无机改性颗粒对水性氟碳涂料性能的影响

data-full-width-responsive="true"> 无机颗粒因其独特的效应，将无机颗粒加入到传统涂料中，对原涂料分散并进行改性后可以赋予涂料优异的性能［1］。如何使无机颗粒真正分散于水性涂料中，发挥其反射隔热效应，获得高性能、高稳定性的涂料具有十分重要的意义。1 试验原材料1． 1 水性氟碳涂料水性氟碳涂料是由水性氟树脂为主要成分的单组分氟碳乳液涂料，采用大连振邦氟涂料股份有限公司的ZB-W777-51。其质量固体含量≧ 45%，密度为1． 2～ 1． 3g /mL，理论涂布率为4 ～ 5m2 /kg /二道( 以60m干膜计) ，温度( 23 2) ℃时装干小于2h，颜色为白色。1． 2 无机功能填料无机添加物是直接影响反射隔热涂料绝热性能的关键原料试验与应用( 1) 空心玻璃微球: 由南京鲲大科技有限公司供给，外观为白色，流动性好，能够降低涂料黏度和内应力，中空，外壳坚硬，壳内为稀薄气体。作为添加剂，耐磨性强，抗压强度高，中空结构使其导热系数很低，其基本性质如表1。( 2) 陶瓷微球: 由南京鲲大科技有限公司供给，所用陶瓷微球为硼硅酸盐体系，白色粉状微球，刚性实心球体，粒径为3m( 50%) ，抗压强度大于413． 41MPa。( 3) -氧化铝和-氧化铝: 选用-氧化铝和-氧化铝颗粒作为功能性填料添加到水性氟碳涂料中，对其反射隔热性能进行研究。本试验基料折射率为1． 52 左右。氧化铝颗粒折射率为1． 72，空心玻璃微球折射率为1． 2 左右。上述添加物和水性氟碳涂料都为白色物质，因此添加入涂料中能够较大程度地反射太阳光，基本不改变原涂料的外观色泽。而且也能够起到有效的反射隔热效果［2］。表1 空心玻璃微球的基本性质1． 3 无机改性颗粒分散剂为防止无机改性颗粒聚团，使其在涂料中具有良好的分散效果，需要选择一种合适的分散剂［3］。由经试验得出: 1g 陶瓷微珠分散在20g 水中，超声波分散20min，2 ． 5h 后出现沉淀，具有较好的分散性。因此本试验选用多聚磷酸钠分散剂。为检验多聚磷酸钠的分散效果，选用LS 激光粒度仪分析多聚磷酸钠添加前后对颗粒粒度的影响，结果如表2。由表2 可知，添加多聚磷酸钠分散剂分散以后，4种无机添加物的颗粒粒径有了显著的减小，多聚磷酸钠的分散效果比较明显。2 无机颗粒单掺对水性氟碳涂料性能的影响保持涂料中各种成分比例不变，改变添加物种类，研究添加物对涂料各种性能的影响，结果见表3。由于陶瓷微球、-氧化铝和-氧化铝都为瘠性料，吸水量较小，因此其添加质量分数为10% 时，涂料的粘度变化不是很明显，而添加-氧化铝后涂料的各项性能指标最好。涂料中部分陶瓷微球和绝大多数-氧化铝的粒径跟太阳光中可见光380nm-760nm 和近红外760nm-2500nm 的波长较接近，因此能最大程度的反射光能［4］。而-氧化铝颗粒粒径较大，与可见光和近红外的波长相差较大，其反射效果要差一些［5］。-氧化铝的粒径最小，能够发生菲涅耳反射的比例也最大，因此其反射隔热性能也就最好。通过对添加3 种无机改性颗粒后涂膜的表观结构变化进行观察，添加-氧化铝后涂膜的表观平滑程度明显大于添加陶瓷微球时的情况，氧化铝与作为基料的氟碳树脂之间的折射率差值比较大，且粒径与太阳光中的可见光和红外光更为接近，能够更大程度的反射，因此其反射性能比较好。3 无机颗粒混掺对水性氟碳涂料性能的影响3． 1 最优掺量的确定鉴于-氧化铝和-氧化铝性质相似，对涂料的反射隔热性能影响基本一致，且根据粒度分析，-氧化铝的粒径远小于-氧化铝，更为接近可见光和红外的波长，对可见光的反射效果更好。且由前一试验结果表明，添加-氧化铝后试样的性能要优于添加-氧化铝的，因此我们选取-氧化铝、陶瓷微球和空心玻璃微球进行正交试验。我们设置4 因素3 水平的试验，不考虑交互作用，选用正交表L9( 34 ) 来安排试验。正交试验因素与水平表见表4; 正交试验方案及结果见表5; 正交试验结果分析见表6。