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涂料助剂
建筑反射隔热涂料的研究
2021-06-28 09:54  浏览:251
0 引言
发展绿色建筑已经成为当前建筑节能降耗工作的重点，而绿色建筑的发展离不开节能、环保、绿色产品的应用。近年来，建筑反射隔热涂料作为一种新的功能型建筑涂料，涂敷在建筑物外墙或屋面时，可以有效降低太阳辐射热在建筑物外墙或屋面的累积， 减少夏季通过建筑墙体或屋面传入到室内的热量， 从而降低空调能耗，改善室内环境舒适度。 市场上，目前主要从反射隔热颜料、反射隔热乳液和反射隔热填料来提高反射隔热涂料效果。反射隔热颜料有专用钛白粉、专用黑色浆、专用红色浆、专用黄色浆，反射隔热乳液如陶氏提供的SR-01， 反射隔热填料现阶段推的比较多的是可膨胀丙烯酸微球。本文旨在通过对以上提到的原材料进行研究， 得出的相关结论有益于推动建筑反射隔热涂料的技术进步。

1 试验
1.1 主要原材料
乳液（RS-2806、RS-9900T）：巴德富；SR-01：陶氏化学；钛白（IR-1000）：东佳；红色浆（Colanyl Oxide RedIR-G 100-CN）、黄色浆（Colanyl Oxide Yellow IR-R100-CN）、黑色浆（Colanyl Black IR 100-CN）：科莱恩；可膨胀丙烯酸微球（WE 20， 已经膨胀， 直径20~30μm）： 阿克苏； 钛白（R -996）： 龙蟒； 碳酸钙（L -35，800 目）：欧米亚；煅烧高岭土（DB-80，4 000 目）:金宇科林；TT -935、AMP -95： 陶氏；PREVENTOL D7F、PREVENTOL A 14-D： 朗盛备防多；A110： 海川；TEXANOL CZ-12：伊士曼；NATROSOL 250 HBR：亚什兰；SN-DISPER SANT 5040、SN-DISPER SANT 5027、SN-WET 996、AN-DEFOAMER 334：圣诺普科；普通建筑色浆（铁红、铁黄、铁黑）：世明科技；水、丙二醇。以上均为工业品。
1.2 试验仪器
标格达高速分散机、电子秤、高温烘箱、纸卡、铝板、玻璃棒、美纹纸、调墨刀。
1.3 标准和方法
按《GB∕T 25261—2018 建筑用反射隔热涂料》中的标准进行试验。

2 试验
2.1 不同乳液的效果对比
RS-2806 乳液是巴德富的一款普通的内外墙丙烯酸乳液；SR-01 乳液是陶氏为解决反射隔热涂料制作困难而推出的一款专用乳液；RS-9900T 乳液是巴德富新推出的与SR-01 乳液类似，但无反射隔热效果的弹性乳液。
2.1.1 试验配方
试验的基础配方如表1 所示。

2.1.2 制备工艺
准确加入去离子水，低速搅拌下加入250 HBR，分散5 min。缓慢加入AMP 95，提高速率，中速下搅拌5~10 min 充分溶解250 HBR；低速下依次加入分散润湿剂，搅拌5 min 后；依次加入粉体，提高速率，高速下分散30~40 min，检测细度，分散至细度合格；降低速率，低速下加入乳液，分散5 min 后；依次加入剩余的助剂低速下分散15 min。
2.1.3 漆膜制备
以下测试均涂覆于铝板表面，涂覆方式按《GB∕T25261—2018 建筑用反射隔热涂料》6.3.3.1 中的要求进行，道模具厚度为0.3 mm，第二道模具厚度为0.6 mm，第三道模具厚度为1.0 mm，抹涂三次，标准温度下养护7 d，漆膜干燥后厚度在0.3~0.4 mm 之间（以下所有试验制作方式相同）。
2.2 不同乳液对比
测试结果如表2 所示。

由表2 结果可知： ①均能过国标，“与参比黑板的隔热温差”的差别均不明显，原因是白色对各色光全反射没有吸收，所以易过；②“与参比黑板的隔热温差”中“配方2”效果差，猜测是乳液含量过高，透光率增加；③“通用配方”开裂是从第二道涂覆开始，第三道涂覆时非常严重，“配方1、配方2”是从第三道涂覆开始的，原因是湿膜厚度太厚造成的。
2.3 加入WE 20 的效果
在表1 配方的基础上加入可膨胀丙烯酸微球WE20，观察对反射隔热的效果。结果如表3。

备注：标准要求“与参比黑板的隔热温差”≥L*0.28
由表2、表3 分析可知， 加入WE 20 前后“与参比黑板的隔热温差”的差别均不明显，均能过国标。
2.4 加入IR-1000 的效果
在表1 配方的基础上，用近红外钛白IR-1000 替代普通钛白R996，观察对反射隔热的效果。结果如表4 所示。

备注：标准要求“与参比黑板的隔热温差”≥L*0.28
由表2、表3、表4 分析可知， 加入WE 20 前后、加入IR-1000 前后“与参比黑板的隔热温差”的差别均不明显，均能过国标。
2.5 同时加入WE 20 和IR-1000 的效果
在表4 配方的基础上加入可膨胀丙烯酸微球WE20，观察对反射隔热的影响。结果如表5 所示。

备注：标准要求“与参比黑板的隔热温差”≥L*0.28
由表2、表3、表4、表5 分析可知， 加入WE 20 前后、加入IR-1000 前后、同时加入WE 20 和IR-1000前后“与参比黑板的隔热温差”的差别均不明显，均能过国标。
2.6 各色涂料的测试
前几次试验中颜色均为白色，因对光全反射，所以易过，下面的试验测试不颜色的效果。因RS-9900T 施工效果好， 所以选用此乳液， 同时对比WE 20、IR-1000、同时加入WE 20 和IR-1000 的配方效果及测试结果。
2.6.1 白色涂料的测试
测试结果如表6 所示。

由表6 结果分析可知，①均能过国标，原因是白色对各色光全反射没有吸收，所以易过；②“太阳光反射比”测试中“配方15”、“配方16”效果差，猜测是因为遮盖率太低，导致部分光透过。
2.6.2 灰黑色涂料的测试
白色的反射隔热涂料因具有对各色光的全反射性各项性能指标易过， 而灰黑色因对光的全吸收性是难过的。下面分别以表1 配方为基础配方添加黑色反射颜料和普通铁黑作为对比观察反射性能。
2.6.2.1 铁黑对反射隔热效果的影响
测试时取2.6.1 中4 种配方白漆各100 g 两份分别加入4 g 铁黑和9 g 铁黑。测试结果如表7。

由表7 结果可知：“与参比黑板的隔热温差” 的测试项均不达标，且均与标准要求相差较大，与配方及添加的颜填料关系均不大。
上面测试中没有测试太阳光反射比和近红外反射比，原因是此两项测试需要外检，为减少费用只对部分典型的代表进行了测试。
2.6.2.2 减少铁黑用量对反射隔热效果的影响
由表7 知，测试项中“配方14”效果优， 以此配方为基础观察减少铁黑用量时--提高L 值（明度），观察提高L 值的情况下“与参比黑板的隔热温差” 的变化。测试时取2.6.1 配方中的“配方14”100 g 白漆两份分别加入1 g 铁黑和2 g 铁黑。测试结果如表8。

由表8 结果可知：“与参比黑板的隔热温差”的测试项均不达标，且均与标准要求相差较大。参考表7知： 与参比黑板的隔热温差与加入铁黑多少无明显关系。
2.6.3 反射隔热色浆对反射隔热效果的影响
据厂家介绍反射隔热色浆是经过特殊方法制作的一类颜料，具有较高的太阳光反射比和近红外反射比。测试时取2.6.1 中4 种配方白漆各100 g 两份分别加入4 g 和9 g Colanyl Black IR 100-CN。测试结果如表9。

由表9 结果可知，“与参比黑板的隔热温差” 的测试项均达标、无明显差别，且远高于标准，与配方及添加的颜填料关系均不大。
其中4 g 颜料的太阳光反射比和近红外反射比测试结果如表10。

由表10 结果可知：“太阳光反射比”、“近红外反射比”的测试项均达标、无明显差别，且远高于标准，与配方及添加的颜填料关系均不大。
2.6.4 不同用量的反射隔热色浆对反射隔热效果的影响
以“表10”中“配方14”和“配方16”为基础配方减少色浆用量时观察效果。测试时分取100g 白漆3 份分别加入0.5 g、1 g、2 g 的Colanyl Black IR 100-CN。测试结果如表11 所示。
由表9 和表11 结果可知，“与参比黑板的隔热温差”随着反射隔热色浆加入量的增加呈变小趋势。

2.6.5 混合色浆对反射隔热效果的影响
由前面灰黑色涂料的试验可知，加入铁黑时均不合格，加入Colanyl Black IR 100-CN 均合格，下面测试两种色浆1∶1 混合时观察对反射隔热效果的影响。测试时取2.6.1 中4 种配方白漆各100 g 加入2 g ColanylBlack IR 100-CN 和2 g 铁黑。测试结果如表12 所示。

由表12 结果可知，各项测试项均不达标。“与参比黑板的隔热温差”的测试项中除“配方14”异常偏低外，其它测试无明显差别，与配方及添加的颜填料关系均不大。
2.6.6 红、黄色涂料的测试
根据调色理论及经验可知， 红黄黑三色基本可以调出绝大数多颜色，下面以红、黄色涂料为研究对象。红、黄色的涂料是选择性的吸收，反射对应的颜色，所以理论上红、黄色比黑色更容易过标准。测试结果如表13 所示。

由表13 结果分析可知：①均能过国标；②“太阳光反射比”测试中“配方15”、“配方16”效果差，猜测是因为遮盖率太低，导致部分光透过；③纯反射隔热颜料效果少优于混合的颜料，但各项指标相差不明显。

3 结语
本试验中的配方既有普通配方也有反射隔热配方，同时对比了反射隔热配方中的乳液、填料、颜料的差别，其中重点对比了不同色浆在配方中的差别，得出如下结论：
⑴白色涂料反射隔热效果优，各种乳液、填料在反射隔热配方中差别不明显，普通配方即可通过国标，需要调色时好加入反射隔热颜料；
⑵反射隔热涂料需要用黑色颜料调色时一定要用专用的反射隔热色浆；
⑶用黑色反射隔热色浆调色时，反射隔热涂料的L值越高（加入颜料越少）效果越好，不加颜料效果优；
⑷反射隔热涂料调红、黄色时好单用反射隔热专用色浆调色，也可部分混合常用铁红、铁黄色浆。
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