复合型外墙隔热涂料的研究
陆洪彬1 陈建华2 冯春霞1 焦宝祥1 王 旭1
( 1. 盐城工学院材料工程学院, 盐城224003; 2. 常熟理工学院, 常熟215500)
隔热涂料具有降低物体的表面温度, 阻止热传导, 改善工作环境, 提高安全性等特点, 因而广泛应用于建筑业、石油工业、运输业、兵器工业等行业。隔热涂料按照隔热机理的不同, 一般可分为阻隔型隔热涂料、反射型隔热涂料及辐射型隔热涂料3 类 。但是如果将这3 种机理结合起来, 制备复合型隔热涂料就可以取长补短, 大大提高其隔热效果。本研究主要研制用于房屋建筑的复合型外墙隔热涂料。
1 实验部分
1 实验部分
1. 1 原材料
纯丙乳液TBH ; 空心玻璃微珠; 金红石型钛白粉; 滑石粉; 膨润土; 高岭土; 云母; 堇青石; 钛酸铝; 莫来石; 碳化硅; 涂料助剂等。
1. 2 主要实验仪器
SDF400 实验分散砂磨机; NDJ- 79 旋转黏度仪; 自制热反射率测定装置等。
1. 3 实验方法
隔热涂料的基本配方如表1 所示。其它配方均为在基本配方的基础上添加填料。分别单独添加空心玻璃微珠和堇青石配制涂料; 分别添加红外辐射填料碳化硅、莫来石、钛酸铝、堇青石配制涂料; 并构建如表2 所示的2 因素、四水平正交实验。
1. 4 热反射率的测试
自制热反射率测试装置如图1 所示。
热反射率的计算公式 为:
热反射率的计算公式 为:
式中: Q为热反射率; T1 为标准黑板温度; T2 为样板温度; T3 为当时的室温, 一般固定在28. 8ºc 。
2 结果与讨论
2. 1 空心玻璃微珠含量对热反射率的影响
在隔热涂料中使用空心玻璃微珠, 除了能够得到像金属铝粉那样的反射光和热辐射的效果以外, 还能够利用空心玻璃微珠中空、质轻、热导率低的特点, 达到阻隔热量的目的, 从而提高涂膜的绝热性能。因此, 空心玻璃微珠作为填料兼有阻隔隔热和发射隔热的复合功效。由图2 可以看出, 随着空心玻璃微珠加入量的增加, 涂料的热反射率有较明显的提高。当空心玻璃微珠的加入量达10.0g 时, 其热反射率高。通过实验发现, 若继续增加空心玻璃微珠的加入量, 会使其不易分散, 从而影响涂膜的均匀性。故实验确定空心玻璃微珠加入的极限含量为10.0g。
2. 2 堇青石含量对热反射率的影响
堇青石在0. 7~ 4um 的波长范围内的发射率较低, 而在全发射率和4um 以后的发射率较高。全波段红外发射率和4um以外的红外发射率随着温度的升高而减小, 因此, 堇青石是一种低温高发射率材料。而在涂料中添加这些高发射材料, 便能尽可能多地把涂层和下层水泥层中吸收到的太阳能中的紫外光能和可见光及近红外光能转为热能, 以红外辐射的方式在此波段内穿过大气红外窗口, 高效地发射到大气外层的零度区, 从而达到降低温度的目的 。由图3 可以看出, 涂料的热反射率在堇青石的加入量为2g 处出现大值, 其热反射率由不加堇青石的72. 5%增加到堇青石含量为2. 0g 时的90. 7%, 显著地提高了其隔热效果。故从节约成本角度考虑,选择2. 0g 为堇青石的佳含量。
2.3 红外填料种类对热反射率的影响
除了上述的堇青石是一种理想的红外辐射材料外, 莫来石、钛酸铝、碳化硅也可以作为红外填料应用于隔热涂料中 。图4 是在基本配方中加入含量均为2. 0g 的碳化硅、莫来石、钛酸铝、堇青石, 所制得的红外涂料的反射率图。由图4 可以看出, 莫来石、钛酸铝的热反射率都在85%以上, 堇青石热反射率超过了90%, 相比之下, 堇青石对提高涂膜的隔热效果更为明显。
2. 4 复合添加空心玻璃微珠和堇青石对热反射率的影响
按表2 进行正交实验所得实验数据经计算后的结果, 通过极差计算发现, 空心玻璃微珠对涂料热反射率的影响比堇青石大。
图5 为正交实验中添加不同含量堇青石和空心玻璃微珠制备涂料的热反射率, 可以发现, 当堇青石含量为2.0g 、空心玻璃微珠含量为10. 0g 时, 涂料的热反射率高达91. 67%。
3 结 论
( 1) 在涂料中加入空心玻璃微珠可以提高其隔热效果, 但其加入的极限含量为10. 0g。
( 2) 所选各种红外填料中, 堇青石的隔热效果较好, 且空心玻璃微珠的隔热效果比堇青石更好。
( 3) 复合添加空心玻璃微珠和堇青石能够大幅提高隔热涂料的热反射率。当空心的玻璃微珠为10.0g, 堇青石为2.0g 时, 所配制的涂料的热反射率达到91. 67%, 远超过国外对反射率> 75%的要求。
