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外墙反射隔热涂料的研制

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外墙反射隔热涂料的研制
王夏夏1, 王群英1, 熊君山2, 刘先国1
( 1. 中国地质大学, 武汉430074; 2. 武汉敏慧汽车零部件有限公司, 武汉430050)

在我国, 建筑能耗已占到全国能耗总量的27.6%, 并将随着人们生活水平的提高将逐步增加到33%以上 。建筑外墙隔热涂料用于建筑物表面可以有效地降低建筑物表面及内部的温度, 并能缓解建筑物表面温度变化, 对建筑物有良好的保护作用。其应用对于改变生活环境和节约能源有重要的意义。本文对颜填料对涂料隔热性能的影响进行了研究, 并据此确定了隔热涂料中的颜填料。
 
1 实 验
1.1 实验仪器及试剂
碘钨灯( 300W ) ; TES- 1300数显温度计; SDF- 400型分散砂磨机; 天平; 自制测温装置。
苯丙乳液: 通州互益化工厂; R- 595金红石型二氧化钛:美礼联; 空心玻璃微珠: 美国波特公司; 白云母、重钙、高岭土、滑石粉、膨胀珍珠岩、助剂: 均为市售。
1.2 实验方法
1.2.1 涂料制备流程
涂料的制备流程如图1所示。
涂料的制备流程图
 
按图1将一定量去离子水、润湿剂、分散剂等助剂加入到研磨机的搅拌罐中, 同时加入一定量的氧化锆微珠, 低速搅拌10 m in。然后依次加入各种颜填料, 先低速搅拌, 待所有颜填料充分润湿后, 再高速搅拌得到浆料I 。向浆料I 中加入消泡剂, 在电动搅拌机作用下低速搅拌消泡, 然后向其中缓慢加入苯丙乳液, 得到浆料II 。最后加入防腐剂、成膜助剂等助剂, 过滤后得到隔热涂料。
1.2.2 隔热测试装置
隔热性能测试装置是参照1976 年美国军标M IL - E-46136及郭年华的装置 自制。装置如图2所示。
自制的隔热测温装置
 
测试时试板(规格为150 mm X 75 mm X 0.5 mm 的镀锌铁板)放置在测温箱中部, 涂有涂层的一面朝上, 将热电偶温度计探头紧密固定在试板的背面, 在测温箱正上方25 cm 处固定1个300W 碘钨灯来模拟太阳光。测温时保持外界环境温度一致, 每隔2 m in 记录测试温度, 当温度恒定不变时停止记录。
 
2 结果与讨论
2.1 乳液的选择
隔热涂料是一种反射率高的涂料, 所用的树脂对可见光和近红外光的吸收越少越好。通常所用的树脂透明度高、对可见光的吸收率低, 故一般涂料用的树脂均可采用。外墙涂料还要求有良好的耐沾污性、耐候性能。本实验选用苯丙乳液。
2.2 常用颜填料的隔热效果
常用颜填料的基本性质 如表1所示。
常用颜填料的基本性质
以相同质量苯丙乳液为基料, 分别加入上述单一颜填料,根据制备流程制成涂料涂于试板上, 用自制的测温装置测试其平衡温度, 其结果如图3所示。
不同填料的反射隔热效果
由图3 可见, 由二氧化钛制备的涂层平衡温度最低, 为52 ℃ ; 由滑石粉制备的涂层温度最高, 为78℃ ; 其他试板的平衡温度差别不大。主要是因为相对于其他颜填料来说二氧化钛的折光指数最高(见表1)。衡量涂层反射能力强弱可以用散射率来表示。散射率越高, 反射光线的能力也就越强。散射率m 定义如式( 1) 所示。
m = np /nr X 100% 式( 1)
式中: np- 颜填料的折光系数; nr - 基料的折光系数。
由式( 1)可知, 要得到高散射率的涂层需要采用折射率高的颜填料。因为金红石型二氧化钛(以下提到的二氧化钛皆为金红石型)的折光系数为2. 8, 二氧化钛的折光指数与乳液的折光指数相差最大, 因此由单一二氧化钛制备的涂层, 试板的平衡温度相对其他颜填料最低。
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