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多功能外墙保温涂料的研制与生产

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多功能外墙保温涂料的研制与生产
李美栋,梁宝才,李秀萍,林宜超
(福州创美装饰材料有限公司,福建 福州 350008)

1 前言
多功能保温涂料是一种新型节能保温涂料,它以膨胀珍珠岩、海泡石、石棉绒等多种原材料复合而成,由于其施工方便简易、节能效果显著而倍受青睐。用本法研制和生产的隔热保温涂料,集保温、防水于一体,特别适用于传统保温材料无法解决的大件和异形工业设备、异形管道、民用建筑等的隔热保温。
目前市场上的防水保温涂料,多是以珍珠岩、蛭石、石棉、发泡聚苯乙烯、发泡聚氨酯等为隔热材料,效果不是很理想。其共同不足之处是机械强度小、涂层断裂伸长率小,防水效果和耐磨性差,并且需要厚涂(一般2~5 cm)才能起到较好的保温隔热作用,费时费力,装饰效果差,材料成本高。研制和生产本产品的目的是以复合纯丙弹性乳液和柔性丙烯酸乳液为粘结剂,乙基羟乙基纤维素为增稠剂,尼龙短纤维为增韧剂,再加膨胀珍珠岩、海泡石、石棉绒等基料,提供一种防水效果好、成本低、耐磨的薄层涂覆型防水保温涂料。
 
2 原材料
膨胀珍珠岩,天津英康保温材料厂;海泡石,河南南阳保温材料厂;石棉绒,上海保温材料厂;镇水粉,云南昆明保温隔热材料厂;TBH-2 纯丙弹性乳液,江苏无锡日出集团 ;TRC 柔性丙烯酸乳液,江苏无锡日出集团 ;乙基羟乙基纤维素,德国进口;增强纤维、尼龙短纤维,澳大利亚进口;其他如表面活性剂、润湿剂、阻水剂、消泡剂、成膜剂、防腐剂等助剂。
 
3 制备
3.1 配方
膨胀珍珠岩9%~10%,海泡石3%~5%,石棉绒1%~4%,镇水粉10%~12%,尼龙短纤维0.1%~0.3%,乙基羟乙基纤维素0 . 1 % ~ 0 . 3 % ,纯丙弹性乳液10%~20%,柔性丙烯酸乳液10%~ 15%,其他助剂(包括表面活性剂、润湿剂、阻水剂、消泡剂、成膜剂、防腐剂等)总量1%~2%,水40%~70%。
3.2 原料预处理
将膨胀珍珠岩破碎至40~100目,再用表面活性剂处理;石棉绒经筛选处理;海泡石经破碎处理至40 目。
3.3 制备过程
在圆锥形搅拌容器中,先将纤维素溶入水液,加氨处理增稠,加入润湿剂,与尼龙短纤维混合打浆,再混入纯丙弹性乳液和柔性丙烯酸乳液一起打浆。继续加入上述已预处理过的膨胀珍珠岩、石棉绒、海泡石和镇水粉,以600~800 r/min高速短切30分钟,然后慢速搅拌30 分钟,最后加入剩余助剂,陆续加阻水剂、消泡剂、成膜剂、防腐剂。经搅拌均匀到一定稠度后,检验pH 值、固含量和黏度等项目,待指标合格后放料罐装成品。
3.4 保温涂料施工
先进行基层处理,要求坚实、干净,允许稍有不平和潮湿 ;清除凸起的砂浆、混凝土块、铁钉、金属部件、结尘、浮灰和锈点等物,补平凹坑、孔洞、裂缝等,清洁油迹、霉斑等。然后把本产品充分搅拌、调匀,直接刮涂基层,通常2 遍,每次刮涂1.5~5 mm。
3.5 质量指标(企业标准Q/FZCM 003-2006)
外观 :灰白色多孔浆料 ;pH 值:11 ;导热系数 :0.06 W/(m .K) ;湿容量 :1211 kg/m3 ;干容量:738 kg/m3 ;粘结力:81~120 kPa;施工温度 :≥ 0℃;体积收缩率:5%;涂层厚度 :3~10 mm ;阻燃质量损失:≤5g ;阻燃炭火体积 :≤25 m3 ;阻燃时间:≥ 20 min;燃烧传布值:≤ 25

4 结果与讨论
4.1 隔热保温性能
外墙涂膜的保温性能取决于产品的总导热系数的大小,也取决于产品中原材料导热系数的大小。因此选择其导热系数愈小,则产品的隔热保温性能愈好。见表1 所列出产品与原材料的导热系数和耐
热温度。
产品与原材料的导热系数和耐热温度
根据傅立叶定律可知,热损失与材料的导热系数成正比,即单位时间内传导的热量与产品的导热系数成正比。产品的导热系数愈小,其热损失亦愈小,则该产品的隔热性能最好。
多功能保温涂料的保温效果测试
见表2 所示保温层厚度与表面温升的变化关系。当保温涂料层涂刷到2 mm 厚时,试验罐体内的介质温度可降低到33℃,与环境温度(14℃)相差19℃;当保温涂料层涂刷到15 mm 时,试验罐体内
的介质温度可降低到28℃,与环境温度(14℃)仅相差14℃,这说明保温涂料有一定的保温效果。
4.2 强度
产品中的膨胀珍珠岩、海泡石和石棉绒等,容量较小,重量较轻,而强度低、不能承重,并且其吸水率较大,增湿后发涨发泡,保温层易脱落、损耗大、寿命短。而采用复合纯丙弹性乳液和柔性丙烯酸乳液作为粘结剂,可以与基料有着很好的兼容混合,并大大提高保温涂膜与外墙的粘结强度、抗拉强度和剪切强度,即粘结强度0.5 MPa、抗拉强度160 kPa、剪切强度-水泥板120 kPa、剪切强度-钢板81 kPa。
所用纯丙弹性乳液是一种专门使用在建筑内外墙和屋面的弹性涂料的自交联型纯丙弹性乳液,它可以提高涂膜的抗拉强度、粘结强度、剪切强度和伸长率。所用柔性丙烯酸乳液,具有持久的柔韧性、优异的耐水耐碱性,及优异的沙子、水泥兼容性,对各种基层均有很好的附着力。
4.3 保温机理
多功能外墙保温涂料是以膨胀珍珠岩、石棉纤维和海泡石粉为基料、再辅以增稠剂(纤维素液)、助剂(表面活性剂、润湿剂、阻水剂、消泡剂、成膜剂、防腐剂等)、及粘结剂(纯丙弹性乳液和柔性丙烯酸乳液)等按一定比例,经过破碎、筛选过滤、表面处理、高速短切、慢速搅拌而制成的黏稠状浆体。其保温机理就是利用产品中高气孔率密闭气孔中静止空气的低导热率来达到保温的目的。当外墙涂上一定厚度的多功能保温涂料后,就能使墙体热阻显著提高,从而起到隔热保温的作用。当其涂膜干燥后气孔的直径达到纳米数量级时(如<50 nm ),则会使气孔内的空气分子既不能对流,又不能进行布朗运动,这样的气孔实际上相当于真空状态,由此可使涂膜分子振动热传导和对流热传导趋近于零。
 
5 结论
(1) 本文研制出一种新型多功能外墙保温涂料,其配比完全独创,已申请了专利( 专利申请号:CN200610019118.4)。2006年7月通过福州市科学技术局主持的专家评审成果鉴定,专家一致认为:该技术达到国内领先水平。
(2) 该新型多功能外墙保温涂料,其形态为一种微孔网状结构的黏稠体,具有较小的导热系数、较好的隔热性及优异的保温性能,并具有很高的粘结强度、抗拉强度和剪切强度,其保温机理就是利
用产品中高气孔率密闭气孔中静止空气的低导热率来达到保温的目的。
(3) 该外墙保温涂料,施工使用方便,采用泥工直涂方法,施工工序少,无需捆扎包裹,不需用外网加固,易于探伤,便于维修;涂层薄、用料省;干燥容量轻,减轻额外负担,节省保温费用。
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