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薄层热反射隔热防腐涂料的制备及其性能研究,研制了一种薄层热反射隔热防腐涂料,中国建材网,cnprofit.com
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薄层热反射隔热防腐涂料的制备及其性能研究,研制了一种薄层热反射隔热防腐涂料
2020年02月05日    阅读量:1039    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

金属材料以其优良的机械性能和工艺性能在材料领域占有重要地位,但金属腐蚀也给人类社会造成了巨大损失,因此开发高效的防腐涂料对其进行保护是最简单的方法[1 ] 。而金属在长期的使用过程中,一方面会因长期受环境介质的化学或电化学作用而被腐蚀破坏,另一方面会因夏季吸热升温带来不安全隐患。


特别对于厂房和仓库来说,因为使用面积较大,利用空调或喷淋降温,一方面增加企业成本,另一方面也增加了资源的消耗中国建材网cnprofit.com


因此开发出集隔热防腐功能于一体,施工方便的涂料,符合涂料的发展趋势,具有良好的应用前景。传统的保温隔热材料是以提高气相孔隙率,降低导热系数和传导系数为主的。纤维类保温材料在使用环境中为了使对流传热和辐射传热降低,必须要有较厚的覆层[2 ] ;


为此,人们一直在寻找与研究一种能大大提高隔热性能的新型薄层隔热涂料[ 325 ] 。本研究以饱和聚酯为基料,陶瓷微珠为隔热骨料,制备了综合性能优良,隔热效果显著的薄层隔热涂料。

1  实验部分
1.1  原材料
饱和聚酯、润湿剂、分散剂,赢创德固赛投资有限公司;乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、DBE ,苏州化原化工有限公司;消泡剂,德国毕克化学公司;金红石型TiO2 ,和氏璧化工有限公司;空心微珠、陶瓷微珠,上海格润亚纳米材料有限公司;氨基树脂,台州新华树脂有限公司。
1.2  测试仪器
LUV2 紫外加速老化仪、刮板细度计,上海现代环境工程技术研究所;高速分散仪SDF2400 ,上海沐轩实业有限公司;热电偶温度计, 郑州博洋仪器仪表有限公司;STM2 Ш型斯托默黏度计、QFH 型漆膜划格器,上海现代环境工程技术研究所;仿真隔热性能测试装置,自制。
1.3  基础配方
实验所用热反射涂料的基础配方见表1

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1.4  制备工艺
高速分散剂在转速400~600r/ min 条件下,依次添加溶剂、分散剂、润湿剂、消泡剂等助剂。在添加TiO2 后,提高转速至3000r/ min 进行高速分散。分散30min 后使用刮板细度计测试颜填料粒径。测得颜填料最大粒子在60μm 后, 降低转子转速到400r/ min ,添加饱和聚酯以及空心微珠,使用稀释剂调节其黏度。

1.5  测试与表征
1. 5. 1  隔热涂料性能测试
涂料隔热性能测试用样板为普通彩基板,规格为200 ×100mm ,常规性能测试按照国GB2T1344822006 进行测试。
1. 5. 2  粉体粒度分布测试
采用丹东百特仪器有限公司的B T29300S 激光粒度分布仪测试空心微珠粉体粒度分布,该仪器测试范围为0. 1~340μm。放入样品后,添加六偏磷酸钠至样品槽确保粉体能够良好分散。超声波分散15min 后,开始测试。
1. 5. 3  涂膜隔热性能测试
目前国内尚未统一隔热能力测试标准。以1976年美国军用热反射涂料的测试方法[6 ] 为基础,借鉴国内科研单位的测试方法[7210 ] ,自制出了隔热测试仪,对所制备的产品进行了隔热测试,隔热测试仪如图1 所示。

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测试条件:
(1) 为免除风力、气候等影响,实验进行时应保证门窗紧闭;
(2) 调节灯泡与样板之间距离,使两样板能在30min 中之内温度达到(76 ±2)°C ;
(3) 测试过程中,样板放置在型腔上,涂层面朝向碘钨灯;
(4) 除测试涂层厚度对涂料隔热性能影响外,其它样板均涂刷相同厚度;
(5) 为保证数据稳定性,测试时间为30min 。

2  结果与讨论
2.1  漆膜隔热性能影响因素的分析
2. 1. 1  隔热涂料用树脂的筛选
树脂作为构成漆膜的主要组成,对涂料的各项性能起决定性作用。对于太阳热反射涂料用树脂,要求对可见光和红外光吸收率越低越好。涂料常用树脂基本可以满足这一要求。考虑到漆膜的耐候性及其他综合性能等因素,本实验选择饱和聚酯作为基料。
2. 1. 2  空心微珠添加量对漆膜隔热性能的影响
空心微珠是微细粉末在高温气流中悬浮熔融或者熔体在高压气流中雾化后,由于其自身的表面张力凝聚形成的微珠,具有隔音、隔热、绝缘的特性。我们使用的空心微珠密度为0. 256g/ cm3 ,抗压强度268kg/ cm2 ,平均导热系数0. 045W/ (m ·k) 。隔热小样在二氧化钛添加量一定,按照空心微珠占总质量分数2 % ,4 % ,6 % ,8 %,9 % ,10 %制备,隔热性能测试见表2 。

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从表中可以看出,随着空心微珠添加量的增加,涂料的隔热效果明显增加,当添加量超过8 %时,随着空心微珠添加量的增加,漆膜隔热性能不仅没有获得相应提升,反而存在下降的趋势。同时,随着空心微珠添加量的增加,体系黏度增大较多,从表中可以看出,当空心微珠添加量达到8 %时,涂料综合性能最优。
2. 1. 3  漆膜厚度对漆膜隔热效果影响
为使隔热涂料达到良好的隔热效果,必须使其具有一定厚度。涂膜一般要达到200μm 以上才能达到较好的隔热效果,这样,既增多了涂料用量,增加了施工成本,又使得涂料的耐沾污性变差。本实验研制的太阳热反射隔热涂料与其它市售同类产品的厚度与温差对比见下表。

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由表3 可知,本实验研制的太阳热反射隔热涂料与同类产品相比,涂膜的厚度薄,隔热效果好,且在涂膜达到一定厚度后,其隔热反光效果基本稳定。

2. 1. 4  PVC 值对涂料隔热性能影响
在低PVC 涂料中,颜料粒子分散在聚合物的连续相中,形成所谓“海-岛”结构。但随着颜料和填料的增加,PVC 超过某一极限时,基料聚合物就不能将颜料和填料粒子之间的空隙完全填满,这些未被填充的空隙就潜藏在涂膜中, 因而涂膜的物性以该PVC 的极限为界限,开始急剧下降,此时的PVC 称为CPVC。所以高性能或外用涂料配方的PVC 一般不应超过CPVC。本实验金红石型TiO2 的热反射性能见表4 。

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由表4 可见,随着金红石型TiO2 在涂料体系中的PVC 值增大,涂层的降温效应与遮盖率随着PVC值的增加而增加,在PVC 值达到28 %的时候达到最高点。在PVC 值超过28 %后,无论是降温效果还是遮盖率均出现了下降的情况。这是由于金红石型TiO2 在涂料中的应用存在PVC 值最优点,超过该点后金红石型TiO2 在涂层中产生了团聚作用,导致涂料热反射与遮盖率的下降。

2.2  漆膜太阳光热反射率
对自制隔热涂料进行全波段反射测试,结果如图2 所示。由图2 可见,该自制隔热涂料在720~1500nm 的近红外波段显示出了较高的红外反射能力,近红外波段最低反射比为70 % ,平均反射比为78 % ,而太阳光能量主要分布在这一区域,因此,该涂料具有优异热反射隔热能力。

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从表5 可以看出,自制隔热涂料比市售涂料有较大性能优势。


3  结 论

(1) 隔热填料添加量为8 % ,隔热性能最优, TiO2的PVC 值在28 %时,隔热性能最优。

(2) 该隔热涂料在漆膜厚度80μm 时,隔热性能最优。超过这一厚度后,厚度对隔热性能影响不大。

(3) 该涂料与市售涂料相比, 具有较大性能优势。






徐金刚 张广发 王珏 许秀飞 吕敬久 郑宇 李安位
(常熟华冶薄板有限公司,常熟215534) 

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