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保温隔热花岗岩涂料的研制,以真石漆配方为基础,加入岩片和空心玻璃微珠
2020年02月04日    阅读量:2538     新闻来源:中网信息    |  投稿

0 引言

节能是我国的基本国策,建筑节能被列为国家十大节能工程之一。


目前,普遍推行的外墙外保温系统是行之有效的节能措施,由此也引发了外墙饰面材料的变革:以往被认为豪华装饰的天然大理石、花岗岩及瓷砖等重质材料,因自重(40 kg/m2)超过了外保温系统的承重能力而被弃用,而薄层外墙饰面涂料得到广泛应用。


其中由天然真石漆演变而来的涂抹花岗岩涂料,由于具有天然花岗岩清新自然、色彩典雅、形态逼真、生动活泼的质感和粘附力强、耐水、耐碱、耐候、环保、不燃、透气性好等特点而倍受青睐中国化工网okmart.com。但其导热系数高[约0.73 W/(m·K)],无保温隔热性,对外墙外保温系统仅有装饰和保护作用而无协同节能效果。


本文在传统真石漆的基础上,添加具有保温隔热功能的空心玻璃微珠和具有点缀效果的聚氨酯岩片,制备成保温隔热花岗岩涂料,除具有一般花岗岩涂料的特点外兼具一定的保温隔热性,与外保温系统有良好的相容性、匹配性和协同增效性。


1 实验部分

1.1 保温隔热花岗岩涂料的组成及其作用

保温隔热花岗岩涂料是一个多涂层的配套体系,由抗碱封闭底漆、保温隔热花岗岩中间层、防污自洁纳米溶胶罩光漆组成。

1.1.1 封闭底漆的组成及作用

封闭底漆的参考配方见表1。

封闭底漆的参考配方

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苯丙乳液+ 硅溶胶组成的有机- 无机复合封底漆,能在基层表面形成致密的高分子膜,阻止毛细管渗出的盐碱。硅溶胶中的纳米级SiO2 细粒子可以渗透到基层的毛细管和孔隙中,与混凝土基层中的Ca(OH)2 生成CaSiO3,堵塞孔隙,增强基层表面的强度和防水性能,阻断基层由于盐析、泛碱而引起的发花现象,提高中间涂层的附着力。

1.1.2 中间涂层的组成及作用

中间涂层的配方见表2。

中间涂层配方

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中间层是以保温隔热花岗岩涂料通过喷(或抹)涂形成的有一定厚度的主涂层,既保温隔热节能,又酷似斑斓多彩、纹理天成的天然花岗岩饰面石材,同时还具有一定的柔性、拒水透气性和优良的耐久性。


1.1.3 防污自洁罩光漆的组成及作用

罩光漆配方见表3。防污自洁罩光漆以自交联纯丙乳液为成膜物,以纳米超亲水光能水溶胶为添加剂,涂膜具有优异的耐水性、耐老化性、耐沾污性,且光泽度高、对中间层附着力好,保护性和装饰效果长久。

罩光漆配方

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普通硅丙乳液罩光漆虽然有一定的耐老化性和抗沾污性,但是终究涂膜太薄、耐久性较差,只能改善短期内的抗污性能。为了提高花岗岩涂层的长期耐沾污性,在罩光漆中再添加适量具有防污自洁功能的纳米超亲水光能水溶胶,其主要成分为光活性纳米TiO2,涂膜无色透明,透光率95%,不老化、不变色、不影响花岗岩涂层的质感外观;表面具有富集的TiO2 分子,在紫外光的催化下,在表面及空气中水分存在的情况下,表面的有机物产生氢氧基团,使表面具有超亲水性,与水的接触角小于10°,亲水性表面具有低带电性,与带电的浮游污染颗粒之间静电引力小,使其难以附着在涂膜表面,亲水性表面又具有憎油性,一些亲油性污染物也很难附着;即使有污染物附着在表面,纳米TiO2粒子在紫外光的催化下也能将有机或无机污染物分解或氧化,使其失去附着力,很容易被风吹走或被雨水冲洗掉。另外,纳米TiO2 还有杀菌防霉、净化空气、分解NOX、SOX 等有害物质的功能,具有环保优点。

1.2 生产工艺

封底漆、罩面漆的生产工艺比较简单,将配方中的原料依次加入搅拌罐中混合均匀即可。保温隔热花岗岩涂料的生产工艺流程见图1。

保温隔热花岗岩涂料的生产工艺流程

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1.3 性能检测

1.3.1 保温隔热性

(1) 导热系数按GB/T 20473—2006《建筑保温砂浆》检验。

(2) 表面温差试验:采用模拟方法将EPS 板薄抹灰外保温系统施工于墙体向阳面,规格3 m×3 m,其中1/2 面积抹涂保温隔热花岗岩涂料(标号1),另1/2 面积抹涂同一配方但不加空心玻璃微珠而加石英砂的普通花岗岩涂料(标号2),涂层厚度均为3 mm,在晴天午后2 时、气温35℃条件下,测定涂料样板1号和2 号的表面温度,二者之差即为模拟表面温差。

1.3.2 常规性能

按JG/T 24—2000《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》检测常规性能。

1.3.3 其他性能

柔韧性按美国ASTM D 522 标准检测;耐盐雾性按ASTM B 117 标准检测;透气性按欧盟标准ENISO 7783—2:1999 测试;拒水性按欧盟标准DIN EN1062—3:1998 测试。



2 结果与讨论

2.1 保温隔热花岗岩涂料的性能

保温隔热花岗岩涂料的性能检测结果见表4。

保温隔热花岗岩涂料的性能

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2.2 乳液的选择及用量对中间涂层性能的影响

用于外保温系统的饰面涂料必须与保温层相容,同时需要有一定的柔性,以便适应保护层因温度变化而引起的胀缩应力,防止涂层开裂。通常,乳液的Tg越高,以其制备的涂膜硬度越大、刚性越强,耐沾污性越好,然而却不适于做外墙外保温系统的饰面涂层,因为它不符合“逐层渐变,柔性释放应力”的规律。


适用于花岗岩涂料的乳液,应选择Tg 在20~30℃范围内的品种,且耐水性、抗水白性、耐老化性、耐沾污性好。本文选用无皂自交联纯丙乳液为粘结剂,其Tg 为20℃,MFT 为14℃,以其制备的涂料,涂膜具有刚柔并济、柔中带刚的特点。在配方中其他因素不变的前提下,只改变乳液的用量,考察其对保温隔热花岗岩中间涂层性能的影响,结果见表5。

乳液用量对中涂层主要性能的影响

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从表5 中可知:随着乳液用量的增加,花岗岩中间涂层的粘结性、耐水性、耐碱性、柔韧性相应提高,当乳液用量在20%~25% 范围内时,涂层的各项性能指标均达到或超过标准要求。

2.3 骨料的选择与级配对中间涂层性能的影响

用于花岗岩中间涂层的骨料要求强度高、颜色纯正、耐候、耐久、耐风化性好。可供选择的骨料有花岗岩、大理石、陶瓷器碎粒、汉白玉、白云石、石英砂、岩片等。本文为提高中涂层的保温隔热性能,又添加了空心玻璃微珠。

2.3.1 骨料级配对中间涂层性能的影响(表6)

由表6 可见:当粗骨料太多时(配方1),涂层的密实度差、外观粗糙,且施工困难;当细骨料太多时(配方4),涂层立体感差,装饰效果不好;只有当粗、细骨料的级配合理搭配时(配方3),才能达到涂层致密、立体感强、层次感丰富,且抹涂施工性好的目的。

骨料级配与涂层性能的关系

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2.3.2 空心玻璃微珠对中间涂层保温隔热性的影响

空心玻璃微珠是由特殊工艺制成的中空薄壁微粒,具有轻质、保温隔热、耐高低温、耐腐蚀、隔音、防辐射、吸水率低、电绝缘性强等优点。将适量空心玻璃微珠代替细骨料添加在花岗岩涂料中,不但可提高涂层的保温隔热性,而且还可以改善花岗岩涂层的纹理布局及致密性,增强层次感和立体感。


本文选用的空心玻璃微珠的堆积密度为280~300 kg/m3,粒度为80~120 目,导热系数为0.07 W/(m·K),光反射率80%~90%。空心玻璃微珠在骨料中的比例对花岗岩中涂层的密度、导热系数和热阻的影响见表7。

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表7 空心玻璃微珠添加比例与中涂层的密度、导热系数和热阻的关系


空心玻璃微珠添加比例与中涂层的密度、导热系数和热阻的关系

由表7 可知:随着空心玻璃微珠在骨料中比例的提高,中涂层的表观密度和导热系数λ 相应降低、热阻R 提高。当空心玻璃微珠的添加量达到20% 时,与未加玻璃微珠的涂层相比,密度降低76%,导热系数降低了2.87 倍,保温隔热性大幅提高。


空心玻璃微珠外壳为坚硬的玻璃质,对光热的反射率达80%~90%,是制备热反射隔热涂料的重要功能性填料。在试验条件下,空心玻璃微珠在骨料中的添加比例与中涂层表面温度的关系见表8。

空心玻璃微珠用量对表面温度的影响

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从表8 中可知:随着骨料中空心玻璃微珠用量的提高,模拟试验样板的表面温度随之下降,当其添加量达到20% 时,试验样板与对照样相比,表面温度下降了11.5℃。其机理是:当空心玻璃微珠用量少时,大部分微珠填充于粗骨料的空隙中,因而失去了反射太阳光的能力,当其用量增加到一定水平后,填充空隙后的多余微珠独立分散于涂层中,可以发挥对阳光的反射作用,从而使涂层表面对太阳辐射热的吸收量减少,表面温度降低,向内部传导的热量减少,起到隔热降温、降低制冷能耗的作用。


3 结语

以传统真石漆为基础演变而成的保温隔热花岗岩涂料,不但形态逼真、立体感强,而且还具有高装饰性、高耐久性、高抗污染性。将空心玻璃微珠替代部分细骨料,加入花岗岩中间涂料中,可赋予花岗岩涂料阻隔性保温隔热和反射性隔热双重功能;


将自交联纯丙乳液与防污自洁纳米溶胶复合作为罩面漆喷涂于花岗岩中间涂层上,形成透明的超亲水性、光能自洁薄膜,具有长效防污染效果。制备的保温隔热花岗岩涂料还具有粘附力强、耐水、耐碱、耐盐雾、耐候、环保、不燃、透气、柔韧性好及净化空气、防霉杀菌等特点,非常适用于外墙外保温系统的饰面涂装。


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