高性能太阳热反射隔热涂层的研制

data-full-width-responsive="true"> 高性能太阳热反射隔热涂层的研制马 宏，刘文兴，孟军锋，董 浩，王进忠，裴晓峥(北方涂料工业研究设计院，兰州730020)1 引言自20世纪70年代以来，建筑业、石油工业、运输业、兵器工业等迅速发展，要求使用反射太阳能的新型涂料，以降低暴露在太阳热辐射下的装备的表面温度，阻止热传导，改善工作环境，提高安全性。城市中产生的都市热岛效应不断受到关注，引起这种效应的一个主要原因是强烈吸收太阳能的黑色屋顶。通过在屋顶上涂覆白色涂层，可以明显降低屋顶的温度，并极大地降低建筑物的冷却需求。据悉，日本开始实施合理使用能源的法律后，各相关公司都在加速推行太阳遮热、绝热涂料类新产品，这样既可以节省能源又利于环保。为延长住宅使用寿命，又推出了各种替代产品，预计具有良好的适应性、长期耐久性和环保功能的太阳遮热涂料会有广阔的市场前景。2 试验部分2．1 试验试剂金红石型二氧化钛，工业级；氧化锌，工业级；轻钙，工业级；滑石粉，工业级；空心玻璃微珠，上海格润亚；消泡剂、试剂，德谦化工。2．2 试验仪器砂磨机，高速分散机，可见光反射率测定仪(自制)，光泽测定仪，万能材料试验机，附着力测定仪(划格)等。2．3 涂料制备2．3．1 成膜物的选择工业上常用的耐候性好的外用防腐绝热涂料树脂有氯磺化聚乙烯、氯化橡胶、HCPE、氯醋共聚树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯等。本试验采用热塑性丙烯酸树脂(自制)。2．3．2 涂料的制备(1)涂料配方。涂料配方见表1。表1 太阳热反射涂料配方(2)涂料性能。涂料性能见表2。3 结果与讨论3．1 涂层热反射率的影响因素(1)颜料对涂层热反射率的影响：颜料对可见光和近红外光的吸收都是越小越好。同时，为减少太阳光透过，颜料对太阳光应有尽可能大的散射。在基料、颜填料的折光指数、颜填料的粒径、纯度等条件都一定的情况下，提高太阳热反射率的方法主要是提高颜料的PVC和改变颜填料的配比。3．2 不同颜填料对太阳光反射率的影响一般认为白色颜料的反射率可以达到99％ 以上，但基料对光线的吸收较颜料要大得多， 在涂层中漆基吸收光线的多少与颜料和基料的折射指数的差值有关。颜料和基料的折射指数的差值越大， 则涂层对太阳光的反射就越强。这种差别引起菲涅耳反射(见图1)，为颜料的选择提供了依据。3．3 颜填料纯度对太阳反射率的影响以氧化锌为例，来说明颜填料纯度对涂层反射率的影响。表3是不同纯度ZnO的反射率，纯度越高，反射率越大。3．4 颜基比对涂层反射率的影响研究表明，涂层反射率随颜基比的增加而有所增大，但不是特别明显。所以在实际应用中，这一点不是主要的影响因素，在确定颜基比时主要考虑涂层的其他性能指标要求。在满足综合性能的要求下，确定最佳的颜基比。3．5 涂层厚度对反射率的影响由表4可以看出，在一定厚度范围内，涂层反射率随着厚度增加而提高，但是在厚度达到一定值时，光线并不能透过涂层照射到底材，此时增加涂层厚度，对涂层的反射率影响不大。即在涂层厚度达到60 m以上时，涂层的反射率基本不变，因此，可根据实际使用要求来确定涂层厚度。3．6 空心玻璃微珠对涂层性能的影响空心玻璃微珠作为一种新型涂料填料，近年来得到广泛应用。在涂料中加入空心玻璃微珠可以赋予涂层特殊性能，以满足某些特殊用途的要求，如强度、隔热等。它具有如下优点：①能够提高涂料的绝热性能和赋予涂膜更好的增白遮蔽效果，能够反射80％ ～90％ 的日光辐射热能，可防止涂膜结构中成膜物质的降解，延长使用寿命；②具有高效的填充性，能够减少涂料中基料的使用量；降低涂料施工中有害气体的排放，更有效地减少涂料的VOC含量；③能够增强涂料的流平性、平滑性，明显改善涂膜硬度、抗刮伤等机械性能；④使涂膜具有更好的防污染、防腐蚀和耐黄变的性能。在本涂料制备中加入一定量的玻璃微珠，对涂层的太阳光反射率和涂层的隔热效果均有明显的提高。因为微珠的空心结构可以大大提高涂层的孔隙率，从而降低涂层的热导率(见表5和图2)。4 结语通过对所制涂料性能的研究结果可以看出，影响太阳热反射涂料热反射率的主要因素有：颜料与树脂折光指数的比值，颜料的粒径、纯度、涂层厚度及颜基比等。该涂料于2005年7月在河北沧州某建筑物上实际应用，在建筑物表面起到了极佳的降温隔热作用，同时具有优良的防腐、装饰功能。经测试该涂料的太阳热吸收率为0．16，红外辐射率为0．87，使用该涂料涂装的物体与原装相比，其表面温度可以降低1O～15℃ ，内部温度降低5～1O℃ ，温差极为明显，主要应用于建筑物的外墙及其他构筑物的外表面。太阳热反射涂料由于制备简便，成本低，既节省能源又利于环保，使其具有良好的发展趋势和广阔的市场前景。下载：http://wwwctdiskcom/file/4363491