复合型外墙隔热涂料的研制为了研制出复合型外墙隔热涂料油船

发布时间：2022-08-11 21:27:58 来源：派勒机械网

复合型外墙隔热涂料的研制，为了研制出复合型外墙隔热涂料

0 引言

随着地球的不断变暖, 过量的太阳热辐射和强烈的城市热岛效应, 让人们忍受着难耐的高温。虽然人类已采取种种办法克服太阳带来的麻烦, 但却消耗了大量的电能及氟利昂, 以至人们在取得凉爽的同时, 又进一步加剧了城市的热岛效应。

隔热涂料是通过阻隔、反射、辐射等机理来降低被涂物内部的热量积累, 从而达到节能和改善工作环境或安全等目的的一种功能性涂料

隔热涂料因其经济性、使用方便和绝热效果可靠等优势, 逐步成为新的建筑节能措施。自20 世纪80 年代以来, 建筑业、石油工业、运输业、兵器工业等迅速发展, 要求使用新型的隔热涂料, 以降低物体的表面温度, 阻止热传导, 改善工作环境, 提高安全性。

目前, 美国和西欧一些国家已经研制出这样的涂料,并在军事和民用的许多领域得到了应用。本实验结合阻隔、反射、辐射3 种隔热机理研制复合型隔热涂料。

1 实验

1. 1 实验原材料及主要仪器

TL-1、TL-615、T L-615D、T BH 乳液, 空心玻璃微珠, 钛白粉, 滑石粉, 膨润土, 高岭土, 云母, 钛酸铝, 碳化硅, 堇青石, 莫来石, 涂料助剂等。

SDF400 实验分散砂磨机; NDJ??79 旋转粘度仪; 自制热反射率测定装置等。

1. 2 实验方法

隔热涂料的基本配方如表1 所示。

隔热涂料的基本配方

其它配方均为在基本配方的基础上改变乳液或添加填料来配制涂料。通过测定各组配方的反射率来反映其隔热效果。

1. 3 热反射率的测试

热反射率测试装置示意图见图1, 热反射率的计算公式为:

热反射率的计算公式

式中: t为热反射率; T1 为标准黑板温度; T2 为样板温度; T 3 为当时的室温, 一般固定在28. 8 。

热反射率测定装置示意图

2 结果与讨论

2. 1 成膜基料的确定

成膜基料是水基涂料的主要部分, 直接关系到涂料的质量。由于我们研制的成膜基料用于建筑物外墙, 因此其必须具备耐侯性好、耐水性强、粘接力强等特点。此外, 隔热涂料的树脂要求透明度高, 透光率在80%以上, 而太阳能的吸收率应尽可能低。

有些基团如C-O-C、C= O、-OH 等易吸热, 故在选择成膜基料时应尽量避免。综合考虑各种因素, 我们最终选择了T L-1、TL-615、T L-615D、T BH 等4 种树脂进行实验, 其结果见图2。

成膜物质对热反射率的影响

由图2 可以看出, TBH 的反射率最高, T L-615 最低。故选择反射率较高的TBH 乳液作为成膜基料。

2. 2 填料的确定

填料是低折射率的白色和无色颜料, 也称体质颜料。在建筑涂料的生产中正确地选用填料, 除了降低生产成本外, 还有助于提高产品质量。

( 1) 空心玻璃微珠用量的确定

在隔热涂料中使用空心玻璃微珠作为填料, 除了能得到像金属铝粉那样的反射光和热辐射的效果以外, 还能利用空心玻璃微珠中空、质轻、热导率低的特点, 达到阻隔热量的目的, 从而提高涂膜的绝热性能。

因此, 空心玻璃微珠作为填料兼有阻隔隔热和发射隔热的复合功效。由图3 可以看出, 随着空心玻璃微珠加入量的增加, 涂料的热反射率有较明显的提高。当空心玻璃微珠的加入量达10. 0g 时, 其热反射率最高。通过实验发现, 若继续增加空心玻璃微珠的加入量, 就会使其不易分散, 从而影响涂膜的均匀性。故实验确定空心玻璃微珠加入的极限含量为10. 0g 。

空心玻璃微珠含量对热反射率的影响

( 2) 红外辐射填料的确定

碳化硅、莫来石、钛酸铝、堇青石等均是低温高发射率材料。在涂料中添加这些高发射材料, 就能够尽可能多地把涂层和下层水泥层中吸收到的太阳能中的紫外光能和可见光及近红外光能转为热能, 以红外辐射的方式在此波段内穿过大气红外窗口, 高效地发射到大气外层的绝对零度区, 从而达到降低温度的目的。

图4 是在空心玻璃微珠为10g 的基础上, 分别加入2g 的碳化硅、莫来石、钛酸铝、堇青石所配制的涂料的热反射率图。由图4 可以看出, 莫来石、钛酸铝的热反射率都在85% 以上, 堇青石的热反射率超过了90%, 相比之下, 堇青石对提高涂膜的隔热效果更为明显, 故确定红外辐射填料为堇青石。

不同填料对热反射率的影响

( 3) 堇青石用量的确定

堇青石在0. 7~ 4um 波长范围内的发射率较低, 而在全发射率和4um 以后的发射率较高。全波段红外发射率和4um 以外的红外发射率随温度的升高而减小, 因此, 堇青石是一种低温高发射率材料。

堇青石含量对热反射率的影响

图5 是添加10g 空心玻璃微珠和不同含量的堇青石所配制的涂料的热反射率图。由图5 可以看出, 涂料的热反射率在堇青石的加入量为2g 处出现最大值, 其热反射率由不加堇青石的72. 5%增加到堇青石含量为2. 0g 时的91. 67%, 显著地提高了其隔热效果。故从节约成本角度考虑, 选择2. 0g 为堇青石的最佳含量。

2. 3 涂膜厚度的确定

涂膜的不同厚度对红外反射率也有一定的影响。由图6 可以看出, 当涂膜厚度达到0. 18mm 时, 其热反射率达到最大值91. 67%。若继续增加涂膜厚度, 其热反射率变化很小。这是因为在涂膜厚度很小时, 热导率随涂膜厚度的增加而迅速降低, 其热反射率增大。

当涂膜达到一定厚度时, 通过增加涂膜厚度来提高热反射率的作用达到了饱和。由此可见, 在利用增加涂膜的厚度来达到增加涂料热反射率的目的时, 只能在涂膜相对薄的情况下才能实现。为了能达到最佳效果且从经济方面考虑,涂刷3 遍( 涂膜厚度0. 18mm) 最为理想。

涂膜厚度对热反射率的影响

3 结论

( 1) 在4 种水性丙烯酸系列乳液中, T BH 的热反射率最高,T L-615 最低。

( 2) 在碳化硅、莫来石、钛酸铝、堇青石等4 种红外辐射填料中, 添加堇青石所配制的隔热涂料, 其隔热效果较好。

( 3) 以TBH 为成膜基料, 添加10.0g 的空心玻璃微珠和2. 0g 的堇青石所制备的隔热涂料, 其热反射率达到91. 67%, 超过美军75%热反射率的要求。

( 4) 涂刷3 遍, 即涂膜厚度0. 18mm 为最佳涂膜厚度。