纳米透明隔热涂料隔热性能的研究

data-full-width-responsive="true"> 纳米透明隔热涂料隔热性能的研究黄　燕１　涂伟萍２（１．广东石油化工学院化工与环境工程学院，茂名５２５０００；２．华南理工大学化学与化工学院，广州５１０６４０）目前市场所用的隔绝热辐射产品有的隔热效果不佳，有的透光率较低，有的则需要昂贵的设备，工艺条件的控制也很复杂，不利于向市场大面积推广。因此，市场急需性价比高的隔热产品来解决这一关键问题。纳米透明隔热涂料可见光透过率高，红外屏蔽率高，能够有效隔绝太阳热辐射，可应用于建筑物幕墙玻璃、汽车窗玻璃等场合，具有很好的节能效果，同时由于使用方便，价格较低廉，能满足大众的消费要求，因而其市场前景被广泛看好。１　实验部分１．１　原料与仪器水性聚氨酯（Ｂａｙｈｙｄｒｏｌ　ＸＰ　２５９３／１），工业级，拜耳材料科技贸易（上海）有限公司；纳米氧化锡锑（ＡＴＯ）浆料，分析纯，自制。３４９７０Ａ自组装的在线测温装置，安捷伦科技有限公司；ＣＳ１０１－ＡＢ型电热鼓风干燥箱，重庆试验设备厂。１．２　实验方法１．２．１　纳米透明隔热涂料的制备将自制的纳米ＡＴＯ水性浆料与水性ＰＵ、消泡剂、增稠剂及成膜助剂采用共混法制备纳米透明隔热涂料。１．２．２　隔热性能测试纳米ＡＴＯ／ＰＵ复合膜的隔热性能测试装置采用如图１所示的自组装在线测温装置。图１　自组装在线测温装置（１．光源；２．调节杆；３．固定器；４．平台；５．样品台；６．参照物；７．绝热室Ａ；８．绝热室Ｂ；９．Ａｇｉｌｅｎｔ在线数据采集器；１０．笔记本电脑）２　涂膜隔热性能的分析与探讨涂层隔热性能与多种因素有关，为了考察各种因素对透明隔热涂层的隔热效果的影响，建立相应的涂层传热数学模型是很必要的。为了便于研究，现作如下假设：（１）假设无内热源仅考虑碘钨灯辐射；假设碘钨灯辐射光强度均匀；（２）假设木盒为一个理想状态下的六面体隔热模型；（３）假设木盒内空气分布均匀，忽略木盒内空气的二次逆辐射。建立如图２所示简化隔热模型，从图中可以看出，其热源主要来源于碘钨灯的辐射，则单位时间内，玻璃获得的能量为从碘钨灯辐射的热量，传入木盒内空气的能量为碘钨灯辐射透过的热与对流、辐射的热之和。图２　隔热简化模型以玻璃为研究对象：其中：Ｔｗ、Ｔｉ、Ｔ０为玻璃温度、盒内空气的温度、室温，Ｑ为碘钨灯辐射能量中透过光的能量，Ｑ１为受热玻璃向盒内侧传递的能量。Ａｗ为玻璃面积，为辐射－对流联合传热系数，ｍ１、ｍ２分别为玻璃质量、盒内空气质量。对于绝热体系，所得热量仅对体系气体进行加热，则：Ｑｍ＝ｍ２ＣＰ２（Ｔｉ－Ｔ０） （７）　　整理可得到透明隔热涂层体系的数学模型：ＴＡＷ（ＴＷ－Ｔｉ）＝ｍ２ＣＰ２（Ｔｉ－Ｔ０） （８）　　结合式（１）、式（２）、式（３）、式（４）可解出体系的数学模型，令式中Ｎ、０、ｍ＊、分别为介质折射率、真空电容率、电子（空穴）有效质量以及导磁率，均为定值，和ｎ分别为入射光波长和电子（空穴）的浓度。参照国标ＧＢ／Ｔ　２６８０－９４建筑玻璃可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳光总透射比及有关窗玻璃参数的测定来计算样品的透射比。由式９可得，木盒内空气的温度受到入射光波长、电子（空穴）浓度ｎ、透射比、联合传热系数的影响，下面通过实验来验证。