水性隔热保温节能涂料的研制水性隔热保温节能涂料的研制鹰潭

发布时间：2022-07-07 22:20:55 来源：豪游娱乐网

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水性隔热保温节能涂料的研制

张宜恒 1 ，孙道兴 2

摘要 : 以丙烯酸弹性乳液为基料，以金红石型钛白粉、云母和空心玻璃微珠等为颜填料制备了隔热保温涂料，该涂料性能稳定、表面光滑，涂层薄，耐沾污、热反射效率高，隔热性能良好，适应范围广。

关键词 : 空心玻璃微珠 ; 隔热保温 ; 节能涂料 ; 热反射

0 前言

节能降耗、提高经济效益是我国经济可持续发展的重要条件。 20 世纪 70 年代后，世界气候变暖，地球能源日趋紧张，开发推广使用隔热保温涂料，特别是建筑隔热保温涂料具有很大的现实意义我国从 2006 年起，对新住宅规定需要采取隔热保温措施。建筑隔热材料中建筑隔热涂料因经济、使用方便和隔热效果好等优点而越来越受到人们的青睐，前景光明。本文研制了一种性能优良、价格低廉的热反射型建筑隔热涂料，具有环保、高效的特点。

1 试验部分

1.1 试验原料

丙烯酸弹性乳液、成膜助剂醇酯 -12 、丙二醇、分散剂、消泡剂、三乙胺、硅烷偶联剂、氧化铜、二氧化锰、铝粉、氧化铁红、钛白粉、云母、工业级真空微珠。

玻璃微珠来源 :

空心玻璃微珠山东德润机电设备 ;

陶瓷微珠上海格润亚纳米材料 ;

漂珠上海格润亚纳米材料 ;

500 目空心微珠上海格润亚纳米材料 ;

150 目空心玻璃微珠青岛海大化工 ;

空心玻璃微珠 HD-2 青岛海大化工 ;

空心玻璃微珠 CD-3 广州凯曦贸易 ;

空心玻璃微珠 34P30 广东国际贸易 ;

空心玻璃微珠 5020FPS 广东国际贸易。

1.2 试验配方

隔热保温涂料配方见表 1 。

表 1 隔热保温涂料配方

1.3 试验仪器

锥形磨、高速分散机，天津市中亚材料试验机厂 ;500 W 高压汞灯，上海亚明灯泡有限公司 ;500 W 红外灯，浙江海宁市安迪生照明 ;

1.4 隔热保温涂料的制备工艺

将颜填料、部分弹性乳液和助剂等混合均匀，用锥形磨研磨到合适的细度，制成色浆，然后加入剩余乳液和助剂，分散后在低速搅拌下加入空心微珠，搅拌均匀，在搅拌分散时应注意避免微珠的破坏。为保证空心微珠与涂料成分的均匀混合和结合牢固，真空微珠预先用硅烷偶联剂剂进行处理。

1.5 试验方法

对配制的涂料进行隔热保温效果检测，检测方法有高压汞灯法、红外灯法、日光照射法 3 种方法。确定较好隔热保温效果的涂料。

2 结果与讨论

2.1 隔热保温涂料的原理

太阳辐射是建筑物外部的主要热源。太阳辐射的波长范围很广，但绝大部分能量集中在 0.14 ～ 4 μ m 波段，该波段占太阳辐射总能量的 99% ，其中可见光区占 50% ，红外线区占 43% ，紫外线区占 7% 。隔热保温涂料的隔热原理是通过涂料中的颜填料粒子将太阳热辐射反射或将吸收的热能辐射到外部空间，从而降低被覆物体的表面乃至内部温度，节约大量空调费用 ; 同时可降低涂膜的光热老化作用，延长其使用寿命 [1] 。空心真空微珠充填聚合物的复合材料具有的优良隔热性能，这与空心微珠的特殊结构有着密切的关系。尽管其中热传递机理非常复杂，影响的因素很多，但可以根据热的对流、传导和辐射传递的理论分析 [2-3] 。

空心玻璃微珠目数越大，其导热系数越小 ;

由于玻璃微珠的填充限度，空心玻璃微珠的热导率由玻璃微珠特性和聚合物基体复合特性密切相关 ;

较低温度下空心玻璃微珠的热导率降低，它的保温隔热性能较好。

2.2 隔热保温涂料基料的选择

材料反射太阳光的强弱主要用物质的折光指数来表征，合成树脂的折光指数为 1.45 ～ 1.50 ，这意味着选择不同的合成树脂对涂层的太阳热反射效果不会有显著的影响。因此可选择透明度高、不含或少含吸热基团、对可见光和近红外光吸收小的合成树脂为基料。从能否形成耐久性、防水性优良的弹性涂膜考虑，要求作为成膜材料的高聚物的玻璃化温度较低，使其在使用温度范围内处于橡胶态。但 T g 太低的树脂会引起涂膜发黏和耐沾污性差，我们通过采用核壳型弹性乳液等方法解决涂料的耐久性和耐沾污性等问题 [4-5] 。

2.3 隔热保温涂料性能测定

目前我国尚无评价隔热保温涂料性能的国家标准，国内一些研究单位参照美国军标规定的方法进行测试。笔者在此基础上建立的隔热保温涂料隔热性能试验装置见图 1 。

图 1 隔热保温涂料隔热性能测定装置

根据隔热涂料添加剂的不同制备 9 种隔热保温涂料 1 # ～ 9 # 样品。为模拟在太阳光照射下弹性隔热涂料的隔热效果，制作了 4 个尺寸为长、宽、高为 100 m m × 100 m m × 100 m m 的不锈钢铁盒，将弹性隔热涂料在 6 个面上，涂刷 3 道。测试在高压汞灯、红外灯、太阳照射下盒子表面及盒子内空气温度之差。对这 9 种涂料在高压汞灯和红外灯光照下进行保温隔热测试，数据如表 2 、表 3 。

表 2 高压汞灯照射下的隔热保温数据

注 :500 W 高压汞灯照时 60 min 。

表 3 红外灯照射下的隔热保温数据

注 :500 W 红外灯照时 60 min 。

由表 2 、表 3 可以看出 :1 # 、 8 # 真空微珠制备的涂料隔热效果较好。

将 1 # 隔热保温涂料中的玻璃微珠用表 4 无机填料替换，分别掺入相同质量的氧化铜、二氧化锰、铝粉、氧化铁，研磨后配制成 4 种涂料，将这 4 种涂料在高压汞灯和日光下进行检测试验，试验结果数据见表 4 、表 5 。

表 4 高压汞灯下测试隔热保温数据

注 :500 W 高压汞灯照时 60 min 。

表 5 日光下测试隔热保温数据

表 4 、表 5 试验结果表明，掺加氧化铜、二氧化锰、铝粉、氧化铁后的涂料具有一定的隔热保温效果，与文献的报道相符合，以氧化铜的效果最好，但不如添加 1 # 空心玻璃微珠的涂料隔热保温效果好。对所研制的 1 # 涂料与某进口隔热涂料、市售优质外墙涂料、铝粉涂料以及未涂涂料的空白试件进行了高压汞灯下隔热性能的对比试验，结果见表 6 。

表 6 隔热保温涂料与其他涂料的隔热性能对比

表 6 结果表明 :1 # 真空玻璃微珠制备的隔热保温涂料，其隔热保温优于反光铝粉涂料和某进口涂料，具有质优价廉的特性。

3 结论

通过优选隔热保温填料和涂料复配工艺，制备了隔热保温性能优良、环境友好的建筑用隔热保温功能涂料。通过对该隔热保温涂料涂层隔热原理分析、性能检测和功能无机填料选择的研究，得到如下结论 : 采用丙烯酸核壳弹性乳液，以真空微珠、金红石型钛白粉、云母及空心硼硅酸盐等为颜填料制备的隔热保温涂料性能稳定、热反射功能强，耐老化、耐沾污性强。涂料性能检测结果表明，该涂料隔热保温效果优于某进口隔热涂料、铝粉涂料、外墙涂料。作为一种夏热冬冷地区建筑物保温重要措施，是一种有效的节能方法。