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高性能太阳热反射隔热涂层的研制,介绍了热反射涂料应用现状及前景;讨论了涂料的组成、原理及其产品技术指标
2019年12月24日    阅读量:1059     新闻来源:中国建材网 cnprofit.com    |  投稿

1 引言
自20世纪70年代以来,建筑业、石油工业、运输业、兵器工业等迅速发展,要求使用反射太阳能的新型涂料,以降低暴露在太阳热辐射下的装备的表面温度,阻止热传导,改善工作环境,提高安全性。


城市中产生的“都市热岛”效应不断受到关注,引起这种效应的一个主要原因是强烈吸收太阳能的黑色屋顶。通过在屋顶上涂覆白色涂层,可以明显降低屋顶的温度,并极大地降低建筑物的冷却需求中国建材网cnprofit.com


据悉,日本开始实施合理使用能源的法律后,各相关公司都在加速推行太阳遮热、绝热涂料类新产品,这样既可以节省能源又利于环保。为延长住宅使用寿命,又推出了各种替代产品,预计具有良好的适应性、长期耐久性和环保功能的太阳遮热涂料会有广阔的市场前景。

2 试验部分
2.1 试验试剂
金红石型二氧化钛,工业级;氧化锌,工业级;轻钙,工业级;滑石粉,工业级;空心玻璃微珠,上海格润亚;消泡剂、试剂,德谦化工。

2.2 试验仪器
砂磨机,高速分散机,可见光反射率测定仪(自制),光泽测定仪,万能材料试验机,附着力测定仪(划格)等。

2.3 涂料制备
2.3.1 成膜物的选择
工业上常用的耐候性好的外用防腐绝热涂料树脂有氯磺化聚乙烯、氯化橡胶、HCPE、氯醋共聚树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯等。本试验采用热塑性丙烯酸树脂(自制)。

2.3.2 涂料的制备
(1)涂料配方。涂料配方见表1。
表1 太阳热反射涂料配方
高性能太阳热反射隔热涂层的研制,介绍了热反射涂料应用现状及前景;讨论了涂料的组成、原理及其产品技术指标 中国建材网,cnprofit.com
(2)涂料性能。涂料性能见表2。

3 结果与讨论
3.1 涂层热反射率的影响因素
(1)颜料对涂层热反射率的影响:颜料对可见光和近红外光的吸收都是越小越好。同时,为减少太阳光透过,颜料对太阳光应有尽可能大的散射。
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在基料、颜填料的折光指数、颜填料的粒径、纯度等条件都一定的情况下,提高太阳热反射率的方法主要是提高颜料的PVC和改变颜填料的配比。
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3.2 不同颜填料对太阳光反射率的影响
一般认为白色颜料的反射率可以达到99% 以上,但基料对光线的吸收较颜料要大得多, 在涂层中漆基吸收光线的多少与颜料和基料的折射指数的差值有关。颜料和基料的折射指数的差值越大, 则涂层对太阳光的反射就越强。这种差别引起菲涅耳反射(见图1),为颜料的选择提供了依据。
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3.3 颜填料纯度对太阳反射率的影响
以氧化锌为例,来说明颜填料纯度对涂层反射率的影响。表3是不同纯度ZnO的反射率,纯度越高,反射率越大。
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3.4 颜基比对涂层反射率的影响
研究表明,涂层反射率随颜基比的增加而有所增大,但不是特别明显。所以在实际应用中,这一点不是主要的影响因素,在确定颜基比时主要考虑涂层的其他性能指标要求。在满足综合性能的要求下,确定最佳的颜基比。

3.5 涂层厚度对反射率的影响
由表4可以看出,在一定厚度范围内,涂层反射率随着厚度增加而提高,但是在厚度达到一定值时,光线并不能透过涂层照射到底材,此时增加涂层厚度,对涂层的反射率影响不大。即在涂层厚度达到60 m以上时,涂层的反射率基本不变,因此,可根据实际使用要求来确定涂层厚度。
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3.6 空心玻璃微珠对涂层性能的影响
空心玻璃微珠作为一种新型涂料填料,近年来得到广泛应用。在涂料中加入空心玻璃微珠可以赋予涂层特殊性能,以满足某些特殊用途的要求,如强度、隔热等。它具有如下优点:①能够提高涂料的绝热性能和赋予涂膜更好的增白遮蔽效果,能够反射80% ~90% 的日光辐射热能,可防止涂膜结构中成膜物质的降解,延长使用寿命;②具有高效的填充性,能够减少涂料中基料的使用量;降低涂料施工中有害气体的排放,更有效地减少涂料的VOC含量;③能够增强涂料的流平性、平滑性,明显改善涂膜硬度、抗刮伤等机械性能;④使涂膜具有更好的防污染、防腐蚀和耐黄变的性能。在本涂料制备中加入一定量的玻璃微珠,对涂层的太阳光反射率和涂层的隔热效果均有明显的提高。因为微珠的空心结构可以大大提高涂层的孔隙率,从而降低涂层的热导率(见表5和图2)。
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4 结语
通过对所制涂料性能的研究结果可以看出,影响太阳热反射涂料热反射率的主要因素有:颜料与树脂折光指数的比值,颜料的粒径、纯度、涂层厚度及颜基比等。该涂料于2005年7月在河北沧州某建筑物上实际应用,在建筑物表面起到了极佳的降温隔热作用,同时具有优良的防腐、装饰功能。


经测试该涂料的太阳热吸收率为0.16,红外辐射率为0.87,使用该涂料涂装的物体与原装相比,其表面温度可以降低1O~15℃ ,内部温度降低5~1O℃ ,温差极为明显,主要应用于建筑物的外墙及其他构筑物的外表面。太阳热反射涂料由于制备简便,成本低,既节省能源又利于环保,使其具有良好的发展趋势和广阔的市场前景。


高性能太阳热反射隔热涂层的研制

马 宏,刘文兴,孟军锋,董 浩,王进忠,裴晓峥
(北方涂料工业研究设计院,兰州730020)

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