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0 前 言
節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟(jì)效益是我國(guó)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(kāi)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(shí)意義。我國(guó)從 2006 年起，對(duì)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(diǎn)而越來(lái)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(jià)格低廉的熱反射型建筑隔熱涂料，具有環(huán)保、高效的特點(diǎn)。
1 試驗(yàn)部分
1.1 試驗(yàn)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(jí)真空微珠。
玻璃微珠來(lái)源 :
（ 1 ） 空心玻璃微珠 山東德潤(rùn)機(jī)電設(shè)備 ;
（ 2 ） 陶瓷微珠 上海格潤(rùn)亞納米材料 ;
（ 3 ） 漂珠 上海格潤(rùn)亞納米材料 ;
（ 4 ） 500 目空心微珠 上海格潤(rùn)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(guó)際貿(mào)易 ;
（ 9 ） 空心玻璃微珠 5020FPS 廣東國(guó)際貿(mào)易。
1.2 試驗(yàn)配方
隔熱保溫涂料配方見(jiàn)表 1 。
表 1 隔熱保溫涂料配方
1.3 試驗(yàn)儀器
錐形磨、高速分散機(jī)，天津市中亞材料試驗(yàn)機(jī)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(shí)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(yàn)方法
對(duì)配制的涂料進(jìn)行隔熱保溫效果檢測(cè)，檢測(cè)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(yáng)輻射是建筑物外部的主要熱源。太陽(yáng)輻射的波長(zhǎng)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(yáng)輻射總能量的 99% ，其中可見(jiàn)光區(qū)（波長(zhǎng) 0.4 ～ 0.76 μ m ）占 50% ，紅外線區(qū)（波長(zhǎng)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(guò)涂料中的顏填料粒子將太陽(yáng)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(fèi)用 ; 同時(shí)可降低涂膜的光熱老化作用，延長(zhǎng)其使用壽命 [1] 。空心真空微珠充填聚合物的復(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(jī)理非常復(fù)雜，影響的因素很多，但可以根據(jù)熱的對(duì)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(yáng)光的強(qiáng)弱主要用物質(zhì)的折光指數(shù)來(lái)表征，合成樹(shù)脂的折光指數(shù)為 1.45 ～ 1.50 ，這意味著選擇不同的合成樹(shù)脂對(duì)涂層的太陽(yáng)熱反射效果不會(huì)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(duì)可見(jiàn)光和近紅外光吸收小的合成樹(shù)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(shù)脂會(huì)引起涂膜發(fā)黏和耐沾污性差，我們通過(guò)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(wèn)題 [4-5] 。
2.3 隔熱保溫涂料性能測(cè)定
目前我國(guó)尚無(wú)評(píng)價(jià)隔熱保溫涂料性能的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)一些研究單位參照美國(guó)軍標(biāo)規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)試。筆者在此基礎(chǔ)上建立的隔熱保溫涂料隔熱性能試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖 1 。
圖 1 隔熱保溫涂料隔熱性能測(cè)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(yáng)光照射下彈性隔熱涂料的隔熱效果，制作了 4 個(gè)尺寸為長(zhǎng)、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(gè)面上，涂刷 3 道。測(cè)試在高壓汞燈、紅外燈、太陽(yáng)照射下盒子表面及盒子內(nèi)空氣溫度之差。對(duì)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(cè)試，數(shù)據(jù)如表 2 、表 3 。
表 2 高壓汞燈照射下的隔熱保溫?cái)?shù)據(jù)
注 :500 W 高壓汞燈照時(shí) 60 min 。
表 3 紅外燈照射下的隔熱保溫?cái)?shù)據(jù)
注 :500 W 紅外燈照時(shí) 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(wú)機(jī)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(cè)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)見(jiàn)表 4 、表 5 。
表 4 高壓汞燈下測(cè)試隔熱保溫?cái)?shù)據(jù)
注 :500 W 高壓汞燈照時(shí) 60 min 。
表 5 日光下測(cè)試隔熱保溫?cái)?shù)據(jù)
表 4 、表 5 試驗(yàn)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(bào)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(duì)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(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表 6 。
表 6 隔熱保溫涂料與其他涂料的隔熱性能對(duì)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(jià)廉的特性。
3 結(jié) 論
通過(guò)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(guò)對(duì)該隔熱保溫涂料涂層隔熱原理分析、性能檢測(cè)和功能無(wú)機(jī)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(qiáng)，耐老化、耐沾污性強(qiáng)。（ 2 ） 涂料性能檢測(cè)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 ） |
