環保型反射隔熱涂料的研制與性能測試

　　【中國幕墻網 08月14日消息 記者黃靜】節約能源是我國經濟發展的根本策略，建筑物的節能降耗首當其沖，走在各行業的前列。由于我國地域遼闊，氣候分布各不相同，所以采用的保溫形式各不相同，各有特點。

　　目前，我國大部分地區的建筑物普遍采用外墻外保溫體系，該體系大都采用EPS聚苯板薄抹灰和EPS聚苯顆粒保溫砂漿。由于該保溫體系施工繁瑣、周期長、現場操作隨意性大，再加上聚苯板自身的應力收縮以及板與板接縫處的熱脹冷縮，容易造成保溫層開裂、滲水，降低保溫性能而達不到建筑節能的設計要求。

　　本研究根據隔熱涂料不同的隔熱機理和隔熱方式，選用低導熱系數的顏、填料來獲得良好的反射隔熱性能。所研制的反射隔熱涂料自身熱阻大，導熱系數低，而且對光熱的反射高，能有效降低輻射傳熱及對流傳熱，起到隔熱保溫作用。

　　1 實驗部分
　　1.1原材料　
　　基料:GHT-1苯丙乳液，江陰國聯化工公司:功能性顏料:金紅石型鈦白粉，市售:

　　填料:硅藻土、重質碳酸鈣、滑石粉、云母粉，中空微珠等，市售:

　　助劑:分散劑、潤濕劑、多功能助劑、成膜助劑、消泡劑、增稠劑、殺菌防霉劑等，均為市售工業品。

　　1.2儀器設備
　　電動高速分散機、斯托默粘度計、電子天平、反射隔熱模擬箱（自制）、穩壓變壓器、熱電偶溫度計等。

　　1.3反射隔熱涂料基礎配方（表1）
　　表1涂料的基礎配方

　　1.4生產工藝流程
　　生產工藝流程如下

　　先將水、分散劑、潤濕劑、成膜助劑、多功能助劑攪拌均勻，在高速分散下加入顏填料、中空微珠后進砂磨，使漿料細度達到40um以下，然后在慢速攪拌下加入乳液、消泡劑、增稠劑，用氨水調pH值至8一9，即可過濾出料。

　　1 .5涂料隔熱反射率的測定
　　目前國內對反射隔熱涂料隔熱性能的測試尚無統一標準，各研制單位的測試方法各不相同，根據用戶的實際使用情況，我們自制了一個模擬測試箱，見圖1。

　　圖1模擬測試箱

　　模擬箱用550mm×300mm×350mm的三合板制作，中間用20mmXP5聚苯板一分為二，成兩個測試艙，箱頂為斜坡(高度300mm)，四壁與箱底部位內襯20mmXP5聚苯板。箱頂上方懸掛兩只275 W的紅外燈，并接有穩壓變壓器。紅外燈距待測涂膜樣板的高度為250mm。

　　1.5.1測試樣板的制作
　　將涂料噴涂在330mm×260mm×0.5mm的彩色涂層板(俗稱輕鋼板)上，涂膜厚度為0.3mm,室溫(25℃)放置48 h。

　　1.5.2檢測方法
　　將兩支熱電偶溫度計(0~100℃)緊貼于輕鋼板背面，測涂膜表面的反射溫度。另將兩支水銀溫度計(0~100℃)插于箱體中央，測涂膜的隔熱溫度，用紅外燈同時對空白輕鋼板和涂膜樣板進行照射，從照射初始起計時和讀數，每5mm記錄一次溫度，連續照射30 min后記錄平衡時樣板的溫度，根據不同配方涂料樣板溫度的變化來計算隔熱反射率:

　　式中：p——隔熱反射率，t空白——空白輕鋼板的實測溫度，固定為68度；

　　t1——實測的涂料樣板溫度;

　　to——當時的室溫。

　　1.6發射隔熱涂料的性能（表2）
　　表2反射隔熱涂料的性能

　　2　結果與討論
　　2 .1基料的選擇
　　反射隔熱涂料主要用于戶外，從環保角度考慮，基料最好是水性的，其本身不帶吸熱基團。從耐水、耐沾污、耐候性等方面綜合考慮，我們選用江陰國聯化工有限公司生產的GHT-1親水性苯丙乳液。該乳液為核殼結構，即核為疏水的軟單體(低Tg)聚合物，殼為親水性的硬單體(高Tg)聚合物，在適量助劑作用下，軟核形成的涂膜可提高彈性，硬殼呈海島型分布，可提高涂膜的表面致密性、強度和硬度。由于采用乳液的親水化術，
使涂膜表面呈親水性，提高了涂膜的耐沾污性。

　　2 .2顏、填料的選擇
　　2 .2 .1顏料的選擇
　　根據太陽光反射隔熱的光學屬性，反射隔熱涂料應以白色或淺色為主。金紅石型欽白粉反射系數≥80%，折光指數2 .8，能夠起到光熱反射作用，并且它具有良好的遮蓋率和著色力，在大氣中較為穩定，因此顏料首選金紅石型欽白粉。

　　2 .2 .2功能性填料的選擇
　　功能性填料是影響涂膜保溫隔熱性的關鍵材料。選用空心微珠作為隔熱填料的主作用有:

　　(1)利用其特有的球型中空結構中的無數空腔形成隔熱層來阻止熱傳導。(2)它具有一定的填充作用，能減少涂料中基料用量，降低涂料中VOc含量。(3)提高涂料的流平性，改善涂膜的硬度。(4)提高涂膜的耐沾污性和耐黃變性能。

　　由于空心玻璃微珠(尤其是漂珠)比重小于1，球體為薄壁多孔結構，抗壓強度低(一般為100~350kg/cm2)，在高剪切作用下易碎，降低隔熱效果，故采用陶瓷空心微珠，球體壁堅硬，抗壓強度高(1000~7000kg/cm2)，在高速分散、研磨過程中，球體完整無損，便于涂料的工業化生產。

　　2 .2 .3無機填料的選擇
　　若單獨使用陶瓷微珠作為填料，所形成的涂膜表面粗糙，孔隙較大，容易積塵沾污，加入適量的填料可以充填陶瓷微珠之間的孔隙，使涂膜致密、提高附著力，同時起到增稠，減少收縮，改善施工性能的作用。

　　通過綜合對比、篩選，本實驗采用硅藻土作為隔熱涂料中的填料，因為硅藻土是由硅藻的硅質細胞組成的一種生物化學沉積巖，質地松軟，多孔而輕，相對密度為0.5g/cm3左右，導熱系數為0.17 W/m·k，具有很好的絕熱性能。此外，也可以加入價廉的礦粉填料，有利于提高涂料的固含量，降低涂料成本，選用的礦粉填料可以是重鈣、滑石粉、云母粉、硫酸鋇等。

　　3　結語
　　(1)幼通過實驗數據對比，最好的反射隔熱顏料是具有高折射率的金紅石型欽白粉;功能性填料為陶瓷空心微珠;而無機填料選用硅藻土較為理想。(2)通過對基料及顏、填料的優選，制得的反射隔熱涂料，綜合了涂料及保溫材料的雙重特點，而且施工簡便(輥涂或噴涂)，周期短，保溫效果顯著。對建筑物的節能降耗作出積極的貢獻。(3)所研制的反射隔熱外墻涂料亦可應用于船舶甲板、鋼結構貯罐等表面，具有保溫、隔熱、防腐功能，有著廣泛的應用領域和廣闊的市場前景。【完】

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