水性反射隔热涂料
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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
颜料的主要作用是使涂膜具有一定的遮盖力和呈现不同的色彩,因此要使涂膜具有优异的耐候性,颜料就需具有较好的遮盖力和着色力、较高的分散度、鲜明的色彩以及对光的稳定性等。白色颜料中应用最广、效果最好的是金红石型钛白粉,它能耐光、耐热、耐稀酸和碱,在白色和浅色涂料制备中必不可少。此外,沉淀硫酸钡、氧化锌和立德粉作为钛白粉的辅助颜料,因价格便宜,常与钛白粉配合使用,以减轻紫外线对基料的破坏,赋予涂料良好的施工性及优良的力学性能。其中,沉淀硫酸钡(又称钡白)质地细腻,白度高,耐酸、碱、光、热,润滑性和分散性好,制成隔热涂料涂膜光泽度高、流平性好。氧化锌(又称锌白)耐候性良好,不粉化,可改善涂膜的柔韧性和硬度,有清洁和防霉作用,作为紫外线吸收剂、固化剂或杀菌剂使用。立德粉(又称锌钡白)含30%左右ZnS,70%左右BaSO4,颜色洁白,遮盖力强,着色力高,可提高涂料致密性和耐磨性,增强涂膜的抗老化能力。
随着TiO2用量的增加,涂料的对比率逐渐增大,说明在涂料的单位体积中存在越来越多的界面,对太阳光有尽可能大的散射,很大程度上减少了光线的透过。但钛白粉用量增加到18%后,颜料颗粒在涂膜中的排列逐渐致密,趋于饱和,此时对比率的增大不再明显反射隔
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
年来得到广泛应用。
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,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100~130 μm