耐候型反射隔热涂料的制备及性能

data-full-width-responsive="true"> 耐候型反射隔热涂料的制备及性能韩立丹 1, *，陈炳耀1，陈明毅1，陈亮2，罗智斌2（1广东三和化工科技有限公司，广东中山 528429；2广东顺德三和化工有限公司，广东佛山 528325）由于能源危机和环境问题日益严重，节能减排已迫在眉睫。我国长江以南地区在夏季依靠空调制冷，耗电量大，而使用建筑反射隔热涂料在具有装饰和保护作用的同时可主动反射太阳光的能量，降低建筑物表面及内部的温度，进而减少墙面的热量积累，最终从根本上减少空调的使用，节约能源。目前国内对反射隔热材料的研究比较成熟。随着国民环保意识增强，涂料由最初的溶剂型转变成水性，但众所周知，水性涂料的耐污性和耐候性不好，加之随着生活水平的提高，人们对涂料色彩的需求呈现多样化，因此如何提高水性隔热涂料的耐候性、耐污性以及色彩的多样化是亟待解决的问题。中国疆域辽阔，气候差异大，耐候性是关乎涂料性能好坏的主要指标，可使其在寒冷、夏热冬冷、温和等多种气候地区都有较好的适用性。耐候性与很多因素有关，如颜料、色浆、基础漆配方等。本文制备了一系列耐候型反射隔热涂料，采用乳液、色浆、功能性填料三者相结合，通过反射可见光和近红外光来达到隔热目的。添加的填料和色浆在反射隔热的同时也提高了漆膜的耐候性。考察了反射隔热填料、功能性填料和色浆对涂层性能的影响。1 实验1 1 主要原料丙二醇、杀菌剂、分散剂COATEX PE908，海恩科化工；消泡剂SF-208、增稠剂THIXOL 53L，法国高帝斯；pH 调节剂APM-95，陶氏化学；羟乙基纤维素，亚什兰；舒热盾SP-105C，科德丽化工；近红外反射二氧化钛IR-1000，山东东佳；空心玻璃微珠，3M 公司；纯丙烯酸酯类共聚乳液，陶氏化学；色浆铁红、铁黄、酞青蓝、三原黑，科莱恩公司；水，自制。1 2 仪器小型多功能研磨分散机，莱州银江机械有限公司；SDC-168 STM-IV(B)斯托默黏度计，上海普舜机电科技有限公司；QSP 型ISO 刮板细度计，上海现代环境工程技术有限公司；V-570 分光光谱仪，日本Jasco公司；TMC-FS3 半球发射率测试装置及仪表，东莞绿光新能源科技有限公司。自制隔热温差测试装置：用硅酸钙板当空白试板，将涂膜模具固定在空白试板上，将涂料倒入模具中搅拌，混合均匀后用钢刮板把表面刮平，一段时间后脱模，在适宜的条件下所得涂膜表面光滑平整，无气泡或裂痕。然后用图1 所示方法测试样板背面的温度，其中灯泡为135 W 碘钨灯，距离30 cm。1 3 涂料的制备称取 2000%(占涂料总质量的质量分数，后同)去离子水放入反应釜，在300 ~ 600 r/min 下依次投入020% ~ 050%纤维素、015%润湿剂、070%分散剂和适量消泡剂；调高转速至600 ~ 1 000 r/min，再依次投入500% ~ 2500%功能性填料和1000% ~ 2000%反射隔热材料，继续调高转速到1 200 ~ 1 500 r/min，高速分散10 ~ 20 min。当细度m 后降低转速至100 ~ 400 r/min，依次投入015% pH 调节剂、020%杀菌剂、120%成膜助剂、150%防冻剂乙二醇、1500% ~ 2500%乳液和012%增稠剂，分散5 ~ 10 min后即得白色反射隔热涂料。在此基础上加入适量色浆，得到彩色反射隔热涂料。1 4 涂层的制备基材采用符合GB/T 388012012《一般工业用铝及铝合金板、带材》要求的铝合金板，其表面没有阳极氧化层或着色层。将涂料刮涂在铝合金板表面，干膜厚为015 mm，在23 C 左右，相对湿度50%的条件下养护168 h。1 5 表征与性能测试按照 JG/T 2352014《建筑反射隔热涂料》中WQ 型测定涂层的太阳光反射比和半球发射率。按照GB/T 97802013《建筑涂料涂层耐沾污性试验方法》用粉煤灰污染涂层，然后测试污染后涂层的反射率。依照GB/T 1118621989《涂膜颜色的测量方法第二部分：颜色测量》测量涂层的L*。按GB/T 18651997《色漆和清漆人工气候老化和人工辐射暴露》进行氙灯老化试验，时间250 h，测试人工老化后涂层的总太阳光反射比(TSR)和近红外反射比(NTR)。耐候性和耐光性是指涂层在长时间的户外曝晒、风化后其颜色变化及老化程度，通过测定色差(E)来表征，试验为时12 个月，依照GB/T 17661995《色漆和清漆涂层老化的评级方法》评定色差。2 结果与讨论2 1 反射隔热材料对涂层隔热效果的影响选用近红外反射二氧化钛IR-1000、新型反射隔热材料舒热盾和空心玻璃微珠，探究了这3 种材料对涂层太阳光反射比、半球发射率和隔热温差的影响，结果见表1。从表1 可知，随着反射隔热材料含量增加，3 种涂层的各指标均呈现上升趋势。随着含量增多，舒热盾和IR-1000 所制涂层的太阳光反射比逐渐达到平衡，当两者在含量较小时，已经具有较好的反射隔热效果，但因含量较低时，反射材料排列不够密集，不足以完全覆盖表面，故反射隔热效果还能进一步提高。含量继续增加，在涂膜表面舒热盾和IR-1000 两种颗粒物逐渐密集，涂膜的隔热效果明显变好，太阳光反射比接近90%。在相同含量下，相比传统的空心玻璃微珠，新型反射隔热材料舒热盾和IR-1000 所制涂层的效果更好，尤其是隔热温差(可看作是太阳光反射比和半球发射率二者叠加后实际隔热性能的表征)。舒热盾是一种新型高分子发射隔热材料，对可见光和红外光具有优异的反射能力，而这两种光占据了太阳光的主要热能，因此其所制涂层的隔热效果好。IR-1000 通过提高在太阳光线光谱红外区的反射强度来降低基材对热量的吸收，能很好地降低物体表面的温度。舒热盾的隔热效果虽略好于IR-1000，但其成本较高，因此在对反射隔热性能要求较高，涂层面积不大的情况下可以选择舒热盾材料。