高性能白色及可调色反射隔热涂料的研究
2021-06-21 13:24 浏览:261
高性能白色及可调色反射隔热涂料的研究
彭超，沈志明，李晴，徐猛（江苏丰彩新型建材有限公司，江苏南京211100）
随着全球气候的变暖，公共建筑的全年能耗大约50%~60%消耗于空调制冷与采暖系统，建筑外墙外围护的节能性被提升到了一个前所未有的高度，保温砂浆、一体化保温装饰板、相变材料、反射隔热涂料均得到了很好的推广和应用。在目前中国的既有建筑中，70%的建筑未采用节能标准建造设计， 使得既有建筑的节能改造具有了巨大的潜在市场，由于全球环境日渐恶劣，尤其是我国夏热冬冷地区，对保温系统的抗裂材料提出了很高的要求， 反射隔热涂料涂膜具有了很高的延伸率，拉伸强度，耐候性和耐沾污性，并且对于既有建筑的节能改造为便捷、综合成本低，所以适合广泛推广和应用。
外墙反射隔热建筑涂料虽然得到了很好的推广， 但是目前的产品局限于白色系， 且适用范围狭隘， 仅适用于屋面，用于外墙时，白色已经无法满足现如今的人类审美观，并且会造成一定的光污染， 所以本文着力于研究彩色外墙反射隔热涂料， 介绍了彩色反射隔热涂料太阳反射比的影响因素，以推动反射隔热涂料的进一步发展。
1 实验部分
1.1 主要原材料
实验所用材料如表1 所示：
1.2 实验仪器
SEM 多功能分散机，电子天平（精度0.001g），斯托默粘度计，80 μm 线棒，太阳灯（275W），温度记录仪
1.3 实验过程
1.3.1 实验配方
实验配方见表2：
1.3.2 隔热涂料的制备
（1） 白色隔热涂料的制备
按配方依次加入水、分散剂、润湿剂、成膜助剂、消泡剂，搅匀后加入二氧化钛、云母粉，用SEM 多功能分散机高速分散1 h 后，分别加入隔热陶瓷粉（300 目、600 目、2500目），纤维素醚、pH 调节剂、消泡剂、增稠剂、杀菌剂，制得涂料样，用斯托默粘度计控制其粘度范围为110±2ku。
（2） 纯彩色隔热陶瓷粉隔热涂料的制备
调研了目前常见的外墙涂料的颜色， 选取了常用的3 种颜色：灰色、浅黄色、砖红色进行实验。
按照1.3.2（1）白色隔热涂料的制备方法，将配方中的二氧化钛、云母粉、隔热陶瓷粉全部替换成彩色隔热陶瓷粉进行涂料试样的制备， 用斯托默粘度计控制其粘度范围为110±2ku。
（3） 调色隔热涂料的制备
由于纯彩色隔热陶瓷粉制备的隔热涂料成本太高，不适合大范围的推广和应用， 所以采用色浆调色的方法进行彩色隔热涂料的制备。
用电子天平精确称量炭黑、铁黑、铬铁黑、铁黄、铁红、大红、酞青兰、酞青绿、柠檬黄、紫几种色浆，将1.3.2（1）制备的白色隔热涂料调成1.3.2（2）中的灰色、浅黄色、砖红色。
1.3.3 制板与测试
（1）常规性能制板与测试
将1.3.2 中制备的隔热涂料试样按照GB/T9755-2001《合成树脂乳液外墙涂料》标准优等品要求进行制板、养护和测试。
（2）隔热性能制板与测试
①制板：将1.3.1 中制备的隔热涂料试样分别刮涂在表面定厚过的6mmLCFC 板上，80μm 线棒两遍，第1 遍与第2遍间隔24 h，养护7 d 后进行隔热效果的测试。
②测试仪器及方法（见图1）
隔热性能的实验装置是参照1976 年美军MIL-E-46136(A)[3~6]提供的标准设计改进后的自制热箱装置，如图1所示，热箱内为中空，周边用厚度为100 mm 的XPS 板，测试步骤如下：
a、将样1、样2、样3 三块试板平行放置在热箱上方，每块板的几何中心分别在对应的灯泡下方， 试板与试板间隔50 mm。
b、调节灯泡与试板距离为600 mm，打开稳压电源，每隔2 min 记录1 次试板背面的温度， 直到温度变化不再明显，停止记录（此时的温度称为平衡温度）。
（3）太阳反射比和半球发射率制板与测试
将涂料潮样送至检测中心，按照GB/T25261-2010《建筑用反射隔热涂料》标准进行制板和测试。
2 结果与讨论
（1） 不同目数隔热陶瓷粉制备的隔热涂料常规性能测试（见表3）
从表3 中可以看出， 不同隔热陶瓷粉制备的隔热涂料的常规物理性能是合格的，满足外墙涂料的标准要求。
（2） 不同目数隔热陶瓷粉制备的隔热涂料隔热性能测试
试样测试时的室温为14℃，经过70 min 的测试，各试样温度均趋于平衡，T1 的平衡温度为45℃，T2 的平衡温度为42℃，T3 的平衡温度为40℃，T4 的平衡温度为37℃从T1、T2、T3 的结果可以看出随着隔热陶瓷粉细度的降低，隔热效果是越来越好的，但是由于隔热陶瓷粉是中空结构， 在生产工艺中不能高速分散， 会产生一定的团聚现象，导致反射隔热效果的下降，又做了不同目数隔热陶瓷粉混拼的实验，终确定了T4 的配比所得到的产品的隔热效果佳。详细数据见图2。
注：T1 表示 300 目隔热陶瓷粉制备的隔热涂料的温度变化，T2 表示 600 目隔热陶瓷粉制备的隔热涂料的温度变化，T3 表示 2500 目隔热陶瓷粉制备的隔热涂料的温度变化，T4表 示 300 目、600 目、2500 目 隔 热 陶 瓷 粉 按 照 1:2:4 的 比 例 制
（3） 不同目数隔热陶瓷粉制备的隔热涂料太阳反射比与半球发射率测试（见表4）
从表4 可以看出，随着隔热陶瓷粉细度的降低，其太阳反射比有升高的趋势，由于粒子聚集状态的不同，在不同目数隔热陶瓷粉进行一定配比后， 所制得的白色隔热涂料太阳反射比佳。隔热陶瓷粉目数的变化不影响涂料的半球发射率。
（4） 纯彩色隔热陶瓷粉制备的隔热涂料常规性能测试（见表5）
