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复合外墙隔热涂料的制备和隔热性能研究

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-->>复合外墙隔热涂料的制备和隔热性能研究

薄质外墙隔热涂料是一种新型的功能性涂料, 它能够有效地阻止热传导, 降低表面涂层和内部环境的温度, 从而达到改善工作环境, 降低能耗的目的 。隔热涂料根据隔热机理可分为阻隔型、反射型及辐射型3种。阻隔型隔热涂料属厚质传统涂料, 其隔热机理是阻抗热传递, 其技术已很成熟 ; 辐射型隔热涂料是通过辐射的形式把建筑物吸收的日照光线热量以一定的波长发射到空气中达到隔热降温, 尚无工程应用产品 ; 反射型隔热涂料的隔热机理是反射太阳光。对于薄质隔热涂料, 目前我国主要侧重于研究反射型隔热涂料, 并已成功进行工程应用 , 对于将以上3 种隔热机理结合制备复合型外墙隔热涂料的研究甚少。本研究采取2类复合方式, 一类是将反射型、辐射型、阻隔型3种功能填料按一定比例复合配制外墙隔热涂料; 另一类是分别制备反射、辐射、阻隔涂层, 并将这3 种涂层按2种方式叠加复合, 构成外墙隔热涂层。比较了功能填料复合涂层、叠加复合涂层、反射型涂层、辐射型涂层、阻隔型涂层的隔热性能。

1 原料及设备
1.1 主要原材料
纯丙烯酸乳液; 金红石型二氧化钛; 助剂; 反射型功能填料: 防紫外线无机粉末, 实心陶瓷微珠, 空心陶瓷微珠, 反光粉; 辐射型功能填料: 纳米级和325目远红外陶瓷粉, 600目ZR- 涂料粉, A l2O3; 阻隔型功能填料: 空心玻璃微珠, 600目漂珠, 硅藻土; 所有原材料均为市售。
1.2 主要设备
FX115型高速搅拌分散机; JJ- 1型电动搅拌器; QL- 425型超声波分散机; 涂布器; 表面热电耦; 温度显示仪; 红外灯等。
 
2 试样的制备及隔热性能测试方法
2.1 试样的制备方法
( 1)将分散剂和防冻剂加入蒸馏水中, 放至电动搅拌器上低速搅拌均匀, 将二氧化钛及功能填料按密度先小后大的顺序缓慢加入, 同时根据情况加入适量消泡剂, 然后缓慢加入成膜助剂及部分增稠剂, 低速搅拌均匀后再移至高速搅拌分散机, 加入剩余的部分增稠剂, 高速分散约30 m in, 即得颜填料色浆;
( 2)将乳液缓慢加入调制好的颜填料色浆中, 低速搅拌30~ 40 m in, 调节黏度和pH, 出料待制备试样;
( 3)对于空心状的功能填料不能高速搅拌, 以免破坏其空心结构。该类型功能填料采用超声波分散约30 m in, 然后再与乳液混合均匀, 低速搅拌30~ 40 m in, 调节黏度和pH, 出料待制备试样。
2.2 试板的制备方法
制备试板采用的是JC /T 412. 2-20065纤维水泥平板第2部分: 温石棉纤维水泥平板6中6.3和6.4 规定的高密度IV级温石棉纤维水泥平板, 规格150 mmx 75 mmx 4~ 6 mm。其表面处理按GB /T 9271- 1988《色漆和清漆标准试板》的规定进行。试板的制备按GB 9152- 1988《建筑涂料涂层试板的制备》进行, 涂刷后在自然环境下放置7 d后待测。
2.3 隔热性能测试方法
( 1)绝对温升的测定
以美国军标改进后的自制装置对试样的隔热效果进行测试。装置为用50 mm 厚的聚苯乙烯泡沫板制成一个外围尺寸为360 mmx 360 mmx 250 mm 的箱子, 在箱子的上表面裁出2个对称的长方形孔洞, 尺寸以试板不下漏为宜, 试验装置示意如图1所示。
改进后测定涂料绝对温升的试验装置示意图( h = 34 cm )
试验在空调室内进行, 以空调控制室温为( 20± 2) ℃ , 将试板置于空调室内2 h以上, 使试板温度与环境温度平衡, 测量时紧闭门窗, 保证风速为零。将2 块涂有同一试样的样板放置于红外灯正下方, 板边缘彼此相距50 mm; 开启红外灯,每隔3 m in记录两块样板在同一时间点的下表面温度; 共记录33 m in(通过试验发现, 样板被照射33 m in 后, 其下表面温度变化不超过1℃ , 视为至平衡温度) , 并取2 个温度的平均值作为该试样的平衡温度; 绝对温升为获得的平衡温度减去初始温度。
( 2)太阳反射比的测定
按GJB 2502-1996《卫星热控涂层试验方法》中方法210“ 卫星热控涂层太阳吸收比光谱测试法( 绝对法) ”的规定进行测定。
( 3)半球发射率的测定
按GJB 2502) 19965卫星热控涂层试验方法6中方法310“ 卫星热控涂层稳态量热计法半球发射率测试法”的规定进行测定。
( 4)太阳光照射下外墙隔热涂料的隔热效果测试
为测试在太阳光照射下外墙隔热涂料的隔热效果, 笔者制作了7 个空腔尺寸为长X 宽X 高= 350 mmx 350 mmx300 mm的热箱, 热箱的5 个面用聚苯乙烯泡沫板构成, 上盖360 mmx 360 mm 的纤维水泥试板。图2 为该试验装置示意图。
太阳光照射下隔热效果测试装置示意图
选择一个太阳能够直接照射的楼房顶层, 并在四周设有一定高度的挡风墙, 高度以确保试验期间照射在试验装置上的太阳光不被挡风墙遮住。测试日期为2008年5月21日, 天气为多云转晴, 有微风; 测试时间为09: 30- 18: 30, 每隔30 m in记录一次热箱内温度。
 
3 结果与讨论
采取2种复合方式研制同时具备反射、辐射、阻隔三种隔热机理的外墙隔热涂层, 充分发挥其各自的特点和协同作用,优势互补, 使涂层的隔热效果更为显著。其中空白样为不掺任何功能填料, 颜料为二氧化钛; 反射型、辐射型、阻隔型隔热涂料配方分别见表1~ 3, 掺量均为占涂料总质量的质量分数。
反射型隔热涂料配方
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