一种新型隔热涂料的制备及性能研究

data-full-width-responsive="true"> 0 引言隔热涂料是运用阻隔、反射、辐射等机理将太阳辐射中大部分热量反射或辐射回去, 以降低物体表面的温度, 阻止热传导, 降低物体内部的热量积累, 从而达到节能的一种功能性涂料[ 1, 2] 。隔热涂料因其经济性、使用方便和绝热效果可靠等优势已经成为一种新兴的建筑节能措施。据资料报道, 截止到2009 年, 美国和欧洲一些国家在军事和民用的许多领域为研制隔热涂料分别投资了240 亿美元和260 亿美元, 而国内尚处于起步阶段, 研制建筑隔热涂料对我国的建筑节能具有十分重要的意义。1954 年麦克劳林[3] 首先提出了使用玻璃制造单孔中空微珠的技术, 使中空玻璃微珠作为一种优良的隔热材料广泛应用于隔热涂料中。中空玻璃微珠是由含硅、铝等元素的氧化物材料经特殊工艺制成的薄壁、封闭的微小球体, 球体内部包裹一定量的气体, 具有低密度、低导热、热稳定性好等优点[4] , 且有较好的红外光反射性及红外发射率。成膜干燥后, 玻璃微珠会紧密排列形成一层对热量具有阻隔效果的封闭型的中空气体层, 阻断 热桥 , 从而使涂层具有良好的隔热效果。但由于中空玻璃微珠质轻且为无机填料, 常常与隔热涂料中的基料发生分离漂浮现象, 极大地影响了隔热涂料的均匀性以及隔热性能。本实验采用硅烷偶联剂预处理中空玻璃微珠的方法使无机功能填料和有机乳液均匀混在一起制备新型隔热涂料, 并研究了所制备的隔热涂料的性能。1 实验1 1 原材料T J-103 苯丙乳液, 北京通海工贸有限公司; QH 系列中空玻璃微珠, 容重为0 11~ 0 13g/ cm3, 其化学组成见表1( 质量分数) 。其它助剂包括硅烷偶联剂、乙醇( 分析纯) 、润湿剂、分散剂、成膜剂、消泡剂、增稠剂( 工业级) 等。1 2透明隔热涂料的制备工艺取一定量的乙醇与硅烷偶联剂充分混合均匀, 再加入到中空玻璃微珠中预处理2h, 搅拌均匀后在水浴温度为85~90oc 的水浴槽中放置2h, 将处理后的中空玻璃微珠放入TJ-103 苯丙乳液中, 加入适量的消泡剂、成膜剂等助剂慢慢搅拌3h, 混合均匀后得到透明隔热涂料, 记为A。1 3 实验方法采用日本JSM-5610LV 型扫描电子显微镜分析经硅烷偶联剂处理前后中空玻璃微珠的微观形貌; 涂膜附着力参考涂膜附着力测试标准GB/ T 9286-1998; 采用JTRG-3 建筑材料热流计式导热仪测定涂层导热系数; 采用QT G-A 型( 框式) 涂膜涂布器涂不同厚度的涂层。目前我国尚无隔热涂料隔热性能的测定标准, 因此采用美国军方标准MIL-E-46136 的实验方法进行模拟测试, 实验采用太阳热反射模拟实验装置, 通过测定平衡温度来评价其隔热性能[ 5] , 见图1。2 结果与讨论2 1 硅烷偶联剂处理前后中空玻璃微珠的微观形貌图2 为未处理中空玻璃微珠的SEM 形貌, 图3 为经过乙醇和硅烷偶联剂预处理2h 的中空玻璃珠微珠的SEM 形貌。由图2、图3 可见, 未处理过的玻璃微珠颗粒表面光滑,处理后的玻璃微珠表面附有偶联剂。通过硅烷偶联剂处理玻璃微珠, 硅烷偶联剂的一端可与有机组分产生物理或化学作用, 而另一端可与无机组分的前驱体进行水解和缩聚反应。硅烷偶联剂的桥梁作用使无机组分与有机组分之间以化学键相连, 提高了无机组分与有机组分之间的结合程度,弱化了界面, 防止了相分离, 减少了有机相界面与无机相界面的差异, 增强了有机成膜苯丙乳液和无机填料中空玻璃微珠的相容性。按照涂膜附着力测试标准GB/ T9286-1998 测得处理过的隔热涂料的附着力等级从2 级升到1 级。