建筑外墙热反射隔热涂料的研制及耐老化性能
2021-07-06 09:42 浏览:213
隔热涂料广泛应用于建筑、油罐、船舶工业等领域，是一种降低内部环境温度的功能性涂料，根据隔热机理的不同，隔热涂料可分成三类：反射型、阻隔性和辐射型。反射型隔热涂料，顾名思义，就是通过将太阳光反射出
去，从而达到隔热效果。太阳光辐射能量分布主要为[2]：红外区（2.5～0.72μm）约占50% ，可见光区（0.72～0.4μm）约占45%，紫外区（0.4～0.2μm）约占5%，其中，红外区的主要能量分布在近红外区。因此，太阳光的辐射能量主要集中在近红外区和可见光区，也就是说，涂层对可见光和近红外光的反射率越高，涂层的隔热效果越好[3]。目前，根据隔热机理的不同，功能性隔热颜填料主要有空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠、二氧化钛、纳米ATO、过渡金属氧化物等。本文以纯丙乳液为成膜物质，以二氧化钛为主要反射隔热颜料，制备一种性能优良的热反射隔热涂料，以太阳光反射比为主要考察指标，研究涂层耐候性对涂层反射隔热性能的影响。
2 实验
2.1 主要原料
纯丙乳液A，巴德富实业有限公司；纯丙乳液B，巴斯夫（中国）有限公司；苯丙乳液C，巴德富实业有限公司；硅丙乳液D，巴德富实业有限公司；钛白粉，科美基颜料有限公司；碳酸钙，广西贺州科隆粉体有限公司；湿润剂、分散剂，美国罗门哈斯公司；消泡剂，迪高化学；成膜助剂、pH 调节剂，陶氏化学公司；增稠剂、防霉剂，美国罗门哈斯公司；水，实验室自制。
2.2 主要仪器
高速分散机，广州标格达实验室仪器用品有限公司；QHQ 涂膜铅笔划痕硬度仪，天津市科联材料试验机厂；氙灯气候老化仪，Atlas；Lambda750S 型分光光度计，PerkinElmer 公司；RD1 型辐射率仪，美国ACH 公司。
2.3 反射隔热涂料及涂膜的制备
反射隔热涂料的基本配方如表1。
按照配方中的量，依次在水中加入湿润剂、分散剂、部分消泡剂，搅拌均匀后缓慢加入颜填料，高速分散20～30min 左右，然后在低速搅拌下加入乳液、成膜助剂、剩余消泡剂、PH 调节剂、防霉剂，增稠剂，调节涂料至合适粘度，过滤，即得反射隔热涂料成品。
将制得的涂料按照GB/T9755-2014《合成树脂乳液外墙涂料》的要求制备漆膜，然后在（23±2）℃，（50±5）%的条件下养护7d。
2.4 测试与表征
2.4.1 太阳光反射比
采用紫外- 可见光- 红外分光光度计测定涂膜的太阳光反射比，测试用样板为100×100×0.8mm 的铝板，涂膜厚度约为60～100μm，涂膜成型后，常温干燥7d 后进行测试。
2.4.2 半球辐射率
采用半球辐射率测定仪测试涂膜的半球辐射率，测试用样板为100×100×0.8mm 的铝板，涂膜厚度约为60～100μm，涂膜成型后，常温干燥7d 后进行测试。
2.4.3 外墙涂料常规性能测试
常规性能测试按GB/T9755-2014 进行，测试样板为无石棉水泥板，规格为150×70×5mm，测量耐人工气候老化前后的太阳光反射比和半球辐射率用100×100×0.8mm 的铝板。
3 结果与讨论
3.1 树脂的选择
成膜树脂是涂料的主要成分之一，树脂对涂膜的终性能有较大影响，因此，开发一种涂料产品首先应选择一种合适的树脂。对于建筑反射隔热涂料，成膜树脂的选择主要从以下几方面考虑：
⑴具备良好的耐候性，建筑反射隔热涂料主要用于建筑外墙，长时间经受风吹日晒雨淋，因此涂料应具有良好的耐候、耐沾污等性能。
⑵树脂具有较高的透明度，透光率在80%以上，以减少对可见光和近红外光的吸收。
⑶对太阳辐射能的吸收率低，分子结构中尽量少含-C-O-C、-OH、C=O 等吸能基团。本文选择几种市售丙烯酸类树脂乳液，根据基础配方制备涂料成品，并测试其性能，结果如表2。
由表2 的实验结果可以看出，纯丙B 和苯丙C 在600 小时的人工气候老化试验后出现轻微黄变，而硅丙D 的附着力稍差，纯丙A 的各项性能较好，尽管硅丙乳液在耐候性等方面可能会比纯丙乳液占优，综合考虑价格等因素，本文选择纯丙乳液A 作为建筑反射隔热涂料的成膜树脂。