返回顶部
返回首页
返回首页
欢迎访问  中国行业资讯网   | 今天是   
中国行业资讯网全新改版进行中!
反射隔热涂料的配方对比研究,反射隔热涂料制备中通过不同丙烯酸乳液的混拼,中国资讯网,ChinaNews360.com
home 您现在的位置: 首页 >精细化学品>产品资讯 > 详细信息
反射隔热涂料的配方对比研究,反射隔热涂料制备中通过不同丙烯酸乳液的混拼
2020年02月05日    阅读量:1810    新闻来源:中国资讯网 ChinaNews360.com  |  投稿

0 引 言
建筑保温隔热是节约能源、提高建筑物居住和使用功能的一个重要方面。建筑能耗在整个能源消耗中所占比例一般在30%~ 40% ,且其绝大多数是取暖和降温的能耗。节约能源、降低能耗、提高经济效益是科学研究和技术开发的基本目标之一 涂料在线coatingol.com


在原有的装饰、保护、防腐等功能的基础上,使涂层具有保温功能。目前,外墙保温技术向高效、薄层、隔热、防水、外护一体化方向发展,关于反射隔热涂料的研究也不断深入。据报道改性丙烯酸醇酸树脂、聚氨酯改性氯丙树脂 、马来酸二丁酯乙酸乙烯共聚物、硅丙树脂 或水稀释型丙烯酸树脂。


等都可以用作成膜物质来制备隔热涂料,它们是外墙乳胶涂料的主要基体,对涂膜的最终性能起主导作用。事实上,不同的乳液聚合物化学组成和微观结构均不一样,其性能也有较大差异,采用不同性能的乳液混拼,优势互补,是外墙涂料用乳液聚合物改性最简便易行的途径,也是最常用的技术手段。


Et本关西涂料公司 曾系统研究了不同乳液混拼体系在水性涂料中的应用,结果表明适宜的混拼体系是水性涂料改性的有效方式。然而,由于国内隔热功能涂料的开发还处于起步阶段,针对涂料中基料的混拼及其相容性的研究与应用比较少。因此,为了改善耐沾污性并降低成本,本试验采用透明性好、折射系数较低的纯丙乳液和硅丙乳液混拼,以期获得具有良好特性的外墙隔热涂料。

1. 实 验
1.1 原材料
基料主要选择德国巴斯夫有限公司生产的S一400纯丙乳液、汉高公司生产的NaPoly一4700纯丙乳液和北京东联化工有限公司生产的BF一300硅丙乳液,性能见表1。颜填料有超细空心玻璃微珠、金红石型二氧化钛、高岭土和滑石粉等;助剂主要有润湿分散剂、消泡剂、增塑剂和成膜助剂等。
反射隔热涂料的配方对比研究,反射隔热涂料制备中通过不同丙烯酸乳液的混拼 中国资讯网,ChinaNews360.com
1.2 涂料制备
按表2配方称取各种物料,在低速搅拌下依次加入蒸馏水、润湿分散剂、适量消泡剂和成膜助剂等充分混合均匀,然后添加二氧化钛和高岭土等颜填料,高速搅拌30min,使粉体粒子在高剪切速率作用下分散成原级粒子,并达到分散稳定状态。接着将调制好的颜填料色浆缓慢加入到乳液中,再低速搅拌30~40min。为了避免过高的转速破坏微珠的空心结构,使其失去隔热反射能力,空心玻璃微珠最后在低速状态下加入到分散液中,搅拌过程中滴加剩余消泡剂,并调到合适的黏度,过滤,出料。本试验分别制备了2种涂料体系来进行性能比较,一种是以纯丙S一400和硅丙BF一300乳液为基料的反射隔热涂料,另一种是以纯丙NaPoly一4700和硅丙BF~300乳液为基料的反射隔热涂料。
反射隔热涂料的配方对比研究,反射隔热涂料制备中通过不同丙烯酸乳液的混拼 中国资讯网,ChinaNews360.com
1.3 试验仪器
DXLL一10000电子拉力机,拉伸性能按GB/T 16777—1997中规定进行测试。根据JG/T 235-2008隔热温差检测装置如图1,其中测温箱是由3 cm 厚导热系数不大于0.030 W/(m·K)的XPS板构成的五面体,内腔尺寸为30 cmx30 cm×30 cm;测温仪测量精度为0.1 ºC;加热灯为全辐射通量135 W 的红外灯。
反射隔热涂料的配方对比研究,反射隔热涂料制备中通过不同丙烯酸乳液的混拼 中国资讯网,ChinaNews360.com
2 结果和讨论
隔热涂料主要由成膜物质、水、功能性颜填料和助剂组成。在涂料制备过程中,由于空心微珠粒小质轻的特殊性,使得添加微珠后的涂料不易分散,影响涂膜的均一性,且涂膜中空心介质的存在也大大降低了涂层整体的机械性能。因此,在保证隔热效果的前提下,设计调配出具有优良耐候性和流平性的涂料成为研究的重点。


2.1 乳液的选择及配比
成膜物质是涂料中最重要的组成部分,对涂膜性能起主导作用。用于研制太阳反射涂料的成膜物质一般选择透明度高,不含吸热基团,对可见光和近红外光吸收较少的丙烯酸类树脂。通过对常用树脂的紫外一可见一近红外平均反射率的分析比较,余丽蓉等 发现丙烯酸乳液中的纯丙和硅丙更适宜做成膜基料。


纯丙树脂具有良好的耐候性和保光性,并且可以常温白干,但由于受其本身的热塑性所限,线性分子上又缺少交联点,难以形成三维网状结构,因而耐温性差,易高温回黏,降低涂膜的耐污:染性及抗积尘性。而硅丙乳液由于引进无机硅氧结构,大大改进了涂料的性能。


机硅树脂主链为si一0键,键能为452 kJ/mol,而一般乳胶漆分子主链c—c键,键能为356 kJ/mol。因此,有机硅改性树脂能有效抵御紫外线对涂膜的光氧化降解,具有令人满意的耐久性。而且,有机硅树脂中分子对称性高,极性相互抵消,整个分子呈非极性,从而具有很低的表面张力和优良的斥水性能。这样一方面能对建筑物起到有效的保护,另一方面又能提高涂膜的耐沾污性。因此,本试验选用纯丙乳液和硅丙乳液混拼来实现涂膜弹性和耐污染性之间的平衡。图2显示了乳液总量一定的情况下,组成乳液的纯丙和硅丙比例不同所引起的涂膜力学性能的变化。其中,空心玻璃珠含量均为6.0% 。

反射隔热涂料的配方对比研究,反射隔热涂料制备中通过不同丙烯酸乳液的混拼 中国资讯网,ChinaNews360.com


如图2所示,随着纯丙含量相对硅丙含量的逐渐升高,涂层的拉伸强度明显降低,而断裂延伸率则大大增强。可见,涂料延伸性大小,主要取决于高弹性乳液的掺量。从微观上看,由于聚合物的柔性链起抵抗外界应力的作用,当逐渐增加的纯丙乳液的柔性链足以包裹空心微珠等颜填料时,涂膜对外力拉伸表现出良好的延展性。


相反,当大量的硅丙乳液加入到介质中时,其si一0链与纯丙聚合物柔性链交联在一起,很大程度上限制了涂膜的伸长,不过,延伸率被削弱的同时抗拉强度却有了明显的提高。


根据JC/T1040-2007《建筑外表面用热反射隔热涂料》标准,涂膜拉仲强度要求不小于1.0 MPa,断裂延伸率要求不小于100% 。从图2可以看出,对于以纯丙S一400和硅丙BF一300乳液为基料的涂膜,满足标准要求所需混拼比例为1.58~ 2.15;对于以纯丙NaPoly一4700和硅丙BF一300乳液为基料的涂膜,满足标准要求所需混拼比例为1.58~3.05。


可见.为了实现拉伸强度和断裂伸长率的要求,添加纯丙S一400的涂料可调节的混拼比例范围远小于添加纯丙NaPoly~4700的涂料,这种差别应该是由不同纯丙乳液类型所致。


2.2 空心玻璃微珠对涂膜性能的影响
空心玻璃微珠也称涂料用多功能空心添加剂,其颗粒呈圆形或近圆形,表面光滑坚硬、结构致密,内部空心,密度低、导热系数小,对各种液体介质几乎不吸收,能够很好地反射光、热等人射波 ,适合作为反射填料,与成膜基料一起构成绝热层,有效隔断热量的传递。图3考察了在基料组成一定的情况下,空心玻璃微珠的添加对涂膜力学性能的影响。
反射隔热涂料的配方对比研究,反射隔热涂料制备中通过不同丙烯酸乳液的混拼 中国资讯网,ChinaNews360.com
图3( a)中, 当空心微珠用量开始增加时, 拉伸强度和断裂延伸率随之升高, 超细玻璃粉体有较好的填充效果, 能有效消除涂料中的微气孔缺陷, 提高涂膜的致密性。然而, 随着空心微珠用量的进一步增加, 涂料的物理力学性能在达到峰值后呈明显的下降趋势。


这是因为粉状填料此时改善涂膜微气孔缺陷的作用已不再明显, 反而增加了涂料的黏度, 不利于泡沫的消除, 而且固化后大量空心腔体的存在也加剧了力学性能的损失, 以至影响到涂膜的整体性能。


而图3( b) 的试验结果则显示, 空心微珠的添加只能削弱涂膜的各项性能, 不会如图3( a)所示在大约5.0%空心微珠含量时出现性能上的最大值。由于对图3( b) 涂料中无机相与有机相的作用原理尚不完全清楚, 推测可能因为在开始添加空心微珠阶段, 由于整个体系中无机小分子越来越多地分散填充在有机高分子的空隙中,从而影响到高聚物链的伸缩, 也就相应降低了涂膜的力学性能, 而且, 这种效应远远大于图3( a) 中微气孔改善对力学性能的增强影响。


正如上节所述, 涂料配方中基料的选择在决定涂层性能上起着关键作用, 就聚合物乳液而言, 其合成过程中聚合反应的搅拌速度、乳化剂的用量和品种、反应温度、引发剂种类和浓度、固含量、pH 等都对乳液本身及制品产生影响。


同时, 从图3 试验数据可知, 为了满足JC /T 1040- 2007标准规定的拉伸强度和断裂伸长率要求, 纯丙S- 400和硅丙BF- 300乳液为基料的涂料中, 空心玻璃微珠用量最好在2.86% ~ 7. 5%之间; 纯丙NaPo ly- 4700和硅丙BF- 300乳液为基料的涂料中, 空心玻璃微珠用量最好小于7.48%。可见,空心微珠在丙烯酸树脂基反射隔热涂料中的最大加入量大约在7. 5%, 这一数值与厂家指导用量也是比较符合的。

2.3 乳液与空心玻璃微珠的配比
根据JC/T 1040-2007,为了制备拉伸强度不小于1.0 MPa,并且断裂延伸率不小于100%的涂料,图4归纳了图2和图3的试验结果,总结出能够同时满足强度和延伸要求的涂层所需乳液配比及相应的微珠含量。


如图4(a)阴影区域代表了涂料研制中,只有纯丙S一400和硅丙BF一300质量比在1.54~2.19、空心微珠含量在2.5%~ 7.5%之问时,涂膜才会具备符合标准要求的力学性能。图4(b)也反映了纯丙NaPoly一4700和硅丙BF一300乳液体系达标的配方要求。不同的是,图4(b)的涂料配方设计中,乳液具有更自由的混拼比例。不过,涂料的组成是十分复杂的,找出组成与性能之间关系的规律,还有很多的研究工作要做。
2.4 空心玻璃微珠的隔热效果
在基础配方中加入不同量的空心玻璃微珠,其对涂料隔热性能的影响见图5
反射隔热涂料的配方对比研究,反射隔热涂料制备中通过不同丙烯酸乳液的混拼 中国资讯网,ChinaNews360.com
反射隔热涂料的配方对比研究,反射隔热涂料制备中通过不同丙烯酸乳液的混拼 中国资讯网,ChinaNews360.com
由图5可以看出,配方中不同类型的纯丙乳液并没有对空心微珠的隔热效果产生较大的影响。当空心玻璃微珠含量较少时,涂膜就已经具备了一定的隔热效果。继续增加空心玻璃微珠的含量,涂膜表面温度呈持续下降趋势。当空心玻璃微珠加入量在6.5% ~7.5%之间时,涂层的隔热效果急剧上升。


由于玻璃微珠对太阳光具有较强的反射效果,因此当空心玻璃微珠添加量较少时(<6.5%),虽然已经具备一定的反射隔热效果,但是由于含量较低,在涂膜中排布稀疏,不能形成致密的反射隔热层,光线能够透射穿过涂膜,因此反射隔热效果有限。随着空心微珠含量的增加,其在涂膜中的排列逐渐紧密,反射隔热效果也显著增强。当含量达到7.5% 时,玻璃微珠在涂膜中排布致密,呈饱和状态,此时对太阳光的反射率达到最大,热导率也明显降低。然而,继续增加玻璃微珠的含量,不仅使涂料分散困难,而且空心微珠紧密排列形成的中空隔离层会导致涂层力学性能无法达标。

3 结 语
(1)乳液的性能是影响拉伸强度和断裂延伸率的关键,是外墙涂料耐候性的基础。为取得弹性、强度、耐污性以及保温隔热性能的平衡,在配方设计时要合理选择基料及其配比。
(2)纯丙乳液含量对涂料断裂延伸率的影响最为明显。随着纯丙乳液相对硅丙乳液掺量的增加,涂膜的延伸率显著提高,拉伸强度则相应降低。
(3)依据JG/T 235-2008标准测定了涂层的隔热性能。结果表明,涂料的隔热性能主要由空心玻璃微珠的添加量决定,空心微珠与二氧化钛混合使用可达到良好的反射隔热效果。
(4)选用质量比为2:1的纯丙乳液和硅丙乳液作为成膜物质,添加7.0%左右的空心玻璃微珠及适量颜填料和助剂,制备出的反射隔热涂料具有高达10℃以上的隔热效果。



标签:行业资讯原料动态化工百科产品资讯化工应用市场评论技术中心精细化学品化工原料化学试剂染料及颜料涂料与油漆催化剂及助剂
免责声明: 本文仅代表作者本人观点,与中国建材网无关。本网对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,并请自行承担全部责任。本网转载自其它媒体的信息,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理。客服邮箱:service@cnso360.com | 客服QQ:23341571
相关文章HOT
今日头条Show更多
    热点排行Hot
      微信关注WeChat
      扫描二维码,获取手机版最新资讯 中国牛涂网 您还可以直接微信扫描打开
      全站地图

      深圳网络警察报警平台 深圳网络警
      察报警平台

      公共信息安全网络监察 公共信息安
      全网络监察

      经营性网站备案信息 经营性网站
      备案信息

      中国互联网举报中心 中国互联网
      举报中心

      中国文明网传播文明 中国文明网
      传播文明

      深圳市市场监督管理局企业主体身份公示 工商网监
      电子标识