隔热涂料,确定了隔热涂料的配方,3种颜填料配比为: m( 双包覆空心微珠) ∶ m( 金红石型钛白粉) ∶ m( 中铬黄) = 12∶ 9∶ 0. 2 时制备出的金色系外墙隔热涂料太阳光反射比高达87. 1%.
( 4) 涂料耐老化测试及耐水性测试结果显示,添加双包覆空心微珠涂料的失光率小于添加未包覆空心微珠的涂料,前者经长时间老化后色差仍小于1. 0( 无变色) ,后者色差大于1. 0,但仍属于很轻微变色范围. 添加双包覆空心微珠的涂料涂层结构相对致密均匀,空隙率小水分不易进入. 因此,添加双包覆空心微珠涂料的耐老化性及耐水性要优于添加未包覆空心微珠涂料.