|
摘要:目的制備新型彈性無機隔熱涂料并測試其隔熱性能。方法選擇不同比例的無機保溫材料，添加到彈性自交聯乳液中，在攪拌過程中逐步添加各種助劑，得到本實驗涂料。結果確定不同組分對隔熱性能的貢獻，制得符合標準的彈性反射隔熱涂料。結論通過連續相乳液與填料的選擇和有機結合，制得新型彈性無機反射隔熱涂料。
關鍵詞:彈性;隔熱涂料;性能;自交聯乳液
中圖分類號:TU56 文獻標識碼:A 文章編號:1004-7115(2012)11-0789-03
建筑隔熱保溫涂料因經濟、使用方便和隔熱效果好等優點而越來越受到人們的青睞，發展前景廣闊。目前，根據涂料隔熱機理和方式的不同，可以把隔熱涂料分為:阻隔型隔熱涂料、反射型隔熱涂料及輻射型隔熱涂料三類［1］。
建筑能耗占人類能源消耗的三分之一，相對占比較高，因此提高建筑物保溫隔熱性能是節約能源、提高建筑物使用功能的重要途徑，與我國提倡綠色環保節能的思路不謀而合。外墻外保溫技術能明顯起到保護墻體和節約能源的作用。傳統的外保溫體系中其飾面涂層僅具有裝飾和一般防水功能，不具有保溫隔熱功能，這對于整個系統的保護具有一定的局限性，并且使用時間相對較短。如果選用合適的彈性樹脂，添加一定比例的保溫材料，會制得附著力強、柔軟、彈性適宜的保溫涂料［2－3］。
1·材料和方法
1．1主要原料
自交聯彈性乳液;空心玻璃微珠(秦皇島);金紅石型二氧化鈦、重鈣、滑石粉;分散劑、消泡劑、偶聯劑S512、增稠劑等均為市售。
1．2試驗儀器
高速分散機(天津潤通精試科技發展公司)、電子天平、斯托默黏度計、反射隔熱測試儀(自制)、溫度計(100℃)、紅外線測溫儀、刮板細度計、漆膜制備器。
1．3基本配方
彈性無機反射隔熱涂料配方(見表1)。
表1 彈性無機反射隔熱涂料配方
1．4試驗過程
在低速攪拌狀態下，按順序加入水、潤濕劑、分散劑、增稠劑、一定量消泡劑等以上助劑，待攪拌均勻后，按順序加入成膜助劑、金紅石型鈦白粉、滑石粉、重鈣，并高速攪拌均勻。再將空心玻璃珠、彈性自交聯乳液、剩余消泡劑加入混合料漿中，低速攪拌均勻后攪拌30min后，將涂料的黏度調整至120KU左右，出料。
1．5性能測試
將涂料刷涂于鐵板上，恒溫恒濕室內保存4h。控制膜厚為0．2mm。
按照圖1所示將樣品固定安裝，熱源位于試樣板上方20cm處。加熱并恒溫30min，接著降溫30min，每隔5min記錄溫度變化。
圖1 隔熱效果測試裝置
2·結果與討論
2．1涂料反射隔熱效果
依據圖1隔熱裝置，將制得涂料涂成樣板，與空白樣板作對比試驗，用所得數據作圖，得到圖2。其中通過圖2曲線1代表空白樣板，曲線2代表試樣板。可以看出:隨著溫度的升高，空白樣板升溫很快，30min時接近65℃，而試樣板則接近45℃。后30min撤去加熱裝置，空白樣板降溫較試樣板更為迅速。這表明涂料涂刷后可使被覆蓋物溫度波動范圍減小，為反射隔熱做出一定貢獻。
圖2 涂料反射隔熱對比圖
2．2乳液的選擇
作為主體的連續相，選擇苯乙烯與丙烯酸酯類共聚這種自交聯型純丙烯酸系乳液(圖3)，是特地為使用在墻壁和屋頂涂料之中設計的，其漆膜具有“即時復原”的彈性和優良的伸長率，為適應砂漿表面上的“活”裂紋的運動，使涂膜免于破裂或皺起;而且這種彈性乳液能夠自交聯，具有很好的彈性恢復和彈性，從而能承受基礎的熱膨脹和收縮;由于內部結構有較長脂肪鏈，所以有著較好的柔韌性，從而能抵抗開裂;還因為結構中有極性較強的羥基和羧基，可提供足夠的附著力。而其優良的抗積塵性、引人的外觀、對紫外線的抗性，這些優越的耐候性、耐風吹雨打的性能，使該涂料適應各種類型的墻壁。
圖3 自交聯型純丙烯酸系乳液結構示意圖
2．3空心玻璃微珠用量的選擇
在攪拌過程中將空心微球加入到樹脂的連續相中，可使其在隔熱涂膜中緊密排列，分布均勻，呈分散相。而空心微球可明顯提高涂膜的隔熱性能，并且涂膜的隔熱性能與空心微球的特性及體積含量密切相關。如果選用閉孔率和球形度的空心微球，可顯著提高外殼固相的聲子散射以降低固相傳熱因子;如果增加空心微球體積含量，則可明顯降低涂層導熱系數。但應權衡涂層物理機械性能與隔熱性能，防止因空心微球用量過多而導致涂膜機械性能下降過快。所以，將空心微球體積含量應控制在30%～40%，通過調整空心微球的體積含量盡量降低涂層表觀導熱系數。
2．4顏填料的選擇
2．4．1顏料的選擇淺色涂料對太陽輻射能的反射系數大于深色涂料。太陽輻射熱是影響建筑熱過程的主要熱源，夏天溫度高，輻射熱大，保溫層密度低，隔熱性差，涂層顏色影響大;冬天溫度低，輻射熱少，保溫層導熱系數低，涂層顏色影響小。因此，外墻外保溫飾面涂料顏色的選擇應以夏天隔熱為主，不宜選擇顏色太深的涂料。在此選擇金紅石型鈦白粉，有較強的耐候性，長期暴曬不易粉化。
2．4．2填料的選擇涂料的隔熱保溫性能主要由隔熱填料決定，因此涂膜中填料含量對隔熱效果有很大影響。本實驗填料添加量選定為47%、50%、53%(質量分數)，按照相應的制備及涂膜方法，制得涂覆于鋼板表面的涂膜，干膜厚度約為0．2mm。完全干燥后，測得不同溫度下的隔熱性能。由實驗得出，隨著隔熱填料添加量的增加，隔熱性能提高。當然隔熱骨料的添加量也不是越高越好，添加量過多，會導致填料在連續相的樹脂之中分散不均勻，彼此之間無法有效與連續相結合，會導致局部涂膜的物理機械性能降低，同時對隔熱效果也有相當明顯的副作用。結合有關文獻［4－6］綜合考慮，選定骨料的最佳用量為50%。
3·結論
3．1選擇彈性自交聯乳液可使涂料附著力、外觀、耐候性等性能有較大提升，而這些性能的獲得取決于連續相樹脂的內部結構。
3．2顏填料的選擇可以使涂膜獲得較高的保溫隔熱效果，尤其是空心玻璃微珠與重鈣和滑石粉的有機結合，可大大降低導熱系數，提高保溫性能。
|
推薦圖片
京ICP080572
