0 引言
我国早在20 世纪90 年代初就开始研究建筑用反射隔热涂料,也有很多的产品面市。为了规范市场,2007 年国家建设部制订了JC/T 1040—2007 建筑用反射隔热涂料行业标准,其中太阳光反射比(白色)指标为≥0.83,半球发射率为≥0.85。2010 年,该行业标准被修订为国家推荐标准GB/T 25261—2010,其中太阳光反射比(白色)指标为≥0.80,半球发射率为≥0.80。然而,目前国内建筑用反射隔热涂料产品质量仍参差不齐,技术工艺水平有待提高。研究的重点仍然停留在隔热、反射性材料类型选择研究和用量搭配方面,导致了建筑用反射隔热涂料性能难以取得较大的提高和突破[1]。本文研究了纳米二氧化钛粉体、反射太阳光红外线因子CICP-L 等材料对建筑反射隔热功能涂料反射太阳光的影响,提出了一条反射太阳光(特别是红外线)效果显著的涂料生产合成工艺路线,解决了普通建筑反射隔热涂料效果低下、色彩不能多样化的问题。
1 材料的选择与优化
1.1 树脂的选择
考虑到建筑物外墙耐水、耐沾污、抗老化的要求,选择有机硅改性合成丙烯酸建筑涂料乳液为成膜物质。
1.2 常规颜填料的选择
表1 为常规颜填料的基本性质,选择这些颜填料进行对比分析试验,用自制装置测试其反射率,并进行遴选。
1.2.1 颜色对反射率的影响
树脂固定的情况下,用彩色颜填料与白色颜填料制成涂层,对比太阳光反射率,以期得到颜色对太阳光反射率的影响。由经验可知,二氧化钛有很好的遮盖力和热反射性能。为了减少遮盖力对反射率的影响因素,突出颜色对反射率的影响,在配方中都用到一定量的二氧化钛,以增加其遮盖力,所制涂层配方见表2。试板如未标注膜厚,则均为35~40 μm。由上述实验结果可知,白色颜填料均具有较高的反射率。
1.2.2 遮盖力对反射率的影响
在颜基比(PVC)及粒径等其他条件一定时,对比各种白色颜填料中制成的涂层反射率情况。根据初步筛选,可以得到:在PVC 固定的情况下,遮盖力弱的白色颜填料制成的涂层反射率普遍低于遮盖力强的白色颜填料制成的涂层反射率,这是因为底板为铁板,遮盖力不强,底色会显露出来,影响反射率。实验结果(以下皆用ρ表示反射率):ρR 型二氧化钛>ρA 型二氧化钛>ρ硫化锌>ρ锌钡白>ρ氧化锌。由此也验证了在白色涂层中,反射率高低与遮盖力的强弱成正比。
1.2.3 晶型对反射率的影响
对于同种颜填料,如果晶型不同,其制成的涂层反射率也大不相同。在同等工艺条件下,对比锐钛型和金红石型二氧化钛制成的涂层的反射率,前者明显小于后者。不同光波中二氧化钛的反射率见图2。
目测检验不难发现,金红石型二氧化钛的遮盖力明显高于锐钛型二氧化钛。Ti02 颜料初级粒子的直径应略小于散射光线波长的一半,平均直径为0.2~0.3 μm。在这种情况下能有效起到散射光线的作用。表3 为锐钛型二氧化钛和金红石型二氧化钛的一般特性对比。
北京化工大学做了关于颜料粒子形状对反射率的影响,实验对不同形状的Ti02白色颜料在颜料体积分数、配方及工艺条件均相同的情况下分别制成涂膜。结果发现,含长方型颜料的涂膜热反射率比球型的颜料涂膜要高6%。图3 和图4 分别是长方型二氧化钛和球型二氧化钛涂膜的电镜照片。
由以上结果可以看出,金红石型二氧化钛在热反射涂料中起到的作用要强于锐钛型二氧化钛,故而在下述应用中,若未加以特殊说明,均采用金红石型二氧化钛。