一种陶瓷智能隔热涂料的研制和应用

data-full-width-responsive="true"> 一种陶瓷智能隔热涂料的研制和应用□ 卢 敏，万 众，王贤明，宁 亮，吴连锋，马 蕾(海洋化工研究院有限公司，山东青岛 266071)0 前 言专用的通信系统用室外机房等随着移动通信基站、接入网的大量应用，而被广泛使用。通信系统用室外机房是指应用于通信系统，直接处于气候影响下，为内部通信设备提供机械和环境保护的机房。室外机房特点是内部有热源，由于其内部电气设备的长期运行发热，会导致机房内蓄热升温，需一年四季用空调来保持站内温度(主要是降温)，从而导致电能的浪费，营运成本居高不下。通常传统的隔热涂料特点是既反射外表面的太阳光热能来达到隔热效果，同时通过对热传递的显著阻抗来实现隔热，阻隔被保护体内外温度传递、交换，达到保温隔热效果。当室外机房内部温度高于外界气温时需要向外散热，由于传统隔热涂料的保温功能阻隔了机房向外散热的途径，会导致机房内蓄热升温，增加空调能耗。本论文研制一种具有单向反射散射特点的陶瓷智能隔热涂料，该涂料涂刷在通信系统用室外机房外表面，不仅可反射太阳光，减少进入机房内部的太阳辐射热量，还可有效将机房内的热量迅速向外迁移，实现室内散热，从而在一定程度上降低电能消耗和营运成本，延长空调使用寿命。该涂料采用单向反射散热技术，使用在通信机房外表面，当太阳光照射升温时，可将机房外表面的太阳光热能反射回大气。当无太阳光照射时，可将机房积蓄的高温向外散发、辐射出去，有效减少空调用电量。因其能根据机房内外温度变化自动选择反射太阳光照射热能或通过散射、辐射形势将机房内积蓄的热量散发出去，所以可称其为智能型隔热涂料。1 试验部分11 试验原料水性丙烯酸弹性乳液，改性有机硅微乳液，复合陶瓷晶体微粉，金红石型钛白粉，惰性填料，Texanol，丙二醇，聚羧酸盐类分散剂，低泡润湿剂，矿物油类和有机硅类消泡剂，四氯间苯二腈类防霉剂，有机胺类pH值调节剂，聚醚类流平剂，聚氨酯类缔合型增稠剂。12 试验配方(见表1)13 制备工艺在配浆容器中加入准确计量的水、分散剂、润湿剂、pH值调节剂、消泡剂、丙二醇、防霉剂，用高速分散机搅拌均匀；依次加入各种惰性填料、金红石型钛白粉，搅匀；将搅拌终了的浆料转移到研磨设备中，研磨至细度小于30 m，得色浆；将色浆转移到调漆容器中，按计量加入乳液和成膜助剂，搅匀；搅拌分散后在低速搅拌下加入预先用硅烷偶联剂处理过的复合陶瓷晶体微粉，搅拌均匀。最后加入增稠剂、流平剂搅匀，调节到需要的黏度。用80～120目筛网过滤，得到涂料成品。14 性能测试按表2、表3所列检测方法制板，进行性能测试。2 结果与讨论21 成膜物的选择由于移动通信系统室外机房所处的环境温度变化比较剧烈，因此对外表面涂覆的隔热涂层的抗裂和柔性要求比较高。普通丙烯酸乳液缺乏柔韧性和弹性、缺乏遮盖微裂缝的能力，如果进行厚涂，也容易引起涂层收缩导致开裂。弹性丙烯酸乳液的涂膜具有弹性，能够遮盖基层的微细裂纹而使涂层不开裂，但其玻璃化温度低，在使用温度下涂膜会随着气温的升高而变软返黏，导致极易黏附污染物，耐沾污性较差。当涂膜变脏后，会大大影响隔热涂料的反射隔热效果，并且也使涂层的装饰效果变差。为平衡涂膜的弹性与强度，提高其耐沾污性，本试验主要是采用弹性丙烯酸防水乳液为主要基料，与特殊结构改性的有机硅微乳液按一定比例混合作为隔热涂料的成膜物，使得涂膜在弹性、机械强度、耐水性、耐沾污性等方面优于一般建筑外墙热反射隔热涂料。可有效防止水性隔热涂层户外暴露和环境灰尘、废气、雨水痕迹等造成的脏污，可延长涂层的使用寿命，长久保持洁净。22 颜料的选择颜料的选择要求对可见光和红外的吸收率要小，对太阳光的散射能力要强。颜料的散射能力取决于颜料与树脂的折光指数差值，一般树脂的折光指数比较低，所以折光指数越高的颜料其散射率越大。由于受太阳反射隔热涂膜光学属性的限制，该涂料的颜色必须是白色或是浅色的。因为白色颜料对太阳能的反射系数大于吸收系数，而深色颜料则相反。金红石型钛白粉的折光指数达28，反射系数80%，位居颜料之首，因此选用金红石型钛白粉为涂料的颜料。23 功能性填料的选择空心玻璃微珠具有高反射(辐射)率、低导热和低蓄热系数，其在涂层中呈紧密多级排列，形成真空层和负压惰气层，对太阳的辐射热有着极强的反射和阻隔作用，有效降低辐射传热和对流传热，从而可以降低物体表面的热平衡温度。但是，空心玻璃微珠的堆积密度比较小，体积比较大，容易引起涂料的后增稠，导致涂料的贮存稳定性降低，所以需要特殊的分散和添加工艺。此外，空心玻璃微珠粒径越大，隔热效果越显著，但随着空心玻璃微珠的粒径增大，微珠的空腔壁比较薄，受高速剪切容易破裂，施工性能不是很好。添加空心玻璃微珠的涂料制成的涂膜，固化后表面比较粗糙，耐沾污性能相对较差，被污染后，隔热效果下降比较显著。多种金属氧化物掺杂形成的具有反型尖晶石结构的物质具有热发射率高的特点而被广泛应用于隔热节能材料的填料。因此本试验选择了在常温下具有特殊单向反射散射功能的复合陶瓷晶体微粉作为功能性填料，外加少量稀土氧化物，以提高该陶瓷粉体材料晶格振动活动性，且具有激活催化作用，从而提高其反射率。3 结 语本试验研制的陶瓷智能隔热涂料，对太阳辐射热具有良好的反射作用，可有效降低夏季太阳照射造成机房内部升温。同时可将机房内蓄积的高温向外散发、辐射出去，有效减少空调用电量。并且，涂膜具有良好的耐沾污性，不会因表面污染而降低对太阳辐射的反射作用，可长期保持稳定的隔热效果。