水性隔热保温节能涂料的研制

data-full-width-responsive="true"> 水性隔热保温节能涂料的研制□ 张宜恒1，孙道兴2（1青岛科技大学中德学院，山东青岛 266042;2青岛科技大学环境学院，山东青岛 266042）0 前 言节能降耗、提高经济效益是我国经济可持续发展的重要条件。20世纪70年代后，世界气候变暖，地球能源日趋紧张，开发推广使用隔热保温涂料，特别是建筑隔热保温涂料具有很大的现实意义。我国从2006年起，对新住宅规定需要采取隔热保温措施。建筑隔热材料中建筑隔热涂料因经济、使用方便和隔热效果好等优点而越来越受到人们的青睐，前景光明。本文研制了一种性能优良、价格低廉的热反射型建筑隔热涂料，具有环保、高效的特点。1 试验部分11 试验原料丙烯酸弹性乳液（自制）、成膜助剂醇酯-12、丙二醇（工业品）、分散剂、消泡剂、三乙胺（工业品）、硅烷偶联剂、氧化铜、二氧化锰、铝粉、氧化铁红、钛白粉、云母、工业级真空微珠。玻璃微珠来源:（1） 空心玻璃微珠 山东德润机电设备;（2） 陶瓷微珠 上海格润亚纳米材料;（3） 漂珠 上海格润亚纳米材料;（4） 500目空心微珠 上海格润亚纳米材料;（5） 150目空心玻璃微珠 青岛海大化工;（6） 空心玻璃微珠HD-2 青岛海大化工;（7） 空心玻璃微珠CD-3 广州凯曦贸易;（8） 空心玻璃微珠34P30 广东国际贸易;（9） 空心玻璃微珠5020FPS 广东国际贸易。12 试验配方隔热保温涂料配方见表1。13 试验仪器锥形磨、高速分散机，天津市中亚材料试验机厂;500 W高压汞灯，上海亚明灯泡有限公司;500 W红外灯，浙江海宁市安迪生照明;14 隔热保温涂料的制备工艺将颜填料、部分弹性乳液和助剂等混合均匀，用锥形磨研磨到合适的细度，制成色浆，然后加入剩余乳液和助剂，分散后在低速搅拌下加入空心微珠，搅拌均匀，在搅拌分散时应注意避免微珠的破坏。为保证空心微珠与涂料成分的均匀混合和结合牢固，真空微珠预先用硅烷偶联剂剂进行处理。15 试验方法对配制的涂料进行隔热保温效果检测，检测方法有高压汞灯法、红外灯法、日光照射法3种方法。确定较好隔热保温效果的涂料。2 结果与讨论21 隔热保温涂料的原理太阳辐射是建筑物外部的主要热源。太阳辐射的波长范围很广，但绝大部分能量集中在014～4 m波段，该波段占太阳辐射总能量的99%，其中可见光区（波长04～ 076 m）占50%，红外线区（波长大于076 m）占43%，紫外线区占7%。隔热保温涂料的隔热原理是通过涂料中的颜填料粒子将太阳热辐射反射或将吸收的热能辐射到外部空间，从而降低被覆物体的表面乃至内部温度，节约大量空调费用;同时可降低涂膜的光热老化作用，延长其使用寿命。空心真空微珠充填聚合物的复合材料具有的优良隔热性能，这与空心微珠的特殊结构有着密切的关系。尽管其中热传递机理非常复杂，影响的因素很多，但可以根据热的对流、传导和辐射传递的理论分析。（1） 空心玻璃微珠目数越大，其导热系数越小;（2） 由于玻璃微珠的填充限度，空心玻璃微珠的热导率由玻璃微珠特性和聚合物基体复合特性密切相关;（3） 较低温度下空心玻璃微珠的热导率降低，它的保温隔热性能较好。22 隔热保温涂料基料的选择材料反射太阳光的强弱主要用物质的折光指数来表征，合成树脂的折光指数为145～150，这意味着选择不同的合成树脂对涂层的太阳热反射效果不会有显著的影响。因此可选择透明度高、不含或少含吸热基团、对可见光和近红外光吸收小的合成树脂为基料。从能否形成耐久性、防水性优良的弹性涂膜考虑，要求作为成膜材料的高聚物的玻璃化温度较低，使其在使用温度范围内处于橡胶态。但T g太低的树脂会引起涂膜发黏和耐沾污性差，我们通过采用核壳型弹性乳液等方法解决涂料的耐久性和耐沾污性等问题。23 隔热保温涂料性能测定目前我国尚无评价隔热保温涂料性能的国家标准，国内一些研究单位参照美国军标规定的方法进行测试。笔者在此基础上建立的隔热保温涂料隔热性能试验装置见图1。根据隔热涂料添加剂的不同制备9种隔热保温涂料1～ 9样品。为模拟在太阳光照射下弹性隔热涂料的隔热效果，制作了4个尺寸为长、宽、高为100 m m 100 m m 100 m m 的不锈钢铁盒，将弹性隔热涂料在6个面上，涂刷3道。测试在高压汞灯、红外灯、太阳照射下盒子表面及盒子内空气温度之差。对这9种涂料在高压汞灯和红外灯光照下进行保温隔热测试，数据如表2、表3。由表2、表3可以看出:1、8真空微珠制备的涂料隔热效果较好。将1隔热保温涂料中的玻璃微珠用表4无机填料替换，分别掺入相同质量的氧化铜、二氧化锰、铝粉、氧化铁，研磨后配制成4种涂料，将这4种涂料在高压汞灯和日光下进行检测试验，试验结果数据见表4、表5。表4、表5试验结果表明，掺加氧化铜、二氧化锰、铝粉、氧化铁后的涂料具有一定的隔热保温效果，与文献的报道相符合，以氧化铜的效果最好，但不如添加1空心玻璃微珠的涂料隔热保温效果好。对所研制的1涂料与某进口隔热涂料、市售优质外墙涂料、铝粉涂料以及未涂涂料的空白试件进行了高压汞灯下隔热性能的对比试验，结果见表6。表6结果表明:1真空玻璃微珠制备的隔热保温涂料，其隔热保温优于反光铝粉涂料和某进口涂料，具有质优价廉的特性。3 结 论通过优选隔热保温填料和涂料复配工艺，制备了隔热保温性能优良、环境友好的建筑用隔热保温功能涂料。通过对该隔热保温涂料涂层隔热原理分析、性能检测和功能无机填料选择的研究，得到如下结论:（1） 采用丙烯酸核壳弹性乳液，以真空微珠、金红石型钛白粉、云母及空心硼硅酸盐等为颜填料制备的隔热保温涂料性能稳定、热反射功能强，耐老化、耐沾污性强。（2） 涂料性能检测结果表明，该涂料隔热保温效果优于某进口隔热涂料、铝粉涂料、外墙涂料。作为一种夏热冬冷地区建筑物保温重要措施，是一种有效的节能方法。