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复合型反射隔热涂料的制备与性能研究,采用红外高反射率的空心玻璃珠(B L Z)和彩色空心陶瓷珠(T C Z)制备得到复合型建筑反射隔热涂料,中国资讯网,ChinaNews360.com
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复合型反射隔热涂料的制备与性能研究,采用红外高反射率的空心玻璃珠(B L Z)和彩色空心陶瓷珠(T C Z)制备得到复合型建筑反射隔热涂料
2020年02月05日    阅读量:1555    新闻来源:中国资讯网 ChinaNews360.com  |  投稿

0 引 言

建筑热反射型隔热涂料具有优异的隔热保温功能,是当今建筑节能材料的研究热点。随着建筑隔热涂料的大力推广,开发经济、方便和隔热效果良好的建筑反射隔热涂料对社会节能具有重大的现实意义。关于反射型隔热涂料的研究报道较多涂料在线coatingol.com


阻隔型隔热涂料、反射型隔热涂料和辐射型隔热涂料都存在其优缺点,在研究与看法过程中,可以将它们综合起来,充分发挥各自的特点,进行优势互补。目前,随着研究开发的不断深入,技术工艺的不断成熟,集3种隔热功能为一体的高效薄层隔热防腐一体化的水性隔热涂料将成为未来隔热涂料研究的主要方向[1-4]。


本文采用空心玻璃珠(B L Z)与彩色空心陶瓷珠(T C Z)复合制备得到具备优异反射隔热效果、良好耐沾污性能和易于配色的反射隔热涂料,并讨论了各组分对涂层隔热效果的影响。

 

1 试验部分

1.1 试验原料与试验仪器

1.1.1 原料

纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、空心玻璃微珠、彩色陶瓷珠、二氧化钛、硅藻土、滑石粉、重质碳酸钙、成膜助剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂等。

1.1.2 试验仪器

S D F400型分散研磨机、T G2704型普通天平、34970A型Agilent数据采集仪、Brookfield黏度计等。

1.2 配方及制备工艺

1.2.1 配方(见表1)

建筑反射隔热涂料配方

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1.2.2 制备工艺  

按配方将水、润湿剂、分散剂、消泡剂、丙二醇等在容器中搅拌混合均匀;在慢速搅拌下,加入金红石型氧化钛、重质碳酸钙、硅藻土和滑石粉等颜填料,高速搅拌20 m i n后,检测细度,要求细度小于40μ m。达到细度要求后,依配方在慢速搅拌下将乳液、成膜助剂和消泡剂等加入到已分散好的颜料分散液中;搅拌均匀后,在低速状态下,缓慢添加空心玻璃珠和陶瓷珠粉料,搅拌该混合体系,直至分散均匀,然后添加余量水。


1.3 隔热性能试验方法

1.3.1 反射涂层的反射隔热效果测试

本试验采用如图1所示的隔热装置对反射涂层进行隔热效果表征。隔热测试按照J G / T 235-2008进行,测量空白纤维增强硅酸钙板和涂有薄层反射隔热涂料硅酸钙板的背面温度和其对应箱体内空气温度,并用非接触测温仪测量空白板和涂有样品硅酸钙板的上表面温度。


先对纤维增强硅酸钙板进行表面处理,再进行涂膜,将所制备的涂料均匀涂布于纤维增强硅酸钙板基材上,干膜厚度约为0.5 μ m,然后用自制隔热仪测试隔热效果。照射光源按照J G / T 235-2008选取,为275 W红外灯,保持红外灯底端与隔热样板距离为30 c m ;将样板用密封胶密封于隔热装置开口端。所有隔热测试均在恒温恒湿条件下进行,温度(25±2) ℃,湿度55%±2%。

隔热测试装置示意图

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1.3.2 反射涂料的基本性能测试  

根据J G / T 235-2008要求,反射隔热涂料需参照G B / T9755-2001对其基本性能进行检测,用以考察涂料的使用性能。

 

2 结果与讨论

2.1 时间对涂料隔热性能的影响

图2为外表面附有不同涂料样品的硅酸钙板内表侧温度随时间变化的测试曲线。

隔热效果随时间的变化

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由图2可知,内表侧温度随着时间延长而逐渐升高,当时间为100 m i n时达到动态平衡;空白板的平衡温度为50 ℃,0593为一种普通涂料,其平衡温度为43.4 ℃,在其中加入3%和6%空心玻璃珠的平衡温度分别为41.3 ℃和38.9 ℃。


可见,空心玻璃珠能有效增强涂料的隔热性能。本文此后提到的隔热温差特指样板内侧表面平衡温度与对应空白板内侧表面平衡温度的差值。



2.2 乳液对涂料隔热性能的影响

图3为不同乳液种类对隔热涂层的隔热效果的影响曲线,乳液主要为纯丙乳液、苯丙乳液和硅丙乳液。由图3观察可知,乳液的种类对涂层隔热性能影响较小,隔热温差大约14 ℃;但随着乳液含量的增加,涂层隔热性能逐渐增强,增强幅度越来越小,温差约为4 ℃。


苯丙乳液涂层最大温差为14 ℃,纯丙乳液涂层为14.6 ℃,硅丙乳液涂层为15 ℃;由于纯丙乳液折射系数较低,不含吸热基团,涂层的隔热性能较好,且纯丙乳液耐候性好。综合考虑各影响因素,本试验反射隔热涂料制备选用纯丙乳液。

不同乳液种类对涂层隔热效果的影响

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2.3 颜料对涂料隔热性能的影响

据文献报道[3],颜料折射系数越高,涂膜的反射率也越高,相同条件下涂膜表面温度也越低,即能提高涂料的隔热效果。在白色颜料中,金红石型钛白粉折射指数最高,因而本试验采用金红石型钛白粉制备反射隔热涂料。


由图4分析可知,随着钛白粉含量的增加,涂层的隔热温差逐渐增大;当含量为20%时温差达到15 ℃,且增大趋势减缓。综合成本因素,本试验确定钛白粉含量为20%。

钛白粉含量对涂层隔热效果的影响

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2.4 其他颜填料对涂料隔热性能的影响

硅藻土和滑石粉等填料折射率相当低,不直接散射光,但用作体质颜料可提高二氧化钛的散射效率,并且在“大气窗口”波段(8~13 μ m)内存在较强辐射散热能力[9]。采用硅藻土和滑石粉辅助钛白粉制备反射隔热涂料,具有优良的隔热性能,且产品成本较低。

体质颜料含量对涂层隔热效果的影响

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从图5观察可知,随着填料的增加,涂层隔热温差逐渐增加,当填料含量为12%时,温差达到14.6 ℃;继续增加填料含量,隔热温差有降低趋势。根据文献可知[5],P V C(颜基比)是影响涂层隔热性能的重要因素。当P V C较低时,随着其不断增大,涂层隔热性能逐渐提高。当颜填料含量继续增加到40%时,树脂无法完全包裹颜填料或填充其间隙,涂层中将出现空隙与缺陷,涂层隔热性能逐渐下降。综合上述各因素,填料添加量为12%、P V C为40%时,涂层具有较好的隔热效果。


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