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0 前 言
節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟(jì)效益是我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要條件。 20 世紀(jì) 70 年代后，世界氣候變暖，地球能源日趨緊張，開發(fā)推廣使用隔熱保溫涂料，特別是建筑隔熱保溫涂料具有很大的現(xiàn)實意義。我國從 2006 年起，對新住宅規(guī)定需要采取隔熱保溫措施。建筑隔熱材料中建筑隔熱涂料因經(jīng)濟(jì)、使用方便和隔熱效果好等優(yōu)點而越來越受到人們的青睞，前景光明。本文研制了一種性能優(yōu)良、價格低廉的熱反射型建筑隔熱涂料，具有環(huán)保、高效的特點。
1 試驗部分
1.1 試驗原料
丙烯酸彈性乳液（自制）、成膜助劑醇酯 -12 、丙二醇（工業(yè)品）、分散劑、消泡劑、三乙胺（工業(yè)品）、硅烷偶聯(lián)劑、氧化銅、二氧化錳、鋁粉、氧化鐵紅、鈦白粉、云母、工業(yè)級真空微珠。
玻璃微珠來源 :
（ 1 ） 空心玻璃微珠 山東德潤機電設(shè)備 ;
（ 2 ） 陶瓷微珠 上海格潤亞納米材料 ;
（ 3 ） 漂珠 上海格潤亞納米材料 ;
（ 4 ） 500 目空心微珠 上海格潤亞納米材料 ;
（ 5 ） 150 目空心玻璃微珠 青島海大化工 ;
（ 6 ） 空心玻璃微珠 HD-2 青島海大化工 ;
（ 7 ） 空心玻璃微珠 CD-3 廣州凱曦貿(mào)易 ;
（ 8 ） 空心玻璃微珠 34P30 廣東國際貿(mào)易 ;
（ 9 ） 空心玻璃微珠 5020FPS 廣東國際貿(mào)易。
1.2 試驗配方
隔熱保溫涂料配方見表 1 。
表 1 隔熱保溫涂料配方
1.3 試驗儀器
錐形磨、高速分散機，天津市中亞材料試驗機廠 ;500 W 高壓汞燈，上海亞明燈泡有限公司 ;500 W 紅外燈，浙江海寧市安迪生照明 ;
1.4 隔熱保溫涂料的制備工藝
將顏填料、部分彈性乳液和助劑等混合均勻，用錐形磨研磨到合適的細(xì)度，制成色漿，然后加入剩余乳液和助劑，分散后在低速攪拌下加入空心微珠，攪拌均勻，在攪拌分散時應(yīng)注意避免微珠的破壞。為保證空心微珠與涂料成分的均勻混合和結(jié)合牢固，真空微珠預(yù)先用硅烷偶聯(lián)劑劑進(jìn)行處理。
1.5 試驗方法
對配制的涂料進(jìn)行隔熱保溫效果檢測，檢測方法有高壓汞燈法、紅外燈法、日光照射法 3 種方法。確定較好隔熱保溫效果的涂料。
2 結(jié)果與討論
2.1 隔熱保溫涂料的原理
太陽輻射是建筑物外部的主要熱源。太陽輻射的波長范圍很廣，但絕大部分能量集中在 0.14 ～ 4 μ m 波段，該波段占太陽輻射總能量的 99% ，其中可見光區(qū)（波長 0.4 ～ 0.76 μ m ）占 50% ，紅外線區(qū)（波長大于 0.76 μ m ）占 43% ，紫外線區(qū)占 7% 。隔熱保溫涂料的隔熱原理是通過涂料中的顏填料粒子將太陽熱輻射反射或?qū)⑽盏臒崮茌椛涞酵獠靠臻g，從而降低被覆物體的表面乃至內(nèi)部溫度，節(jié)約大量空調(diào)費用 ; 同時可降低涂膜的光熱老化作用，延長其使用壽命 [1] �？招恼婵瘴⒅槌涮罹酆衔锏膹�(fù)合材料具有的優(yōu)良隔熱性能，這與空心微珠的特殊結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。盡管其中熱傳遞機理非常復(fù)雜，影響的因素很多，但可以根據(jù)熱的對流、傳導(dǎo)和輻射傳遞的理論分析 [2-3] 。
（ 1 ） 空心玻璃微珠目數(shù)越大，其導(dǎo)熱系數(shù)越小 ;
（ 2 ） 由于玻璃微珠的填充限度，空心玻璃微珠的熱導(dǎo)率由玻璃微珠特性和聚合物基體復(fù)合特性密切相關(guān) ;
（ 3 ） 較低溫度下空心玻璃微珠的熱導(dǎo)率降低，它的保溫隔熱性能較好。
2.2 隔熱保溫涂料基料的選擇
材料反射太陽光的強弱主要用物質(zhì)的折光指數(shù)來表征，合成樹脂的折光指數(shù)為 1.45 ～ 1.50 ，這意味著選擇不同的合成樹脂對涂層的太陽熱反射效果不會有顯著的影響。因此可選擇透明度高、不含或少含吸熱基團(tuán)、對可見光和近紅外光吸收小的合成樹脂為基料。從能否形成耐久性、防水性優(yōu)良的彈性涂膜考慮，要求作為成膜材料的高聚物的玻璃化溫度較低，使其在使用溫度范圍內(nèi)處于橡膠態(tài)。但 T g 太低的樹脂會引起涂膜發(fā)黏和耐沾污性差，我們通過采用核殼型彈性乳液等方法解決涂料的耐久性和耐沾污性等問題 [4-5] 。
2.3 隔熱保溫涂料性能測定
目前我國尚無評價隔熱保溫涂料性能的國家標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)一些研究單位參照美國軍標(biāo)規(guī)定的方法進(jìn)行測試。筆者在此基礎(chǔ)上建立的隔熱保溫涂料隔熱性能試驗裝置見圖 1 。
圖 1 隔熱保溫涂料隔熱性能測定裝置
根據(jù)隔熱涂料添加劑的不同制備 9 種隔熱保溫涂料 1 # ～ 9 # 樣品。為模擬在太陽光照射下彈性隔熱涂料的隔熱效果，制作了 4 個尺寸為長、寬、高為 100 m m × 100 m m × 100 m m 的不銹鋼鐵盒，將彈性隔熱涂料在 6 個面上，涂刷 3 道。測試在高壓汞燈、紅外燈、太陽照射下盒子表面及盒子內(nèi)空氣溫度之差。對這 9 種涂料在高壓汞燈和紅外燈光照下進(jìn)行保溫隔熱測試，數(shù)據(jù)如表 2 、表 3 。
表 2 高壓汞燈照射下的隔熱保溫數(shù)據(jù)
注 :500 W 高壓汞燈照時 60 min 。
表 3 紅外燈照射下的隔熱保溫數(shù)據(jù)
注 :500 W 紅外燈照時 60 min 。
由表 2 、表 3 可以看出 :1 # 、 8 # 真空微珠制備的涂料隔熱效果較好。
將 1 # 隔熱保溫涂料中的玻璃微珠用表 4 無機填 料替換，分別摻入相同質(zhì)量的氧化銅、二氧化錳、鋁粉、氧化鐵，研磨后配制成 4 種涂料，將這 4 種涂料在高壓汞燈和日光下進(jìn)行檢測試驗，試驗結(jié)果數(shù)據(jù)見表 4 、表 5 。
表 4 高壓汞燈下測試隔熱保溫數(shù)據(jù)
注 :500 W 高壓汞燈照時 60 min 。
表 5 日光下測試隔熱保溫數(shù)據(jù)
表 4 、表 5 試驗結(jié)果表明，摻加氧化銅、二氧化錳、鋁粉、氧化鐵后的涂料具有一定的隔熱保溫效果，與文獻(xiàn)的報道相符合，以氧化銅的效果最好，但不如添加 1 # 空心玻璃微珠的涂料隔熱保溫效果好。對所研制的 1 # 涂料與某進(jìn)口隔熱涂料、市售優(yōu)質(zhì)外墻涂料、鋁粉涂料以及未涂涂料的空白試件進(jìn)行了高壓汞燈下隔熱性能的對比試驗，結(jié)果見表 6 。
表 6 隔熱保溫涂料與其他涂料的隔熱性能對比
表 6 結(jié)果表明 :1 # 真空玻璃微珠制備的隔熱保溫涂料，其隔熱保溫優(yōu)于反光鋁粉涂料和某進(jìn)口涂料，具有質(zhì)優(yōu)價廉的特性。
3 結(jié) 論
通過優(yōu)選隔熱保溫填料和涂料復(fù)配工藝，制備了隔熱保溫性能優(yōu)良、環(huán)境友好的建筑用隔熱保溫功能涂料。通過對該隔熱保溫涂料涂層隔熱原理分析、性能檢測和功能無機填料選擇的研究，得到如下結(jié)論 : （ 1 ） 采用丙烯酸核殼彈性乳液，以真空微珠、金紅石型鈦白粉、云母及空心硼硅酸鹽等為顏填料制備的隔熱保溫涂料性能穩(wěn)定、熱反射功能強，耐老化、耐沾污性強。（ 2 ） 涂料性能檢測結(jié)果表明，該涂料隔熱保溫效果優(yōu)于某進(jìn)口隔熱涂料、鋁粉涂料、外墻涂料。作為一種夏熱冬冷地區(qū)建筑物保溫重要措施，是一種有效的節(jié)能方法。 （張宜恒 1 ，孫道興 2 ） |
