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新型建筑太阳热反射涂料的制备,太阳热反射涂料涂装于建筑物表面可以有效地降低建筑物表面温度
2020年02月05日    阅读量:1687    新闻来源:中网信息 ChinaNews360.com  |  投稿

0 引言

2011 年7 月19 日,国务院公布了《“十二五”节能减排综合性工作方案》,明确在建筑等四大领域“十二五”期间节能减排工作的总体部署。节能涂料用于建筑物表面可以有效地降低建筑物表面及内部的温度,并能缓解建筑物表面温度变化,对建筑物有良好的保护作用。


节能涂料属于功能性建筑涂料,按其节能原理的不同可分为阻隔型、辐射型、反射型节能涂料,3 种涂料的隔热机理不同,性能特点、应用场合及节能效果也不相同[1]涂料在线coatingol.com


反射型节能涂料主要通过对太阳热的反射降低表面温度,达到节能目的。目前反射型节能涂料大部分为丙烯酸涂料,随时间变化,丙烯酸涂料的耐沾污性缺点便显现出来,一般3 年内反射效果将降低50%,在部分空气污染严重的城市,不到2 年反射效果会降低50%。本文重点进行氟碳与丙烯酸节能涂料的耐沾污性能对节能效果的影响及耐人工老化性能的比较,并优化颜填料,制备了耐沾污性优异的反射型节能涂料。


1 试验

1.1 主要原材料及仪器设备

氟碳乳液:分别来自国内外3 个厂家;R902 金红石型二氧化钛:杜邦公司;空心玻璃微珠:VS5500,美国3M 公司;陶瓷微粉:W410,美国3M 公司;重钙:CC-800,江西广源;高岭土:HY-T-80,山西正阳;滑石粉:800 目,北京科兰粉体有限公司;助剂:工业级,均为市售。

QWX-涂层耐沾污试验机、ATLAS-Ci4000 氙灯老化箱、WRNK-010 针状触点温度探测仪、SF04 高速砂磨搅拌机、C84-III 反射率测试仪、STM-IV 斯托默黏度计、JA2003A 电子天平、自制测温装置。

1.2 热反射涂料的基本配方(见表1)

新型建筑太阳热反射涂料的基本配方

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1.3 热反射涂料的制备工艺流程(见图1)

热反射涂料的制备工艺流程

按图1 将一定量去离子水及各种助剂加入到研磨机的搅拌罐中预分散,然后加入填料,高速搅拌得到浆料。向浆料中加入乳液及增稠剂,在电动搅拌机作用下低速搅拌,过滤后得到太阳热反射涂料。

1.4 隔热性能测试方法

隔热性能测试装置参照JG/T 235—2008《建筑反射隔热涂料》中6.6 自制,测试装置如图2 所示。

自制隔热测温装置示意

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隔热性能测试的基板为纤维增强硅酸钙板,试板尺寸为360 mm×360 mm×5 mm,测试时放置在加热灯垂直距离30 cm处,涂有涂层的试板面向外,将WRNK-010 针状触点温度探测仪放置试板的内测。测温时保持外界环境温度一致,每隔一定时间记录测试温度,当温度恒定不变时停止记录[2]。


2 结果与讨论

2.1 乳液的选择

为了保持反射型节能涂料的反射效果,选择的树脂必须具有超强的耐沾污性和耐候性[3]。本文选择了丙烯酸乳液及国内外3 个厂家的氟碳乳液(分别为国内1、国外1 和国外2),按照表1 的基本配方制备了热反射涂料,并测试了涂料的耐沾污性能,结果见表2。

不同乳液制备的热反射涂料的耐沾污性

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由表2 可以看出,氟碳乳液的耐沾污性能均优于丙烯酸乳液。氟碳树脂中氟原子电负性最高,氟碳键能比其它化学键能大,键距最短,氟原子紧密地包围着碳碳主键,形成一个螺旋的结构,不宜被化学介质破坏;氟原子遮蔽了碳碳键之间的正电效应,使它具有非常小的聚合能和低表面张力,使氟碳树脂具有耐沾污的性能。同时,3 个厂家的氟碳乳液的耐沾污性能也略有差别,原因在于氟碳的含量不同,国外2 氟碳乳液的氟含量最高(20%),因此耐沾污性能也最好。

2.2 功能填料的选择

反射节能涂料主要是通过对太阳光的反射达到节能目的,太阳光热能量分布为紫外光5%,可见光45%,近红外50%[4]。本文比较了3 种热反射粉体在不同光区的平均反射率(见表3)。

添加不同功能填料涂层的紫外-可见-近红外反射率

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由表3 可以看出,金红石钛白粉的近红外平均反射率和可见光平均反射率与陶瓷微粉相差不多,在紫外光平均反射率虽然最低,但是紫外光能量只占到5%,综合价格因素,本文选择金红石型钛白粉。

2.3 颜基比的优化

合理的颜基比不但赋予涂料优异的理化性能,而且可以将成本降到最低[5]。本文选择了5 种比例的颜基比进行对比试验,主要考察它们对耐沾污性能和隔热温差的影响,结果见表4。

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颜基比对涂料性能的影响

由表4 可以看出,当颜基比大于0.625 时,耐沾污性能下降;隔热温差却随着颜基比的增大而升高。主要原因可能是,当颜料较少时,乳液能够将颜料全部包覆,颜料颗粒直接充满乳液,此时耐沾污性能只取决于乳液本身,但是当颜料不断增大时,乳液不能完全包覆颜料颗粒,使部分颗粒暴露出来,此时耐沾污性能取决于乳液本身和颜料的暴露程度,所以耐沾污性能下降。


另一方面,隔热温差主要取决于颜填料对太阳热的反射,随着颜料的增加,在一定范围内,反射更多的太阳热量,隔热温差增大。综合耐沾污性能及隔热温差,本文确定颜基比为0.625。



2.4 耐沾污试验前后的隔热效果比较

将制备的氟碳节能涂料与美国某厂家的丙烯酸节能涂料进行了耐沾污前后的隔热效果比较,耐沾污试验按JG/T235—2008 中规定的方法进行。氟碳节能涂料和丙烯酸节能涂料耐沾污前后温箱几何中心的温度变化曲线分别见图3、见图4。

氟碳节能涂料耐沾污试验前后的温度变化曲线

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丙烯酸节能涂料耐沾污试验前后的温度变化曲线

由图3、图4 可以看出,氟碳热反射涂料耐沾污试验前后温度最大变化为1~2 ℃,丙烯酸热反射涂料温度最大变化为4~5 ℃,说明氟碳热反射涂料较丙烯酸热反射涂料有更持续的反射隔热效果。


2.5 耐人工老化性的比较

将制备的氟碳节能涂料与美国某丙烯酸节能涂料进行耐人工老化性比较。试验结果表明,经2000 h 人工老化后,氟碳节能涂料无异常,而丙烯酸节能涂料出现气泡(分别见图5、图6)。

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氟碳涂料2000 h 耐老化试验结果

丙烯酸涂料2000 h 耐老化试验结果

由图5、图6 可以看出,自制的氟碳节能涂料与美国某丙烯酸节能涂料相比具有更优异的耐老化性能。


2.6 太阳热反射涂料的性能

经测试,自制氟碳热反射涂料的性能符合JG/T 235—2008 标准要求。测试结果见表5。

热反射涂料的性能测试结果

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3 结语

(1)比较了丙烯酸乳液及国内外3 个厂家的氟碳乳液,结果表明,氟碳热反射涂料的耐沾污性均优于丙烯酸热反射涂料,且与氟含量有关。

(2)比较了氟碳热反射涂料与丙烯酸热反射涂料耐沾污试验前后的节能效果,表明氟碳热反射涂料较丙烯酸热反射涂料在耐沾污试验后有更大节能优势。氟碳热反射涂料耐沾污试验前后温度最大变化为1~2 ℃,丙烯酸热反射涂料温度最大变化为4~5 ℃。

(3)自制的氟碳热反射涂料的性能符合JG/T 235—2008标准要求,耐沾污性和耐老化性优异,性价比高,具有一定的竞争力。


郭岳峰,陈铁鑫,杨斌,黄逸柳

(北京东方雨虹防水技术股份有限公司,北京101309)


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