外墻隔熱涂料的制備及隔熱性能測(cè)試

1、第30卷 第2期重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)V ol.30 No.22008年4月Journal of Chongqing Jianzhu Univer sity A pr.2008外墻隔熱涂料的制備及隔熱性能測(cè)試*收稿日期:2007212206作者簡(jiǎn)介:張智強(qiáng)(19622,男,副教授,碩士生導(dǎo)師。主要從事化學(xué)建材保溫隔熱材料等方面的研究,(E 2mailzzqiang1962張智強(qiáng)1,胡凌1,諶紅2(1.重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,重慶 400045;2.重慶師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院,重慶 400047摘要:在現(xiàn)代社會(huì)對(duì)環(huán)境要求越來(lái)越高的情況下,保溫隔熱涂料的研究勢(shì)在必行。主要介紹了建筑外墻隔熱涂料的制備及隔熱

2、性能測(cè)試方法,研究了功能性填料、顏填料及PVC 對(duì)涂料隔熱性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明:當(dāng)空心微珠添加量為涂料總量的30%40%時(shí),平衡溫度可以降低58e ;添加涂料總量4%5%的紅外陶瓷粉可使平衡溫度降低8e 左右,添加量超過(guò)5%后,其隔熱效果開(kāi)始降低;高折射率的白色顏填料具有較好的隔熱效果;普通填料和空心微珠的粒徑對(duì)涂料涂層的隔熱性能影響甚小。關(guān)鍵詞:隔熱涂料;空心微珠;紅外陶瓷粉中圖分類號(hào):T U56+1.62 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):100627329(2008022*Testing Method and Heat 2insulating Principle of theThermal In

3、sulation Coatings for External WallZHANG Zhi 2qiang 1,HU Ling 1,CHEN H ong2(1.M aterial Science &Engineer ing College,Chongqing University,Chongqing 400045;2.Chemistr y College,Chongqing Nor mal University,Chongqing 400047A bstract:In the modern society due to the increasingly high requirements

4、on the environment circumstances,it is imperative to study the insulation coating.This paper introduces the testing method and heat 2insulating principle of the building external wall thermal insulation coatings.The influence of functional packings,pigments and PVC on the heat 2insulating effect of

5、the coatings is studied.The experiment results show that the equilibrium temperature would be decrease by 528e as hollow glass beads are added at 30%240%of the gross weight of the coating.While the equilibrium temperature would be reduced almost by 8e if infrared crockery powder is added by 4%25%,an

6、d then if the addition exceeds 5%,the insulating effect will be weakened;the white powers with high refractive index possess comparatively sound insulating effect.PVC and the size of hollow glass beads affect the heat 2insulating performance slightly.Key words:thermal insulation coatings;hollow glas

7、s bead;infrar ed crockery powder 隔熱涂料施涂于建筑物表面可有效的降低建筑物表面及內(nèi)部的溫度。近年來(lái),隨著建筑節(jié)能的推廣,隔熱涂料因經(jīng)濟(jì)、方便和隔熱效果好等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。張敏1采用鱗片狀鋁粉為顏料制得了一種綜合性能優(yōu)良的水性反光隔熱罩面涂料。郭年華2研制了聚氨酯改性高氯化聚乙烯反射隔熱涂料,介紹了該隔熱涂料的配方及其性能指標(biāo)以及聚氨酯固化含羥基的丙烯酸改性氯乙烯樹(shù)脂的熱反射涂料的研制情況,隔熱涂料根據(jù)隔熱機(jī)理及隔熱方式的不同,分為阻隔型隔熱涂料、反射型隔熱涂料及輻射型隔熱涂料三類。本文主要研究的是反射型及輻射型隔熱涂料。反射隔熱涂料是在鋁基反光隔熱涂

8、料的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái),其通過(guò)選擇合適的樹(shù)脂、金屬、或金屬氧化物顏、填料,制得高反射率涂層來(lái)反射太陽(yáng)光達(dá)到隔熱目的。輻射型隔熱涂料是通過(guò)輻射的形式把建筑物吸收的太陽(yáng)熱能以一定的波長(zhǎng)發(fā)射到空氣中,達(dá)到良好隔熱效果。本文主要研究了功能性填料空心微珠和紅外陶瓷粉對(duì)涂料隔熱性能的影響。1 實(shí)驗(yàn)部分1.1 試驗(yàn)材料試驗(yàn)采用的功能性填料有粉煤灰空心微珠和紅外陶瓷粉。使用空心微珠,除了能夠得到像金屬鋁粉那樣的反射光和熱輻射的效果之外,空心微珠在涂膜中還能夠形成一層由薄壁空心微珠構(gòu)成的空心腔體群,產(chǎn)生良好的阻熱效果,提高涂膜的隔熱性能3。紅外陶瓷粉則可以吸收輻射的熱能,改變和加劇分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng),從而使粒子能態(tài)級(jí)產(chǎn)生

9、從高到低的熱發(fā)射,達(dá)到良好隔熱效果。基料采用硅丙乳液和苯丙乳液9。顏填料主要有R2706金紅石型鈦白粉、滑石粉、云母粉等。助劑包括潤(rùn)濕劑、分散劑、成膜助劑、防凍劑、防腐劑、消泡劑、增稠劑等。1.2儀器設(shè)備SDF400型分散研磨機(jī);T G2704型普通天平; 34970A型Agilent數(shù)據(jù)采集儀;NXS211A型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)等等。1.3隔熱涂料及試板制備隔熱涂料試樣制備的工藝大都很類似4,將潤(rùn)濕劑、分散劑、防凍劑等助劑分別稱量后加入水中,進(jìn)行低速預(yù)混和,低速攪拌約15min,再加入顏填料,高速分散約20min;當(dāng)以空心微珠作為填料時(shí),其應(yīng)在高速分散后加入,并低速攪拌混合均勻;紅外陶瓷粉作為填料時(shí)

10、,則可以與其它顏填料一起分散。在攪拌的過(guò)程中,加入適量消泡劑以減少顏填料產(chǎn)生的氣泡,并加入適量增稠劑。最后在低速攪拌的條件下,加入已經(jīng)與成膜助劑、增塑劑混合均勻的乳液,再加入適量的消泡劑、PH調(diào)節(jié)劑,攪拌混合均勻,配制成隔熱涂料。涂料隔熱性能試驗(yàn)用試板為水泥石棉板,尺寸為150mm70mm5mm,其表面處理按GB9271進(jìn)行,試板的制備按GB9125進(jìn)行,涂刷后在自然環(huán)境下放置7d。1.4隔熱性能試驗(yàn)方法隔熱性能的試驗(yàn)裝置是參照1976年美國(guó)軍標(biāo)MIL2E246136(A58提供的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)改進(jìn)后的自制熱箱裝置,如圖1所示,熱箱內(nèi)為中空,周邊聚苯乙烯泡沫的厚度為10cm;試驗(yàn)步驟如下:¹

11、;將兩塊涂有不同涂料的試板編號(hào)后平行放在聚苯乙烯泡沫上方,涂隔熱涂料的一面朝上,其幾何中心應(yīng)在燈泡中心下方,兩板邊緣彼此相距50mm;將聚苯乙烯泡沫左右兩邊標(biāo)號(hào)。º調(diào)節(jié)燈與板之間的距離至300mm,打開(kāi)穩(wěn)壓電源,每隔5min記錄兩塊試板背面的溫度,直到溫度變化不再明顯,停止記錄(此時(shí)的溫度簡(jiǎn)稱為平衡溫度 。圖1隔熱試驗(yàn)裝置示意圖1.275W紅外燈2.試板3.聚苯乙烯泡沫4.Agilent數(shù)據(jù)采集儀5.溫度傳感器2結(jié)果與討論2.1功能性填料摻量對(duì)涂膜隔熱性能的影響2.1.1空心微珠的摻量對(duì)涂膜隔熱效果的影響以空心微珠的添加量為涂料總量的20%、30%、35%、40%、45%配制隔熱涂料

12、,用圖1所示的裝置測(cè)試其隔熱效果,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。圖2為平衡溫度變化曲線圖。表1空心微珠的添加量與試板背面平衡溫度的關(guān)系空心微珠添加量/%平衡溫度/e05min10min15min20min30m in40min50min60min2024.234.043.448.651.353.654.754.955.4 3024.222.441.845.948.048.849.650.150.5 3524.233.040.946.447.948.549.149.649.8 4024.232.139.443.245.446.247.047.547.94524.231.338.242.943.644.245.

13、145.746. 圖2空心微珠不同摻量下溫度變化曲線由表1和圖2可以看出,隨著空心微珠添加量的增加,溫度達(dá)到平衡溫度狀態(tài)時(shí),背面溫差變化幅度越來(lái)越小,說(shuō)明了涂料的隔熱性能有不同程度的提高。另外,空心微珠的增加使涂料黏度有所增加,影響了其施工性能。綜合以上因素考慮,微珠的添加量在涂料總量的30%40%時(shí)較為適宜,平衡溫度可以降低58e。2.1.2紅外陶瓷粉摻量對(duì)涂膜隔熱效果的影響表2為紅外陶瓷粉的添加量的變化與涂料試板背面平衡溫度值的關(guān)系。圖3為不同摻量下溫度變化曲線圖。表2紅外陶瓷粉的摻量與試板背面平衡溫度的關(guān)系紅外陶瓷粉添加量/%平衡溫度/e05min10min15min20min30m i

14、n40min50min60min025.927.833.740.044.249.652.353.454.2 325.927.633.639.443.147.349.250.150.7 425.927.233.138.341.445.446.547.147.5 525.927.233.438.542.746.248.048.949.6 625.927.733.740.043.647.949.450.250.9133第2期張智強(qiáng),等:外墻隔熱涂料的制備及隔熱性能測(cè)試圖3紅外陶瓷粉不同摻量下溫度變化曲線圖由表2和圖3可以看出,與未添加紅外陶瓷粉的試樣相比,紅外陶瓷粉的添加量為涂料總量的4% 5%時(shí),

15、平衡溫度降低最明顯,達(dá)到8e左右;添加量超過(guò)5%時(shí),溫度降低不再明顯。因此,添加的紅外陶瓷粉為涂料總量的4%5%時(shí),可以提高涂膜的隔熱性能;添加量超過(guò)5%時(shí),隔熱性能開(kāi)始下降。2.2樹(shù)脂、顏填料對(duì)涂膜隔熱效果的影響隔熱涂料是一種反射率高的涂料,所用的樹(shù)脂對(duì)可見(jiàn)光和近紅外光的吸收越小越好,通常所用樹(shù)脂的透明度高,對(duì)太陽(yáng)能的吸收率低,故一般的涂料樹(shù)脂均可采用。外墻涂料還要求有良好的耐沾污性,耐候性等,本試驗(yàn)中選用了丙烯酸類樹(shù)脂。涂料涂層的反射率與顏料與樹(shù)脂折光系數(shù)比值有很大的關(guān)系,樹(shù)脂的折光系數(shù)范圍一般為1.45 1. 502,表3為幾種顏填料的折光系數(shù)。部分顏料在相同用量下對(duì)涂膜表面溫度的影響見(jiàn)

16、表4:表3部分顏填料的折光系數(shù)顏填料T iO2ZnO Al2O3SiO2折光系數(shù) 2.80 2.20 1.70 1.54表4不同顏料對(duì)涂膜表面溫度的影響顏填品種金紅石型鈦白粉銳鈦型鈦白粉氧化鋅涂膜表面相對(duì)溫度/e100110116從表3和表4可以看出,白色顏料的折射系數(shù)越高,涂膜的反射率也越高,相同條件下的表面溫度越低。2.3其它因素對(duì)涂料隔熱性能的影響表5為顏料和功能填料的含量不變,PV C為30% 45%的的涂料試板背面的平衡溫度測(cè)定值。表6為顏料含量相同,PVC為45%,空心微珠含量為涂料總量的30%時(shí)其涂料試板背面的平衡溫度測(cè)定值。表5不同PVC下涂料試板背面溫度值PVC/%30354

17、045平衡溫度/e64.364.764.564.0表6不同粒徑下試板背面溫度值粒徑/目150300800平衡溫度/e50.650.650.9試驗(yàn)表明,普通填料及空心微珠的粒徑對(duì)涂料隔熱性能的影響甚小。同時(shí)空心微珠的粒徑大則涂膜表面粗糙、空隙較多,耐沾污性差,粒徑小則涂膜表面較為平整。因此,涂料中空心微珠的粒徑在300目左右時(shí)比較合適。3結(jié)論(1加入空心微珠可以增強(qiáng)涂料涂膜的隔熱效果,當(dāng)空心微珠添加量為涂料總量的30%40%時(shí),可以提高隔熱性能,平衡溫度可以降低58e。(2添加占涂料總量4%5%的紅外粉料可以提高涂料的隔熱性能,使平衡溫度降低8e左右,添加超過(guò)5%后,其隔熱效果增強(qiáng)不再明顯。(3

18、高折射率的白色顏填料具有較好的隔熱效果。(4普通填料及空心微珠的粒徑等對(duì)涂料涂層的隔熱性能影響甚小。參考文獻(xiàn):1張敏.水性反光隔熱罩面涂料J.中國(guó)建筑防水,1997,2:19220.ZH ANG M in.The dope cover with glist en heat insulationJ.China Building Waterproofing.1997,2:19220.2郭年華.聚氨酯改性氯丙樹(shù)脂太陽(yáng)熱涂料的研制J.現(xiàn)代涂料與涂裝,2003,1:629.GUO Nian2H ua.Development of polyurethane modifiedchlor oacylic r esin s