水性薄层反射隔热保温涂料的研制

data-full-width-responsive="true"> 0 引言建筑能耗在整个建筑消耗中所占的比例一般在30%~40%。目前，我国已建成的建筑物90% 是不节能的，因此，建筑节能是我国节能工作的重点之一。另外，夏季阳光照射在户外的石油贮罐上，其表面温度可高达60~70℃，夏季气温超过30℃时就要对贮罐进行冷却喷淋，以减少油料挥发，保证贮罐安全。因此，研发薄层反射隔热保温涂料对节约能源、保护环境具有重要意义。薄层反射隔热涂料在基材表面形成一层光滑、反射率高的致密涂膜，可有效降低辐射传热和对流传热。1 实验部分11 原材料纯丙乳液、弹性乳液，江苏日出；玻璃微珠，美国3M 公司；钛白粉，美国828 ；滑石粉、重钙、改性纤维素、润湿剂、分散剂、成膜剂、消泡剂、增稠剂、防腐剂、防冻剂，均为工业品。12 仪器与设备红外灯，红外测温仪，小型分散机，斯托默黏度计，电子天平等。13 制漆工艺将部分水加入调漆罐中，在搅拌状态下依次加入润湿剂、分散剂、消泡剂，搅拌10 min，然后加入钛白粉、滑石粉、重钙、改性纤维素进行高速搅拌至细度合格，制得漆浆；在低速搅拌状态下，将漆浆加入纯丙乳液和弹性乳液，待搅拌均匀后加入玻璃微珠进行搅拌，然后加入成膜剂、防腐剂、防冻剂、增稠剂，即制得薄层反射隔热保温涂料。原漆性能的检测结果见表1。14 涂装工艺先刷涂第1 道涂料，干燥后，再刷涂第2 道涂料，每道涂膜厚度约01 mm，涂膜总厚度03 mm。15 涂料性能测试参照相应的国家标准进行涂料基本性能的测试，结果见表2。隔热性能测试：（1）分别将涂有未添加隔热功能填料的空白涂料试样（膜厚03 mm）和涂有添加隔热功能填料的涂料试样（膜厚03 mm）样板放在隔热测定装置的2 个长方形孔洞上，将250 W 红外灯挂在2 个装置正上方300 mm 处；（2）同时开启红外灯，每隔5 min 记录2 块样板在同一时间点下的背面温度；（3）至温度变化不超过1℃时，将两块样板的背面温度相减即为隔热温差。该配方制备的隔热涂料的隔热温差为10℃。自制反射隔热测定装置见图1。2 结果与讨论21 基料的选择在隔热保温涂料中，通常要求基料对可见光和近红外光的吸收越小越好。在混拼乳液中，随着弹性乳液用量的提高，涂膜的耐洗刷性、耐沾污性、耐人工老化性都有不同程度的降低，但是涂膜的断裂伸长率却显著增大。在本实验中，纯丙乳液与弹性乳液的配比为2∶1。22 颜填料的选择颜填料是影响隔热保温涂料性能的关键，为了使涂料具有优异的隔热保温性，必须选择质轻中空、热阻大、折光系数高、表面光洁、反射率高的颜填料。221 空心玻璃微珠空心玻璃微珠为圆形，表面光洁坚硬，结构致密，对各种介质几乎不吸收，能够很好地反射光、热等入射波；空心玻璃微珠密度低，导热系数小，隔热性能也很好，非常适合作隔热保温涂料的填料。空心玻璃微珠在涂料中的作用：（1）利用空心玻璃微珠的球形结构，能提高涂料的绝热性能，也赋予涂料更好的增白遮蔽效果，并能反射80%~90% 热能，可防止涂膜结构中成膜物质的降解，延长其使用寿命；（2）空心玻璃微珠具有高效的填充性，能减少涂料中基料的用量，降低涂料施工中有害气体的排放，更有效地减少涂料的VOC（挥发性有机化合物）含量；（3）增强涂料的流平性和平滑性，明显改善涂膜的硬度和抗刮伤性等机械性能；（4）使涂膜具有更好的耐沾污性、防腐蚀性和耐黄变性。在隔热保温涂料中，随着空心玻璃微珠用量的增加，涂料的反射比随之增大，涂料的黏度也增大。但是，涂料黏度太高会影响涂料的施工性。空心玻璃微珠的用量以5%~7％为宜。222 其他颜填料除了空心玻璃微珠外，还需要添加其他颜填料。从提高涂膜太阳热反射率角度出发，选用的颜填料对可见光和红外光的吸收要小，对太阳光的散射能力要大。颜填料的散射能力取决于颜填料与树脂的折光指数的差值。因为合成树脂乳液的折光指数很低，可忽略不计，所以折光指数越高的颜填料，其散射率越大。因此，可以将折光指数作为选择太阳热反射涂料用颜填料的依据。金红石型钛白粉的折光指数达28，反射系数 80％，位居颜料品种之首，所以选用金红石型钛白粉为隔热涂料的颜料。滑石粉、重钙等散射光线能力弱，且不改变反射曲线的形状，但可改变入射光线总量。几种常用颜填料的折光指数见表3。23 助剂的选择为改善涂料的相关性能，需对涂料的成膜助剂、增稠剂、分散剂、防霉剂、消泡剂等多种助剂的用量及添加顺序进行研究。助剂的选择主要考虑改善涂料及涂层的相关性能。用正交试验法对助剂与基料的配比进行了优化，m分散剂∶m基料=1∶100 ；m消泡剂∶m基料=1∶100 ；m成膜助剂∶ m基料=1∶20 ；m增稠剂∶ m基料=1∶80，配制的涂料呈均匀状态，放置3 个月无变化，且涂膜外观正常。3 结语研制的水性薄层反射隔热保温涂料具有良好的隔热保温效果，且涂料具有无毒、无味、无污染的特点，属于环保型节能涂料，符合保温技术的发展方向，可用于石油贮罐、成品油罐的隔热保温，以及作为屋面隔热保温材料使用，综合经济效益高。