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太空反射绝热涂料,介绍了利用国产原材料开发出的薄层隔热保温新材料-- 太空反射绝热涂料的设计原理
2020年02月05日    阅读量:    新闻来源:中国资讯网 ChinaNews360.com  |  投稿

1 概 述

我国传统的保温材料是以提高气相空隙率、降低导热系数和传导传热为主。纤维类保温材料在使用环境中要使对流传热和辐射传热升高, 必须有较厚的履层; 型材类无机保温材料要拼装施工, 存在接缝多、影响美观、防水性差、使用寿命短等缺点。


20 世纪90 年代, 美国国家航空航天局(NASA) 的科技人员为解决航天飞行器的传热控制问题而开发了一种太空绝热瓷层( T herma-Cover) , 这种材料是由一些悬浮于惰性乳胶中的微小陶瓷颗粒构成涂料在线coatingol.com


主要表现为: 高反射率、高辐射率、低导热系数、低蓄热系数等热工性能, 具有卓越的隔热功能, 但价格昂贵( 20 美元/ kg) 。针对这种情况, 太空反射绝热涂料借鉴国外产品的技术思路, 结合国情摸索攻关, 率先推动了隔热保温技术向高效、薄层、隔热节能、装饰防水一体化方向发展。

 

2 产品设计机理

太阳能绝大部分处于可见光和近红外区, 即( 400~ 1 800) nm 范围, 在该波长范围内, 制得的涂膜反射率越高, 涂层的隔热效果就越好。因此通过在涂层中采用被誉为空间时代材料的极细中空陶瓷泡, 由中空陶瓷泡多级组合排列制得的涂膜, 首先反射太阳热; 同时在涂膜中形成导热系数极低的气相微孔层, 由于微孔内的空气分子不能对流, 也不能像一般静止空气中的空气分子那样进行布朗运动, 则可有效降低辐射传热和对流传热, 从而阻隔热量的传递。


这样通过强化反射太阳热和对热传递的显著阻抗性, 达到降低物体表面的热平衡温度。经大连等有关单位的试用表明, 该涂料可使屋面温度最高降低20º c, 室内温度降低( 5~ 10)ºc , 隔热效果显著。

 

3 原料筛选优化

3.1 成膜基料的选择

该涂料首先选择对人和环境达到" 零"危害程度的水溶性成膜基料; 同时根据室外场所温差大、气候多变的特点, 选用了具有优异的耐热、耐候、耐腐蚀和防水性能的硅丙乳液和水性氟碳乳液。

3.2 功能填料的筛选

功能填料是直接影响太空反射绝热涂料绝热性能的关键原料。为了使涂料具有优越的隔热保温性能, 必须选择质轻、低导热、球型率高和较高强度及良好化学稳定性的中空材料, 而且材料表面要经过特殊改性处理, 有利于在基料中的分散性。功能填料的筛选研究主要是选择具有良好反射性与辐射性的材料, 微观结构材料内部中空, 表面光洁, 微粒大小均匀, 导热系数低, 对太阳热反射率高, 热屏障性好。

3.3 助剂的筛选

助剂是涂料不可缺少的组成部分, 能改善涂料的相关性能。需要对涂料的成膜助剂、分散剂、润滑剂、消泡剂、增稠流变剂等多种助剂的类型配方用量和添加顺序进行选择研究, 保证涂料体系的匹配性和施工稳定性。太空反射绝热涂料是外用涂料, 保持外观清洁, 对隔热保温和装饰性来说十分重要, 为提高涂膜的耐沾污性, 在配方设计时还引入了有机硅助剂, 降低涂膜表面张力而提高憎水性, 涂层具有显著的荷叶疏水效果。

 

4 产品性能指标

该涂料从成膜基料选择、功能填料和体系配套助剂的筛选及配方优化等方面进行了综合研究。确定产品配方, 进行小试和中试。产品经国家计量和建材权威单位检验, 所测项目性能参数与我国引进

的美国太空绝热瓷层涂料检验参数参照对比见表1。

产品性能指标

太空反射绝热涂料,介绍了利用国产原材料开发出的薄层隔热保温新材料-- 太空反射绝热涂料的设计原理 中国资讯网,ChinaNews360.com

由表1 对比可知, 该涂料的性能指标达到或超过国外同类产品的技术水平。

 

5 系列化产品

加快研究开发、不断推出新品是当今涂料行业持续发展的主流。太空反射绝热涂料现已研究成功水性硅丙型、水性氟碳型和织物专用型等三个种类, 以满足不同使用场所的需要。水性硅丙型引入了特殊有机硅官能单体, 具有超耐洗擦、耐沾污和疏水性能; 水性氟碳型产品中F - C 键的键能大,致密性好, 显示出超长的耐久、耐候和耐腐蚀性能。水性硅丙型和水性氟碳型可应用于建筑屋顶和外墙、粮库、冷库、仓库、集装箱、储罐、管道、船舶以及露天工业设施等场所。织物专用型绝热涂料是以无纺布、涤纶布、腈纶布、全棉布、涤棉混纺布、尼龙布等织物为基材经交联成膜而制得的涂层, 产品手感柔软, 持久耐用, 附着力强。可用于制作民用军用反射绝热苫布、蒙布、盖布、帐篷、遮阳布、窗帘布等。

 

6 产品施工工艺

太空反射绝热涂料的施工工艺与普通涂料的施工工艺基本相同, 因为是以水为分散介质的涂料,所以施工时要考虑环境温度, 一般不低于5ºc 。根据需要达到的绝热效果选择使用厚度, 第一层厚度应小于0.3mm, 以后每层的厚度应为( 0.3~ 0.5)mm。多层施工时, 必须在前一层完全干燥后方可进行, 逐层施工直至需要的厚度, 一般不宜超过2mm。可采用刷涂、滚涂和高压无气喷涂。


7 开发前景

建筑隔热保温是节约能源、提高居住环境和使用功能的一个重要方面。建筑能耗在人类整个能源消耗中所占比例一般在30% ~ 40%, 且其中绝大多数是采暖和空调的能耗, 故建筑节能意义重大。作为一种新型的隔热保温材料, 太空反射绝热涂料因经济、使用方便和隔热效果好等优点而越来越受到人们的青睐, 发展前景乐观, 将有望引起涂料市场和隔热材料应用领域的拓展。


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