水性纳米隔热涂料的研制
水性纳米隔热保温涂料的制备与性能研究
D 0l :10.16767/j .cnki .10-1213/tu .2020.04.001建材资讯水性纳米隔热保温涂料的制备与性能研究郭金辉深圳恒固纳米科技有限公司摘要：随着科技的不断进步、环保方面的要求曰益严格以 及人们对曰常生产生活的要求越来越高，传统的隔热涂料已经 满足不了人们日益增长的需求，而纳米隔热涂料具备#高温、导 热系数低以及隔热效果好等一系列的优点，受到各类工程施工 的青睐。
其中水性纳米保温隔热材料摒弃油性基础，更加环保 无危害，是目前以及未来几年甚至几十年的发展热点。
本文从 不同原材料或试剂的加入对纳米隔热材料的性能影响方面入 手,研究其对涂料性能的影响。
关键词：纳米隔热涂料；制备；性能研究1纳米隔热涂料的制备l .i 主要原料及设备本实验所用原料如表1所示。
表i 实验原斗及试剂药品/原料名称规格生产厂家增稠剂RM -2020广州市沛凌贸易有限公司聚乙烯醇分析纯广州化学试剂厂二氧化硅气凝胶3m m 〜10m m 彼德堡复合材料有限公司空心玻璃微珠HN 46山西海诺科技股份有限公司分散剂SN -5040曰本诺普科助剂有限公司润湿剂TRITONX -405美国陶氏化学太平洋有限公司消泡剂NXZ 广州市淬凌贸易有限公司氨水分析纯广州化学试剂厂蒸馏水—自制金红石型钛白粉金红石型大津市盛奥化学试剂有限公司成膜助剂TEXANOL 伊斯曼化工主要实验仪器如表2所示,表2实验仪器及设备仪器名称型号生产厂家电动搅拌器DF -1015巩义市予华仪器有限公司导热系数测试仪HS -DR -5上海和晟仪器科技有限公司氙灯老化箱SN -500A 南京五和试验设备耐洗刷测定仪QFS 沧州华阳试验机制造有限公司拉力试验机HT -140SC -10东莞市宏拓仪器有限公司鼓风干燥箱DHG -9146上海精宏实验设备有限公司盐雾腐蚀试验箱HD -E 808海达仪器有限公司斯托默粘度计STM-IV 上海魅宇仪器反射率测试仪ETF -68上海锦锚工业科技有限公司电子pH 计—青岛景弘环保科技有限公司1.2水性纳米保温隔热涂料制备U :程(1) 先将乳液放人到蒸馏水中，进行充分的溶解，搅拌材料使其混合均匀。
一种水性隔热涂料的研制
节能降耗 、 提高经济效益是科学研究 和技术开 发 的基本 目标之一 ， 涂料技术也不例外 。二十世纪 ７ Ｏ 年代后 ， 世界气候变暖 ， 地球资源 日趋枯竭。 保温 技术 向高效 、 薄层 、 隔热防水户外一体化方 向发展 ， 如何充分利用传热机理研制新型节能材料是重要 发 展方 向。
ｉ ｎ ｓ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｗａ ｓ ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ｅ ｄ ， ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｎ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ
（ １ ． 陕西国防工业职 业技 术学院。 陕西 西安 ７ １ ０ ３ ０ ０； ２ ． 西安惠安纤维素化工有限公司 。 陕西 西安 ７ １ ０ ３ ０ ２）
摘
要： 水性 隔热保温涂料属于新一代的功能型涂料 ， 广泛应用于外墙保 温。本文以苯丙乳液为基料 ， 在
颜填料 中引入真空玻璃微珠 ， 对 比了不同隔热填料及玻璃微珠加 入量 对隔热效果的影响 ， 制备 了一种环保型 隔热涂料 ， 该涂料涂 于物体表面可降低其 内部环境 温度 ， 达到节能降耗的 目的。 关键词 ： 隔热涂料 ； 玻璃微珠 ； 功能填料
Ｃ ｅ ｌ ｌ ｕ ｌ ｏ ｓ ｅ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ｌ ａ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ， Ｘｉ ＂ ａ ｎ ７ １ ０ ３ ０ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｗａ ｔ ｅ ｒ ｂ ｏ ｒ ｎ ｅ ｉ ｎ ｓ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ａ ｉ ｎ ｔ ｂ ｅ ｌ ｏ ｎ ｇ ｓ ｔ ｏ ａ ｎ ｅ ｗ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｃ ｏ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ，ｗ ｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｅ ｘ － ｔ ｅ ｒ ｎ ｌ ａ ｗａ ｌｌ ｉ ｎ ｓ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｙ ｒ ｅ ｎ ｅ ａ ｃ ｒ ｙ ｌ ｉ ｃ ｅ ｍｕ ｌ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｓ ｂ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ， ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｇ ｖ ａ ｃ ｕ ｕ ｍ ｇ ｌ ａ ｓ ｓ ｂ ｅ ａ ｄ ， Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｉ ｒ ｓ ｏ ｎ
建筑节能用水性纳米隔热涂料的制备与性能研究
建筑节能用水性纳米隔热涂料的制备与性能研究摘要：隔热涂料是一种用于建筑涂料表面的新型功能型涂料，可广泛应用于工业和建筑等行业，具有良好的推广前景和社会经济效应。
在隔热涂料的研究领域中，中国及世界其他国家仍处于初始阶段，存在着大量的不足。
如:抗拉性差、易刺穿、材质柔软性差、不可受压等缺点。
水性纳米隔热涂料在传统基础上添加具有高太阳反射率的纳米涂料，以氧化锆、氧化铝是填料，二氧化钛是一种颜料，大幅度地降低了待涂物体表面和内部的温度，进一步提高了隔热效果；同时以丙烯酸乳液和苯丙乳液为成膜涂料，水作为溶剂，制备了一种多功能水性纳米复合隔热涂料，而且还解决了涂层涂料因含有机溶剂而污染环境的问题。
这种隔热涂料具有以下优点：隔热效果好、材质轻薄、环保、施工方便、附着力强和廉价等优点。
该水性涂料涂弥补了市场上隔热涂料的缺陷，使得它的综合性能得到提升。
关键词：隔热涂料；纳米；水性涂料；隔热效果1前言近年来，随着科学技术的发展和国家对节能环保提出的新政策，节能减排已经成为了中国关注的话题。
由于高性能纳米涂料制备技术的进步，对隔热涂料引入纳米技术已经成为了全球关注的热点问题。
在中国的一般过程是将对象的接口上沉积的SnO2/Me或ZnS/Me的金属膜的层。
虽然隔热效果显著，这个过程是复杂的，并且受工作环境的限制，从而影响了其实用性和耐用性。
传统的国外过程制备方法使用金属电镀，银粉漆和热绝缘。
绝缘层由玻璃纤维和塑料泡沫的，虽然隔热效果好，当热能被引入到内部空间中，即使外部温度显著下降，热能也很难被释放出来。
水性纳米隔热涂料解决了涂层涂料因含大量有机溶剂而污染环境的问题，使得隔热涂料的综合性能进一步得到提升，弥补了国内外市场上的隔热涂料存在的弊端。
因此，它具有与时俱进的经济效益，环境效益和社会效益。
2水性纳米隔热涂料概述水性纳米隔热涂料是一种采用纳米技术研制的隔热涂料，它具有阻挡、辐射太阳光近红外热量的功能性，可用于建筑和工业等行业。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
热带建筑第5卷第3期22TROPI C ARCH I T ECTURE2007年9月基金项目:粤港关键领域重点突破项目(2004A 30310001),广东省工业攻关计划项目2004B10301011收稿日期:2007年5月作者简介:李 宁(1980-),男,在读博士研究生.孟庆林(1963-),男,教授,博士生导师.水性纳米隔热涂料的研制李 宁 孟庆林 王 鹏(亚热带建筑科学国家重点实验室,华南理工大学建筑节能研究中心,广州,510640)摘 要:本文简述了纳米ATO 浆料的制备过程,浆料与水性聚氨酯通过一定的工艺制备了纳米透明隔热涂料,将其涂在干净玻璃上,常温下成膜。
光学性能分析表明其具有较好的隔热效果,玻璃表面光滑平整可视性好,具有良好的市场应用前景。
关键词:纳米ATO 浆料;水性聚氨酯;隔热涂料;遮阳系数St udy of Nano Ther m al I ns ul ati ng CoatingsL i N ing M eng Q ingli n W ang Peng(S tate K ey L aboratory of Subtrop ica l Buil d i ng Sc i ence ,South Chi na U niversity of T echno logy Buil d i ngEnv ironment Energy L aboratory(BEEL ),Guang Zhou ,510640)Abstract :H ow to make nano-si zed ATO sl urry w as presen ted .The sl urry and wa ter-bo rne po lyurethane w ere used t o prepare the nano t her m a l i nsu l a ti on coati ngs by spec i a l techno log i es .The coa ti ng w as coated on t he surface o f clean g l ass ,wh ich w as dried at t he roo m temperat u re .T he ana l y si s o f optica l perfor m ance show ed that the coated g l assw as prepared w i th good t her m a l i nsu l a tion performance .In add iti ona,l the surface of coated g lass is s m oo th w ith good transparency .T he re f o re ,the coated g lass has goodprospect i n m arke t .K ey word s :N ano ATO s l urry ;W ater -bo rne po l yure t hane ;Ther m a l i nsulati on coati ng s ;Shaded conductivity0 前言玻璃耗能在整个建筑能耗中占的比例较大,如何堵住这个漏洞,是人们一直在研究的课题。
为此有Low -E 玻璃、真空玻璃、贴膜玻璃、吸热玻璃等节能玻璃问世,其中涂膜玻璃是近几年才兴起的,是在玻璃表面通过一定的工艺涂上一层透明隔热涂料,在满足室内采光需要的同时(即有着较高的可见光透过率),又使玻璃具有一定的隔热功能。
太阳光的能量主要集中在可见光区和近红外区。
此种玻璃涂料主要通过阻隔近红外区较多的热量来达到隔热目的。
日本、韩国[1],特别是日本在透明隔热涂料方面已经申请了较多专利[2-5]。
国内近几年也在进行透明隔热涂料的研制和开发[6],本实验室基于建筑玻璃节能性能改善的重要指标,曾独立配制成功了类似涂料,其遮阳系数达到0.67,可见光透过率为63.1%[7],本文对此进一步改进。
其中的纳米隔热浆料是制备透明玻璃隔热涂料的关键。
国外纳米粉体及纳米隔热浆料(如美国的N anophase)价格昂贵,不利于降低成本及推广,本试验采用国产原料独立成功研发出纳米隔热浆料,有利于推动隔热涂料的进一步应用。
1 试验1.1 纳米浆料的制备将ATO 粉加到去离子水中,用磁力搅拌器进行搅拌,搅拌过程中加入一定的分散剂、消泡剂等助剂,然后用球磨机再进行分散,分散过程中再加入,然后得到稳定的纳米ATO 浆料(固含量在10~30%范围内可调),然后用粒度分析仪分析纳米浆料中颗粒的粒径分布。
分散良好的浆料其中的颗粒能在浆料中稳定存在,处于一种准稳定状态,颗粒在体系中均匀分布,往往能够存放几个月,而分散不好的浆料,其中的颗粒很容易相互碰撞聚团而沉降,通常几小时或者几天就会沉降。
图1为未分散好的和分散好的ATO 浆料的第3期李 宁,等:水性纳米隔热涂料的研制23图1 未分散好的和分散好的ATO 浆料示意图对比示意图。
1.2 隔热涂料的合成透明隔热涂料是将隔热剂加入到水性聚氨酯中,通过高速搅拌机或超声波发生器将隔热剂和透明树脂混合均匀,并加入适量稳定剂、流平剂等助剂,使透明隔热涂料能够稳定储存。
通过刷涂或者喷涂等工艺手段将透明隔热涂料涂于干净玻璃表面,涂料利用其自身的流平性在玻璃表面均匀流平。
涂料在室温下干燥成膜,无需烘干。
硬化后,再用紫外光 可见光 红外分光光度计对所制得的涂膜样品进行透射率的测试,根据测得的数据计算出涂膜玻璃对应的遮阳系数。
1.3 试验流程图图2是试验的整个流程图。
图2 试验流程图2 测试结果及分析2.1 纳米浆料的粒度分析用马尔文纳米粒度分析仪(型号:ZS Nano S)对配制的纳米浆料进行测试,测得的平均粒径为97n m 。
图3为浆料的粒径分布随光强度的变化曲线图,从图中可以看出有两个峰,第一个峰大约在10~30nm 的范围内,第二个峰大约在30~300n m 的范围内。
分散过程中产生了一些特别细的颗粒(第一个峰4.7%),大部分在第二个峰处(95.3%)。
图4为浆料粒径分布随粒子数的变化曲线图,从图中可以看出绝大部分的纳米粒子在100nm 以下,其中数量最多的是17nm 左右的,占到了约30%。
图3粒径随光强度分布图4 粒径随粒子数的分布24 热带建筑(2007) 第5卷2.2 光热分析测试结果本次试验中配制的纳米ATO 隔热浆料固含量是20.8%,水性聚氨酯与浆料按不同配比(重量)配制隔热涂料,1#的为3 1,湿膜厚度100 m;2#的为2 1,湿膜厚度100 m;3#的为1 1,湿膜厚度100 m ;4#的为2 1,湿膜厚度200 m ;5#为国外某公司的样品(配比不详),湿膜厚度为100 m 。
基片为5mm 透明白玻,用湿膜制备器进行涂膜,湿膜利用其自身的流平性流平,所以膜干燥后实际厚度小于其湿膜厚度。
表1 涂膜玻璃透过率测试数据实验编号可见光透过率(%)遮阳系数备注089.320.945mm 透明白玻180.770.803 1100 m 278.710.772 1100 m 361.560.691 1100 m 464.940.642 1200 m581.370.79国外样品100 m图5 涂膜玻璃透过率曲线(实验日期:2007年8月29日)从表1、图5中可以看出,涂膜的玻璃透过率曲线明显比未涂膜的白玻有大幅下降,特别是近红外区阻隔的较多,1~3#中随着隔热浆料配比的增高,在同样厚度下遮阳系数逐渐下降。
在同样厚度的情况下,国外样品的遮阳系数为0.79,同1#、2#的差不多。
在配方一样的情况下,4#湿膜厚度为2#的一倍,遮阳系数为0.64,较2#下降16.9%,是试验中最好的。
可以根据需要通过加大配制浆料的浓度,增加涂膜厚度来进一步降低遮阳系数。
3 结论成功制备了稳定的纳米ATO 水性浆料,并与水性聚氨酯配制成纳米透明隔热涂料。
通过对涂膜玻璃进行光热性能分析发现,玻璃涂膜后节能效果较为明显,遮阳系数可以达到0.64,而可见光透过率仍较高为64.94%,比之前的工作[7]有了进一步的提高。
通过调节浆料在透明树脂中的配比以及涂膜厚度,可以根据需要调节遮阳系数。
水性纳米隔热涂料涂环保高效,施工方便,价格较Lo w -E 玻璃、贴膜玻璃便宜,性价比高,因而有着良好的市场前景,容易得到大范围推广。
参考文献:1 H ae -W ook Lee ,Daegu ;Jin-H ong Park ,Daegu .Co m positi o n for cutti n g o ff heat-ray ,fil m f o r m edtherefor m and m ethod for f o r m i n g the co m position and t h e fil m .Korea :US 2006/0021548A 1.2006.02.02.2 Kuno ,H iroko ,Near infra-red sh i e l d i n g si n g l e or m ultilayer fil m and a coati n g liquid for for m i n g the sa m e .Japan :EP 0943587A1.1999.09.22.3 H ir o m itsu Takeda ,K en ji Adach,i Kayo Y abuk.iCoating so lution f o r for m i n g a fil m f o r cutting off so lar rad iati o n and the fil m for m ed therefro m.Japan :US Patent 6319613.2001.04.24.4 Chonan ,Takesh,i Adach,i K enj.i Sun shade anddispersi o n liqu id for for m i n g sun shade .Japan :U n ited States Patent 20060086928,2006.04.27.5 胡志鹏.节能涂料:一个潜力巨大的市场[J].中国石油和化工经济分析.2006.18:64-65.6 赵石林,韦亚兵,许仲梓.纳米透明隔热复合涂料及其该涂料的隔热效果测试装置.中国:C N 1563231A.2005.01.12.7 孟庆林,李宁等.纳米透明隔热涂料的研制[J].太阳能学报.2006.11:1117-1119.。