返回顶部
返回首页
返回首页
欢迎访问  中国建材网   | 今天是   
中国建材网全新改版进行中! 我的订单 | 会员中心 | [ 登录 ] | [ 注册 ]
建筑反射隔热涂料的制备及性能研究,采用亲水性的弹性乳液为基料,以优异隔热、反射功能的空心玻璃微珠、陶瓷微珠和反光粉为功能填料,中国建材网,cnprofit.com
home 您现在的位置: 首页 >墙体幕墙>技术中心 > 详细信息
建筑反射隔热涂料的制备及性能研究,采用亲水性的弹性乳液为基料,以优异隔热、反射功能的空心玻璃微珠、陶瓷微珠和反光粉为功能填料
2020年02月05日    阅读量:696    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

0 引言

太阳反射隔热涂料是一种能够反射太阳光,降低太阳热吸收,起到隔热降温作用的涂料。通过涂覆太阳反射隔热涂料可以提高建筑屋顶和外表面的反射率[1],太阳照射越强烈,建筑物内外表面的温度差越大,室内保持较低的温度,缩短空调使用时间,减少能耗。


建筑反射隔热涂料因经济、使用方便、环保和节能效果好等优点越来越受到人们的青睐[2],市场前景光明,其推广应用具有十分重要的经济价值和生态社会效益中国建材网cnprofit.com


1 实验

1.1 原材料

弹性乳液:市售;金红石二氧化钛:RCL-828,澳洲美礼联公司;煅烧高岭土(1250 目):宜兴市诚质化工原料有限公司;空心玻璃微珠:PQ-6030,广州伊高化工有限公司;反光粉:YT-803,上海羽唐实业有限公司;空心陶瓷微珠:3M;分散剂:SN5040,广州冠志化工有限公司;润湿剂:X405,陶氏化学;消泡剂:8034L,科宁化工有限公司;AMP-95:广州冠志化工有限公司;丙二醇:广州冠志化工有限公司;醇酯-12:伊士曼化工公司;增稠剂:TT-935,陶氏;硅烷偶联剂:KH-570,武汉市高创有机硅新材料有限公司;杀菌剂:陶氏。

1.2 涂料的制备

反射隔热弹性涂料基本配方见表1。

反射隔热弹性涂料基本配方

建筑反射隔热涂料的制备及性能研究,采用亲水性的弹性乳液为基料,以优异隔热、反射功能的空心玻璃微珠、陶瓷微珠和反光粉为功能填料 中国建材网,cnprofit.com

按表1 的基本配方称取各种颜、填料和助剂,在低速搅拌下,依次加入去离子水、润湿剂、分散剂、部分消泡剂、硅烷偶联剂、丙二醇等助剂搅拌混合均匀,再加入二氧化钛、高岭土、反光粉、陶瓷微珠等颜、填料高速分散研磨细化,低速搅拌下加入乳液、成膜助剂、玻璃微珠、杀菌剂、剩下的消泡剂,并调到合适的pH 值和黏度,过滤,出料。

1.3 实验仪器与测试

高速分散机:JJ-1;拉伸强度测试:CMT 6104 万能电子拉力试验机,参照标准GB/T 528—1998;耐沾污测试:C84-Ⅱ反射率测定仪,参照标准GB/T 9755—2001;耐洗涮性:QFS 涂层耐洗刷测定仪,参照标准GB/T 9266—2009;隔热温差测试:装置按JG/T 235—2008《建筑反射隔热涂料》标准自制,测试参照标准JG/T 235—2008。隔热温差测试装置如图1 所示[3]。

测温装置示意图

建筑反射隔热涂料的制备及性能研究,采用亲水性的弹性乳液为基料,以优异隔热、反射功能的空心玻璃微珠、陶瓷微珠和反光粉为功能填料 中国建材网,cnprofit.com

2 结果与讨论

乳液和功能填料是建筑反射隔热涂料的重要组成部分,直接关系到涂膜性能的优劣,乳液应该具有优异的耐水性、耐候性,涂膜还应该具备合适的弹性,从而消除建筑物形变所产生的应力,形成弥补微裂纹的能力。此外,涂膜还应具有良好的耐沾污性。功能填料的加入主要是提高涂膜的太阳反射比和半球发射率,起到良好的反射隔热效果。


2.1 乳液的种类对涂膜性能的影响

乳液作为外墙涂料的主要成膜物质,影响着外墙涂料的主要性能。弹性涂料中乳液的选择尤为重要,外墙涂料乳液既要能够达到耐水、耐洗刷、拉伸强度、断裂伸长率的技术要求,又要达到耐沾污性的要求。本实验选用市售5 种弹性乳液制成反射隔热弹性涂料,其主要性能见表2。

不同弹性乳液性能的比较

建筑反射隔热涂料的制备及性能研究,采用亲水性的弹性乳液为基料,以优异隔热、反射功能的空心玻璃微珠、陶瓷微珠和反光粉为功能填料 中国建材网,cnprofit.com

从表2 中可以看出,不同的弹性乳液制备的涂膜隔热性能都较好,但漆膜耐沾污性能差别较大。弹性乳液A、C、D、E 制成的涂料耐沾污性都在20%以上,而乳液B 制成的涂膜的耐沾污性较好,耐沾污为10.1%。


B 乳液表面设计成亲水性,使用了特殊的亲水性官能基,这是因为亲水性涂膜具有憎油性,一些亲油性污染物很难附着,即使附着也黏附不牢,而亲水性污染物在坚硬、平滑、低静电的表面也难以附着,亲水性涂膜表面的亲水性基团具有低带电性,与带电浮游污染颗粒之间的静电引力小,使其难于附着在涂层表面;


因此涂膜耐沾污性较好。在实际使用过程中,由于雨水对表面的润湿,水的接触角变小,使粘附在涂层上的亲水亲油性污染物很容易被雨水冲洗掉,可以成为自清洁涂料。


2.2 玻璃微珠的含量对涂膜性能的影响

热反射隔热涂料的关键是提高涂层的光热反射率和热辐射率。空心玻璃微珠呈密闭空心微球状,添加到涂料中形成许多微观的独立绝热腔体,可以提高涂膜的绝热性,起到很好的反射隔热效果。

2.2.1 玻璃微珠的含量对涂膜隔热性能的影响

在基础配方中加入不同量的空心玻璃微珠,研究不同玻璃微珠含量对涂膜隔热性能的影响,见表3。

不同玻璃微珠含量对涂膜隔热性能的影响

建筑反射隔热涂料的制备及性能研究,采用亲水性的弹性乳液为基料,以优异隔热、反射功能的空心玻璃微珠、陶瓷微珠和反光粉为功能填料 中国建材网,cnprofit.com


从表3 中可以看出,涂层中加入玻璃微珠能明显改善涂层的隔热效果。在干膜厚度相同的情况下,随着空心玻璃微珠含量的增加,板内侧温度随着会逐渐降低,隔热效果更为明显。玻璃微珠的量为50 g 时,板内测中心温度可降低12 ℃左右。继续增加玻璃微珠含量,板内测温度降低不再明显。


当玻璃微珠含量较少时,其在涂层中排布稀疏,不能形成致密的反射层,光线能够透射穿过涂膜,反射隔热效果不明显;随着空心玻璃微珠含量的增加,其在涂膜中排列的逐渐致密,涂膜的隔热效果显著增加;


当玻璃微珠用量在50 g 左右时,其在涂膜中排列致密,逐渐趋于饱和状态,此时太阳光的反射率达到最大[3],隔热效果最好;继续增加玻璃微珠的含量,只能增加玻璃微珠在涂膜中的密度,对玻璃微珠在涂膜表面的排列密度不再产生影响,只是涂膜中形成的微观的独立绝热腔体比较多,从而使涂层导热系数略有降低,板内侧温度降低不再明显。


2.2.2 玻璃微珠的含量对涂膜耐洗刷和耐沾污性能的影响

在基础配方中加入不同量的空心玻璃微珠,研究涂膜耐沾污和耐洗涮性能的变化,见图2。

不同玻璃微珠含量对涂膜耐沾污和耐洗刷性能的影响

建筑反射隔热涂料的制备及性能研究,采用亲水性的弹性乳液为基料,以优异隔热、反射功能的空心玻璃微珠、陶瓷微珠和反光粉为功能填料 中国建材网,cnprofit.com

从上图2 可以看出,在玻璃微珠含量为40 g 时,涂膜的性能最好,耐洗刷达到了最大值,耐沾污性能最好。这主要是因为PVC 较小时,颜料粒子分散在基料聚合物的连续相里,形成所谓的“海-岛”结构,涂膜致密,表面光滑,涂膜的性能达到最优;


随着玻璃微珠含量的增加,PVC 提高,乳液聚合物不能将颜料和填料粒子间的空隙完全填满,这些未被填充的空隙就留在涂膜中由空气来填充,此时涂膜的致密度会降低,表面变得粗糙,耐沾污和耐洗刷性能降低。


2.3 多种功能填料的优化对涂膜隔热性能的影响

微珠的粒径分布对涂料体系的隔热效果及涂膜的性能有一定的影响。粒径大使反光隔热效果好,但涂膜表面粗糙、空隙较大,耐沾污性差;粒径小使涂膜表面光滑平整,耐沾污性好,但反光隔热效果不好[4]。


所以,应选择合适的粒径搭配,既使涂膜具有良好的隔热效果,又使涂膜表面光滑平整、耐沾污性好。将不同粒径的功能填料复合使用,充分发挥各自的特点,可以弥补使用某一种功能填料的缺陷。


单独使用玻璃微珠或陶瓷微珠,涂膜的隔热效果较好,但是由于玻璃微珠粒径较大,涂膜表面比较粗糙,耐沾污性和耐洗刷性较差;若单独使用隔热反光粉,由于粒径很小,涂膜表面光滑,相比使用玻璃微珠,隔热效果稍差了一点。为了解决这个问题,将不同粒径的功能填料按照一定的比例加到涂料中。


大小不一的粒子可以形成互补,大小粒子在涂层中交错排布,小粒子可以有效地填充大颗粒间的间隙,提高涂膜的致密度和表面的平整度,从而可以提高涂层的耐沾污性,提升涂层的反射效率。功能填料中,玻璃微珠的含量为5%(质量百分比,下同),陶瓷微珠的含量为2%,反光粉的含量为3%。


这样可以充分发挥反射、阻隔、辐射的协同作用,制备的隔热涂料具有高反射率、高辐射率、低导热系数、低蓄热系数等热工性能,涂膜致密,表面光滑,从而使涂膜的综合性能达到最优。


2.4 涂层厚度对隔热性能的影响

选取同一配方的涂料涂刷在硅钙板上,分别制得不同厚度的干膜,研究涂膜厚度对反射隔热效果的影响。空心玻璃微珠、反光粉和Insuladd(因阻粒)真空陶瓷微珠含量占涂料总量的10%,见图3。

建筑反射隔热涂料的制备及性能研究,采用亲水性的弹性乳液为基料,以优异隔热、反射功能的空心玻璃微珠、陶瓷微珠和反光粉为功能填料 中国建材网,cnprofit.com

不同涂层厚度对隔热性能的影响

从图3 中可以看出随着干膜厚度的增加,隔热效果逐渐变好。当涂膜厚度较薄时,基层易吸收光线的热量;随着涂层厚度的增加,透射的光线量降低,反射辐射效果增加,光线不能穿过基层,反射效果达到最大值[5];再继续增加涂膜的厚度,涂膜的反射率不再变化。因此,在施工过程中,选择合适的涂膜厚度,可以达到最佳的反射隔热效果,同时可以降低成本。从图3 中还可以看出,在功能填料含量和涂膜厚度相同的条件下,空心玻璃微珠作为功能填料隔热效果最好,主要是因为玻璃微珠具有反射和辐射的双重功效。


2.5 涂料的基本性能测试

本实验研究制备的反射隔热弹性涂料通过了国家建筑材料测试中心的检测,各项性能指标均超过了行业标准JC/T 1040—2007《建筑外表面用热反射隔热涂料》和JG/T235—2008《建筑反射隔热涂料》的技术要求。主要性能见表4。

建筑反射隔热弹性涂料的主要性能指标

建筑反射隔热涂料的制备及性能研究,采用亲水性的弹性乳液为基料,以优异隔热、反射功能的空心玻璃微珠、陶瓷微珠和反光粉为功能填料 中国建材网,cnprofit.com

3 结语

(1) 乳液作为外墙涂料的主要成膜物质,也是影响弹性涂料性能的关键,为取得良好的拉伸强度、断裂伸长率、耐沾污性及隔热保温性能的平衡,在配方设计时选择了亲水性的弹性乳液B。

(2) 确定了功能填料的最佳用量和多种功能填料的优化配比,使得涂料的综合性能达到最优。当玻璃微珠的含量为5%、陶瓷微珠的含量为2%、反光粉的含量为3%时,涂膜隔热温差可达15.3 ℃,太阳反射比为0.86,半球发射率为0.88,隔热效果明显,涂膜致密,表面光滑。

(3) 涂膜厚度对隔热效果影响较大。反射隔热涂膜随着涂膜厚度的增加,隔热效果变好。为了节约材料,降低成本,实际使用过程中选择合适的涂膜厚度可以达到较好的隔热效果。

蔡鹏,应向东,万成龙,宋连根,姚齐

(江西省建筑材料工业科学研究设计院,江西南昌330001)


标签:行业资讯原料动态建材百科产品资讯建材应用市场评论技术中心成品材料建筑基材建筑施工涂料油漆墙体幕墙建筑材料
免责声明: 本文仅代表作者本人观点,与中国建材网无关。本网对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,并请自行承担全部责任。本网转载自其它媒体的信息,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理。客服邮箱:service@cnso360.com | 客服QQ:23341571
门户手机版WeChat
扫描二维码,获取手机版最新资讯 手机版:中国建材网 您还可以直接微信扫描打开
全站地图

深圳网络警察报警平台 深圳网络警
察报警平台

公共信息安全网络监察 公共信息安
全网络监察

经营性网站备案信息 经营性网站
备案信息

中国互联网举报中心 中国互联网
举报中心

中国文明网传播文明 中国文明网
传播文明

深圳市市场监督管理局企业主体身份公示 工商网监
电子标识