六钛酸钾晶须基隔热卷材涂料的制备与性能

data-full-width-responsive="true"> 六钛酸钾晶须基隔热卷材涂料的制备与性能徐梦漪, 王 鹏, 皮丕辉, 文秀芳, 蔡智奇, 程 江, 杨卓如(华南理工大学 化学与化工学院, 广州 广东 510641)1 前 言预涂金属卷材由于其多变的色彩、轻便、易加工及优异的机械性能，在建筑领域得到大量的应用[1]。但目前在市场上的预涂金属卷材很少具备隔热功能，如将此类卷材用于屋顶遮盖，在炎热的夏季会使室内温度升至40~50℃，不仅酷热难耐，且需要消耗大量能源用以室内降温[2]。为了解决这一问题，急需研制出用于搭建建筑屋顶及外墙的隔热卷材涂料。传统的建筑隔热填料，如硅酸铝纤维、石棉板、海泡石、珍珠岩粉、聚苯乙烯颗粒等必须要达到一定厚度的覆层才能有好的隔热效果[3,4]。近年来国内外以空心微珠为主要隔热填料开发轻质、薄层、高效隔热涂料成为该领域的研究热点[5~8]。虽然空心微珠有很多突出优点，但其粒径一般为50~60 m，难以用于湿膜厚仅为30 m 的卷材涂料中，因此需要寻找一种可以用于卷材涂料的隔热功能填料。钛酸钾晶须最初作为航天用高温隔热材料由美国杜邦公司1958 年开发出来，其化学组成为K2OnTiO2。当n = 6 时称为六钛酸钾晶须(Potassium Titanate Whiskers, PTW)，其具有优良的力学和物理性能、稳定的化学性质，且红外反射率高、热传导率低(见表1)，作为隔热材料，性能十分优异[9,10]。据文献[11,12]及专利[13,14]的报道，通过向体系中添加六钛酸钾晶须，制备了用于建材、机械上的隔热/绝热涂层，但均是陶瓷或复合材料体系。晶须在体系中的分散问题一直是其应用中最被关注的问题之一，晶须在体系中的分散状态良好与否直接关系到涂料的隔热性能。据文献报道[15,16]，使用硅烷偶联剂KH570 和A-187 可以提高六钛酸钾晶须在双马来酰亚胺、尼龙66 中的分散性，增强复合材料。到目前为止，暂未有将六钛酸钾晶须用于薄层涂料的报道。表1 钛酸钾晶须的特性本文采用硅烷偶联剂KH570 作为六钛酸钾晶须的表面处理剂，对六钛酸钾晶须进行了表面改性处理。并将改性过的晶须添加至卷材涂料中，制备了卷材用超薄隔热涂料。探讨了硅烷偶联剂水解工艺、硅烷偶联剂用量和涂料中晶须的用量对涂料隔热性能的影响，并进行了单因素优化。2 实验部分21 原料KH570，工业级，湖北德邦化工新材料有限公司；冰醋酸，分析纯，成都联合化工试剂研究所；六钛酸钾晶须，工业级，上海晶须复合材料制造有限公司；灰色卷材聚酯(无油羟基饱和聚酯)面漆，工业级，力同化工(佛山)有限公司配制；氨基固化剂(六甲氧基甲基三聚氰胺树脂)、助剂等，工业级，力同化工(佛山)有限公司提供。22 实验步骤221 表面改性六钛酸钾晶须的制备称取05 g KH570 加入到2 mL 水与30 mL 无水乙醇的均匀混合溶液中，用冰乙酸调节溶液的pH 值至15，30℃下电磁搅拌30 min 待用。称取10 g 六钛酸钾晶须加入到装有100 mL 无水乙醇的三口瓶中，加入制备好的KH570 水解液，30℃下搅拌4 h，反应结束后抽滤，用无水乙醇洗涤2 次后干燥得到改性六钛酸钾晶须。222 卷材涂料的试样制备按表2 所示涂料配方制备标准灰漆。转速3000rmin1 下分散10 min 后，降低转速，缓慢加入改性六钛酸钾晶须，1500 rmin1 下搅拌15 min 制成样品灰漆。在铝板上用30 m 的丝棒涂膜，然后于240℃烘箱中烘烤铝板2 min，制成样品板。