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新型太阳热反射涂料的组成与性能研究,新型隔热填料中空微珠的添加量为20%时具有明显的隔热降温效果,中国资讯网,ChinaNews360.com
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新型太阳热反射涂料的组成与性能研究,新型隔热填料中空微珠的添加量为20%时具有明显的隔热降温效果
2020年02月04日    阅读量:881    新闻来源:中国资讯网 ChinaNews360.com  |  投稿

轻质燃料油在运输、储存和使用过程中存在着比较严重的蒸发损耗。因此,采取有效措施降低油品的蒸发损耗意义重大,本文从控制油罐受热温度的升高出发,综合考虑各种隔热涂料的隔热降温效果,从最大限度满足对可见光和近红外光的高反射和对热红外线的高辐射出发。


对颜填料的使用性能与隔热降温效果、太阳热反射性能进行了实验研究,研制出了一种经济效益好、性能稳定、操作简单方便的新型太阳热反射涂料,以作为现有金属油罐的隔热涂料,降低金属油罐的受热升温,达到降低油品蒸发损耗的目的涂料在线coatingol.com


1 太阳热反射涂料隔热性能实验研究

为降低内部温度而使用的太阳热反射涂层应满足对可见光和近红外光的高反射和对热红外线的高辐射[1]。而太阳热反射涂层的热反射率主要取决于颜填料以及所选用的树脂[2]。太阳热反射涂料是要降低物体的表面温度,所以组分对可见光和近红外光的吸收也越小越好,同时,为减少太阳光透过,组分对太阳光应有尽可能大的散射。


1.1 中空微珠使用性能与隔热效果研究

隔热中空微珠通常以分散的聚合物微粒为基础,大小均匀,根据中空微珠不同等级,其最大直径为60~80 目。常见隔热微珠是苯乙烯和不饱和聚酯的共聚物,微珠中含有封闭的小孔或“微泡”,这些小孔或微泡在中空微珠总体积中占有很大的比例,微孔大小不一,但平均直径约为0.6~1 μm,微孔中含有空气。在涂料配方设计过程中,隔热微珠的使用与微孔技术的使用相同,常用隔热微珠浆料代替粗体质颜料,用细体质颜料调节PVC(颜料体积浓度)到需要的水平。隔热微珠质量分数为15%~30%,细体质颜料质量分数为25%~35%,PVC质量分数为45%~70%。

1.1.1 中空微珠含量对涂料性能影响

不同含量中空微珠对涂层性能的影响见表1。

新型太阳热反射涂料的组成与性能研究,新型隔热填料中空微珠的添加量为20%时具有明显的隔热降温效果 中国资讯网,ChinaNews360.com

表1 不同含量中空微珠对涂层性能的影响

不同含量中空微珠对涂层性能的影响


从实验中可以得出以下结论:中空微珠具有非常明显的消光作用,随着中空微珠质量分数的增加,涂层的光泽显著下降,质量分数超过10%以后,涂层基本失去光泽。中空微珠质量分数<10%,反射率随其含量增加而增加;当中空微珠质量分数>5%以后,反射率逐渐下降,当质量分数达到20%以后,涂层发射率与醇酸树脂发射率基本相同。


1.1.2 中空微珠粒径对涂料性能影响

不同粒径中空微珠对涂层性能的影响见表2。

新型太阳热反射涂料的组成与性能研究,新型隔热填料中空微珠的添加量为20%时具有明显的隔热降温效果 中国资讯网,ChinaNews360.com

不同粒径中空微珠对涂层性能的影响

从实验中可以得出以下结论:中空微珠的粒子直径对涂料常规性能没有明显的影响,但对涂层的光学性能影响显著。随着其粒子直径的减小,涂层的反射率下降明显。因此,选取200 目左右的中空微珠常规性能和施工性能最好。

1.1.3 中空微珠降温效果实验研究

实验设备:台灯5 个,100 W 灯泡5 个,纸筒5 个,要求内壁光滑且为白色,长度约为35 cm,红外测温仪1 套。

灰浆配方(质量分数):钛白粉:15%~18%;炭黑粉:1.2%;铁黄粉:0.4%;铁蓝粉:0.2%;醇酸树脂:80%;溶剂适量。

铝粉形态:漂浮型,粒子直径为50μm。

中空微珠:200 目。

从表3 中可以看出,中空微珠和铝粉均具有一定的隔热效果,在外表面上,添加了中空微珠和铝粉的灰色涂层比单纯的灰色涂层温度降低约9~11 ℃;从隔热的效果上看中空微珠的隔热效果要明显优于铝粉的隔热效果,同时添加了铝粉和中空微珠的灰色涂层隔热效果更好一些。

100 W 灯泡照射下不同涂层外表面温度

1.1.4 中空微珠对涂料光学性能影响实验研究

表4 不同含量中空微珠对涂层光学性能的影响

不同含量中空微珠对涂层光学性能的影响

新型太阳热反射涂料的组成与性能研究,新型隔热填料中空微珠的添加量为20%时具有明显的隔热降温效果 中国资讯网,ChinaNews360.com


从表4 中可以看出,随着中空微珠含量的增加,涂层的反射率显著下降。中空微珠对涂料的发射率也有一定影响,但效果并不显著。当中空微珠的含量<15%时,涂层的发射率几乎不变;中空微珠的含量>20%时,涂层的发射率仅比未添加中空微珠的涂层的发射率降低0.07。通过实验研究可以认为中空微珠是一种性能优良的隔热填料,不会影响涂料的常规使用性能,不会增加涂料的表面发射率,具有明显的消光作用且隔热效果显著。在实际应用中,中空微珠的最佳粒径为200 目左右,最佳用量不超过20%。

1.2 金属颜料铝粉太阳热反射性能研究

光学研究表明,不透明体的反射率越高,发射率就越低。因此,只要研究涂料的反射率和发射率,就可以近似判断涂料太阳热反射性能的好坏。有较高反射率的金属是太阳热反射涂料中最常用和最重要的颜料种类。在几种金属颜料中,铝粉的发射率最低,即其反射性能最好;制成涂料后还原铁粉末的发射率最低[3]。所以铝粉和还原铁粉都是一种很好的太阳热反射涂料用颜料。

1.2.1 铝粉粒径对涂层各种常规性能影响试验研究

灰浆配方(质量分数):钛白粉:15%~18%;黑粉:1.2%;铁黄粉:0.4;铁蓝粉:0.2;醇酸树脂:80%;溶剂适量;铝粉形态:漂浮型。

由图1 实验数据可以得出以下结论:

(1)铝粉粒径越小,粒子吸附现象越严重,涂料的喷涂性能越差,施工性能越差。

(2)铝粉粒径对于涂层的60 度光泽有一定的影响,随着铝粉粒径的减小,涂层的表面光泽增加,但是增加的幅度不是很明显。

(3)铝粉粒径为50μm 时反射率最高,即发射率最低,太阳热反射性能最好。因此铝粉的粒子直径应选为50~70μm,以50μm 最佳。

发射率与铝粉粒径的关系

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1.2.2 铝粉形态对涂层各种性能影响实验研究

灰浆配方(质量分数):钛白粉:15%~18%;黑粉:1.2%;铁黄粉:0.4;铁蓝粉:0.2;醇酸树脂:80%;溶剂适量。

从表5 实验数据中可以得出以下结论:

铝粉的形态对于涂层的反射性能没有显著的影响,相同粒子直径漂浮型铝粉所形成的涂层比非漂浮型铝粉所形成的涂层的发射率低0.02~0.03 左右,光泽和反射率均低2~4 个单位。

表5 不同形态铝粉的光泽、反射率和发射率

不同形态铝粉的光泽、反射率和发射率

注:涂料配方,灰浆+30%铝粉系列

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1.2.3 铝粉含量对涂层各种性能影响实验研究

从表6 实验数据中可以得出以下结论:

(1)随着铝粉含量的增加,涂层的光泽和发射率均显著下降,而涂层其它的常规性能没有变化,即使铝粉含量达到40%,涂层的常规性能仍可以满足隔热涂料的要求。但当铝粉的含量超过45%以后,涂料的施工性能变差,涂层的各项常规性能下降。

(2)在涂料应用中,当铝粉的含量超过一定范围之后,使反射率增高和发射率下降的作用就减弱了,而且过高的铝粉含量不利于涂料的使用性能。因此,铝粉的含量以25%~30%为宜,最大

不超过40%。

铝粉含量与涂层光泽、反射率和发射率的关系

注:涂料配方,不同含量铝粉+ 醇酸树脂

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2 结论

(1)中空微珠是一种性能优良的隔热填料,在涂料中具有明显的消光作用,当其粒子直径>200 目,在涂料中的含量≯20%时,对涂料的附着力、冲击强度等各项使用性能指标没有明显的影响,对涂料的发射率也基本没有影响。因此,中空微珠具有良好的隔热效果,选用200 目的中空微珠制成的灰色涂层(中空微珠含量为20%)在100 W 灯泡的照射下可降温9~11 ℃。

(2)铝粉是一种太阳热反射涂料用金属颜料,粒径为50~70μm 漂浮型铝粉具有良好的反射性能,在不影响铝粉隔热涂料使用性能的情况下,铝粉的最大含量不宜超过40%。


新型太阳热反射涂料的组成与性能研究*

费凡1,倪邦庆1,佟丽萍2

(1. 江南大学化工与材料学院,江苏无锡214122;2. 徐州空军学院航空油料系,江苏徐州221000)


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