环保型反射隔热涂料的研制与性能测试

　　【中国幕墙网 08月14日消息 记者黄静】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、杀菌防霉剂等，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40um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8一9，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550mm×300mm×350mm的三合板制作，中间用20mmXP5聚苯板一分为二，成两个测试舱，箱顶为斜坡(高度300mm)，四壁与箱底部位内衬20mmXP5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250mm。

　　1.5.1测试样板的制作
　　将涂料喷涂在330mm×260mm×0.5mm的彩色涂层板(俗称轻钢板)上，涂膜厚度为0.3mm,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5mm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度；

　　t1——实测的涂料样板温度;

　　to——当时的室温。

　　1.6发射隔热涂料的性能（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，基料最好是水性的，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。金红石型钦白粉反射系数≥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，因此颜料首选金红石型钦白粉。

　　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100~350kg/cm2)，在高剪切作用下易碎，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(1000~7000kg/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0.5g/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)幼通过实验数据对比，最好的反射隔热颜料是具有高折射率的金红石型钦白粉;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。【完】

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