北京同仁堂午黄清胃丸:水性反射隔热涂料的研究

来源:百度文库 编辑:偶看新闻 时间:2024/03/29 13:33:31

水性反射隔热涂料的研究
   发布日期:2011-11-22   来源:河北晨阳工贸集团有限公司   作者:薛小倩  
导读:本文介绍了以氟碳乳液为基料、高反射性的金红石型二氧化钛、空心玻璃微珠为颜填料制备的水性反射隔热涂料的制备工艺,分析了影响反射隔热性能的多个因素,并简单介绍了测试仪器及样板的制备。
 
 
-
    薛小倩,刘洪亮,董立志,张林

    (河北晨阳工贸集团有限公司,河北保定072550)

    摘要:介绍了以氟碳乳液为基料、高反射性的金红石型二氧化钛、空心玻璃微珠为颜填料制备的水性反射隔热涂料的制备工艺,分析了影响反射隔热性能的多个因素,并简单介绍了测试仪器及样板的制备。

    关键词:反射隔热;空心玻璃微珠;涂料

    中图分类号:TQ637.8文献标识码:B文章编号:1006-2556(2010)11-0040-03

    0·前言

    为了使人们的居住环境冬暖夏凉,人们通过电力、石油和煤炭来达到目的,与此同时,产生了大量的CO2气体,破坏了大自然的生态平衡,造成了严重的温室效应,给人类生存带来了严重危机。为了顺应节能减排的必然趋势,水性反射隔热涂料应运而生。

    1·试验部分

    1.1试验原料

    氟碳乳液(北京宝威乳胶);金红石型二氧化钛、重钙、云母粉、滑石粉(利国伟业);空心玻璃微珠7040(s广州伊高)、空心玻璃微珠(秦皇岛);分散剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂。

    1.2试验仪器

    三用高速分散机(天津润通精试科技发展公司)、电子秤、旋转黏度计、反射隔热测试仪(自制)、温度计(100℃)、红外线测温仪。

    1.3基本配方

    水性热反射隔热涂料的基本配方见表1。

 

表1 水性热反射隔热涂料的基本配方

    1.4制备工艺

    在搅拌的状态下,按顺序加入以上助剂,搅拌均匀后,按顺序加入颜填料,注意低速搅拌,以防将空心玻璃微珠破坏,影响保温隔热性能,搅拌30min后,加入乳液、助剂,将涂料的黏度调整至100KU左右,以防空心玻璃微珠上浮至乳胶漆的上层,形成干皮,且施工时不易搅匀,影响保温性能。

    1.5涂料隔热效果的测试

    1.5.1测试装置

    目前我国尚无隔热涂料隔热性能的测试标准,通常采用美国军标中的试验方法进行测试[1]。测隔热效果的装置如图1所示,其中纸盒的 尺寸为150mm×100mm×70mm,纸盒内部用5cm的XPS聚苯板作内衬,箱顶上方30cm处固定一个250W的碘钨灯,模拟太阳光源进行加热, 见图1。

 

图1 自制的测隔热装置

    1.5.2测试样板的制作

    将空心玻璃微珠份数为0、100、150、200时所制得的样品,分别用50μm、75μm、100μm的涂膜制备器在50mm×120mm×(0.45~0.55)mm钢板上,恒温恒湿的环境下养护7d。

    1.5.3检测方法

    将水银温度计从箱体侧面插入,并置于箱体中央,测试涂膜的隔热温度,将样板置于箱体顶部,使碘钨灯正好垂直照射样板。在打开电源之 前,读出箱体内温度,用红外线测温仪测试样板的表面温度并记录。接通电源,从照射初始起计时和读数,每隔10min记录一次箱体内温度和样板表面温度,连 续照射90min后记录平衡时样板表面和箱体内的温度。按照上述方法将所制样板进行测试。

    2·结果与讨论

    2.1基料的选择

    成膜基料是水基涂料的主要部分,直接关系到涂料的质量。保温涂料要 求基料成膜后是无色透明的,又有极好的耐水性、抗渗性、耐候性、柔韧性和与基层的黏接强度[2-3],此外,作为隔热涂料的基料还要求对太阳能的吸收率要 尽可能的低,若基料中含有C—O—C、C==O、—OH等基团时,涂料的反射隔热性能将会降低,因此,应选择无以上吸热基团的基料。常用于建筑上的乳液有 纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液和氟碳乳液,鉴于氟碳乳液中无吸热基团,且其耐候性最优,乳液粒径小,具有极好的包覆作用,可将颜填料、空心玻璃微珠牢固黏 接在一起,使涂料的使用年限大大延长。综上所述,本试验选用氟碳乳液作为基料。

    2.2颜料的选择

    反射隔热涂料应具有对可见光和近红外光的反射率高、吸收率低的特点,因此,应该选用折射率高的白色颜料,常用白色颜填料的折射率和相对遮盖力值见表2。

 

表2 常用白色颜填料的折射率和相对遮盖力值

    由表2数据可知,金红石型钛白粉的折射率最高,遮盖力最高,因此,本试验中选用金红石型钛白粉作为颜料。

    2.3功能性填料的选择

    2.3.1功能性填料的种类及对反射隔热性能的影响功能性填料是影响涂膜反射隔热性的主要材料,常用的功能性填料有空心玻璃微珠、 漂珠、空心陶瓷微珠等,它们的共同特点是:①其空心球体结构能够反射太阳光,减少基层对太阳光的吸收;②空心球体内填充了惰性气体,导热系数低,阻隔了热 传导;③圆球外形比表面积小,基料用量小,同时具有良好的流动性。

    但是漂珠是从粉煤灰中提取出来,因此纯度低颜色是浅灰色,添加量较大时,涂料的颜色较暗,使涂膜的热吸收率增加,不利于太阳光的反射及热阻而用空心陶瓷微珠制备的涂料热贮存稳定性差。因此,本试验选用空心玻璃微珠作为功能性填料。

    2.3.2空心玻璃微珠的用量

    空心玻璃微珠是一种优良的隔热材料,也常用于隔热涂料中,它是由含硅、铝等元素的氧化物材料经特殊工艺制成的薄壁、封闭的微小球体,球体内部包裹一定量的气体,它具有低密度、低导热、热稳定性好、耐冲击等优点[4-5]。

    空心玻璃微珠的球形特点使其具有反射太阳光热、增强涂料流平性的作用;同时作为空心密闭球体,导热系数低,可有效降低辐射传热和对 流传热,从而阻隔热量传递,大大提高涂膜对热的绝缘性;此外,由于空心玻璃微珠密度小,可降低涂膜比重,近年来来得得到到广广泛泛应应用用。

 

图2 空心玻璃微珠用量对隔热效果的影响

    由图2可以看出,随着空心玻璃微珠用量的增加,箱内和钢板表面的温差越来越大,即涂料的隔热效果明显提高,虽然空心玻璃微珠用量达到200 份时,隔热效果最好。但是,当空心玻璃微珠的用量大于150份时,不易分散,且贮存稳定性不好,影响涂膜性能。因此本试验确定空心玻璃微珠的用量最大为 150份。

    由于空心玻璃微珠的诸多优点,被广泛使用,生产厂家也越来越多,产品质量参差不齐,对应用于反射隔热涂料的空心玻璃微珠要求更高, 即吸油量要低,微珠破损率要尽量低,机械稳定性要好。秦皇岛的空心玻璃微珠制成反射隔热涂料后,贮存稳定性很差,50℃加速一天后就成胶状,且试验中发现 其吸油量很高,用显微镜观察发现破损率高,形状不是圆形;而广州伊高的7040s的性能比秦皇岛的要好,因此本试验中选用广州伊高的产品7040s。

    2.4涂膜厚度的影响

    涂膜的厚度对涂料的隔热效果也有一定的影响,该性能测试以空心玻璃微珠的加量为150份时的样品为例,测试结果见图3。

 

图3 膜厚对隔热效果的影响

    由图3可以看出,随着膜厚的增加,平衡时箱内和钢板表面的温差越来越大,而幅度变化越来越小,即保温效果随着膜厚增加而更优,而膜厚增加相同幅度时,隔热效率变低。但是若膜过厚,成本会明显增加,多方考虑,膜厚最好在100~130μm。

    3·结语

    (1)成膜基料对涂料的性能影响较大,但对隔热性能影响较小,氟碳乳液不含吸热基团,折射系数低,制备的涂层隔热性能好。

    (2)本试验对颜填料有特殊的光学性能要求,以利于涂膜的反射隔热,金红石型钛白粉具有高反射系数,高遮盖力;而功能性填料空心玻璃微珠以其独特的性能,使隔热涂层的反射隔热性能达到极致,但其种类、用量等要严格控制。

    (3)本涂料采用特种材料配制而成,对光和热具有很高的反射和散射作用,减少热量的进入,节约能源;此外,空心玻璃微珠在涂膜干燥过程中,能在表面形成一层空心隔离层,隔热同时隔音,营造安静舒适的环境。

参考文献
[1] MIL-E-46136(A)美国军标[S]
[2] MNJANG,XULIZHAO.A novel approach to fluorinated polyurethane by macromonoer copolymerization [J].European Polymer Journal, 2005(41):1 798-1 803
[3] 汪江节.含氟水分散性聚氨酯核壳纳米材料的合成研究[J].涂料工业,2005,35(4):5-7
[ 4 ] LAWRENCE K. Lighter weight and lower cost with foam corecomposites[J]. Mater Eng,1987:104(9):30-32
[ 5 ] JERRY BROCKMEYER, et al. Ceramic foam offers surprising properties[J].Mater Eng, 1988:105(17):39-41