环保型反射隔热涂料的研制与性能测试 来源：涂料涂装资讯网 徐进 ( 江阴国联化工有限公司 214442) 关键词：建筑节能；核 - 壳结构；隔热反射涂料 0 前言 节约能源是我国经济发展的根本策略，建筑物 的节能降耗首当其冲，走在各行业的前列。由于我国地域辽阔，气候分布各不相同，所以采用的保温 形式各不相同，各有特点。 目前，我国大部分地区的建筑物普遍采用外 墙外保温体系，该体系大都采用 EPS 聚苯板薄抹灰 和 EPS 聚苯颗粒保温砂浆。由于该保温体系施工繁琐、周期长、现场操作随意性大，再加上聚苯板自身的应力收缩以及板与板接缝处的热胀冷缩，容易造成保温层开裂、渗水，降低保温性能而达不到建筑节能的设计要求。 本研究根据隔热涂料不同的隔热机理和隔热方式，选用低导热系数的颜、填料来获得良好的反射隔热性能。所研制的反射隔热涂料自身热阻大，导热系数低，而且对光热的反射高，能有效降低辐射传热及对流传热，起到隔热保温作用。 1 实验部分 1 ． 1 原材料 基料： GHT-1 苯丙乳液，江阴国联化工公司；功能性颜料：金红石型钛白粉，市售； 填料：硅藻土、重质碳酸钙、滑石粉、云母粉，中空微珠等，市售； 助剂：分散剂、润湿剂、多功能助剂、成膜助 剂、消泡剂、增稠剂、xx防霉剂等，均为市售工 业品。 1 ． 2 仪器设备 电动高速分散机、斯托默粘度计、电子天平、反射隔热模拟箱 ( 自制 ) 、稳压变压器、热电偶温度 计等。 1 ． 3 反射隔热涂料基础配方 ( 表 1) 表 1 涂料的基础配方
1 ． 4 生产工艺流程 生产工艺流程如下：
先将水、分散剂、润湿剂、成膜助剂、多功能助剂搅拌均匀，在高速分散下加入颜填料、中空微珠后进砂磨，使浆料细度达到 40 μ m 以下，然后在慢速搅拌下加入乳液、消泡剂、增稠剂，用氨水调 pH 值至 8-9 ，即可过滤出料。 1 ． 5 涂料隔热反射率的测定 目前国内对反射隔热涂料隔热性能的测试尚无统一标准，各研制单位的测试方法各不相同，根据用户的实际使用情况，我们自制了一个模拟测试 箱，见图 1 。
图 1 模拟测试箱 模拟箱用 550 mm × 300 mm × 350 mm 的三合板制作，中间用 20 mm XPS 聚苯板一分为二，成两个 测试舱，箱顶为斜坡 ( 高度 300 mm ) ，四壁与箱底部 位内衬 20 mm XPS 聚苯板。箱顶上方悬挂两只 275 W 的红外灯，并接有稳压变压器。红外灯距待测涂膜样板的高度为 250 mm 。 1 ． 5 ． 1 测试样板的制作 将涂料喷涂在 330 mm × 260 mm × 0 ． 5 mm 的彩色涂层板 ( 俗称轻钢板 ) 上，涂膜厚度为 0 ． 3 mm ，室温 ( 25 ℃ ) 放置 48 h 。 1 ． 5 ． 2 检测方法 将两支热电偶温度计 (0 ～ 100 ℃ ) 紧贴于轻钢板背面，测涂膜表面的反射温度。另将两支水银温度计 (0 ～ 100 ℃ ) 插于箱体中央，测涂膜的隔热温度，用红外灯同时对空白轻钢板和涂膜样板进行照射，从照射初始起计时和读数，每 5 mm 记录一次温度，连续照射 30 min 后记录平衡时样板的温度，根据不同配方涂料样板温度的变化来计算隔热反射率：
式中： p ——隔热反射率， t 空白——空白轻钢板的实测温度，固定为 68 ℃ ； t1 ——实测的涂料样板温度； t0 —— 当时的室温。 1 ． 6 反射隔热涂料的性能 ( 表 2) 表 2 反射隔热涂料的性能
2 结果与讨论 2 ． 1 基料的选择 反射隔热涂料主要用于户外，从环保角度考虑，基料{zh0}是水性的，其本身不带吸热基团。从耐水、耐沾污、耐候性等方面综合考虑，我们选用 江阴国联化工有限公司生产的 GHT-1 亲水性苯丙 乳液。该乳液为核壳结构，即核为疏水的软单体 ( 低 Tg ) 聚合物，壳为亲水性的硬单体 ( 高 Tg ) 聚合物， 在适量助剂作用下，软核形成的涂膜可提高弹性，硬壳呈海岛型分布，可提高涂膜的表面致密性、强度和硬度。由于采用乳液的亲水化技术，使涂膜表面呈亲水性，提高了涂膜的耐沾污性。 2 ． 2 颜、填料的选择 2 ． 2 ． 1 颜料的选择 根据太阳光反射隔热的光学属性，反射隔热涂料应以白色或浅色为主。金红石型钛白粉反射系数≥ 80 ％，折光指数 2 ． 8 ，能够起到光热反射作用，并且它具有良好的遮盖率和着色力，在大气中较为稳定，因此颜料{sx}金红石型钛白粉。 2 ． 2 ． 2 功能性填料的选择 功能性填料是影响涂膜保温隔热性的关键材料。选用空心微珠作为隔热填料的主要作用有： (1) 利用其特有的球型中空结构中的无数空腔形成隔热层来阻止热传导。 (2) 它具有一定的填充作用，能减少涂料中基料用量，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黄变性能。 由于空心玻璃微珠 ( 尤其是漂珠 ) 比重小于 1 ，球体为薄壁多孔结构，抗压强度低 ( 一般为 100 ～ 350 kg ／ cm2) ，在高剪切作用下易破碎，降低隔热效果，故采用陶瓷空心微珠，球体壁坚硬，抗压强度高 (1 000 ～ 7 000 kg ／ cm2 ) ，在高速分散、研磨过程中，球体完整无损，便于涂料的工业化生产。 2 ． 2 ． 3 无机填料的选择 若单独使用陶瓷微珠作为填料，所形成的涂膜表面粗糙，孔隙较大，容易积尘沾污，加入适量的填料可以充填陶瓷微珠之间的孔隙，使涂膜致密、提高附着力，同时起到增稠，减少收缩，改善施工性能的作用。 通过综合对比、筛选，本实验采用硅藻土作为隔热涂料中的填料，因为硅藻土是由硅藻的硅 质细胞组成的一种生物化学沉积岩，质地松软， 多孔而轻，相对密度为 0 ． 5 g ／ cm3 左右，导热系数为 0 ． 17 W ／ m · K ，具有很好的绝热性能。此外，也可以加入价廉的矿粉填料，有利于提高涂料的固含量，降低涂料成本，选用的矿粉填料可以是重钙、滑石粉、云母粉、硫酸钡等。 3 结语 (1) 通过实验数据对比，{zh0}的反射隔热颜料是具有高折射率的金红石型钛白粉；功能性填料为陶瓷空心微珠；而无机填料选用硅藻土较为理想。 (2) 通过对基料及颜、填料的优选，制得的反射隔热涂料，综合了涂料及保温材料的双重特点，而且施工简便 ( 辊涂或喷涂 ) ，周期短，保温效果显著。对建筑物的节能降耗作出积极的贡献。 (3) 所研制的反射隔热外墙涂料亦可应用于船舶甲板、钢结构贮罐等表面，具有保温、隔热、防腐功能，有着广泛的应用领域和广阔的市场前景。 |
