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