功能颜填料对水性纳米建筑涂料隔热性能的影响..doc

功能颜填料对水性纳米建筑涂料隔热性能的影响 建筑物在使用期间，采暖、空调、通风、热水供应等方面消耗了大量的能源，约占人类能源消耗的30% ～ 40%。因此，建筑节能已成为国内外建设节约型社会和循环经济的重要内容。而隔热涂料用于建筑物表面以达到降低建筑物内部温度，达到减少能源消耗目的。解决建筑节能问题的手段一般有2种: 一是保温; 二是反射隔热。其中，热反射隔热涂料是近几年发展起来的一种新型节能材料，它通过有效反射太阳光的能量而降低物体表面对太阳辐射能量的吸收，从而起到隔热保温的效果。太阳光热量中可见光占43%，近红外光占52%，紫外光占5%。以空心玻璃微珠或者金红石型二氧化钛为填料的热反射隔热涂料对可见光与近红外热具有很高的反射率，可以大大提高隔热效果。 目前建筑隔热涂料按作用机制分为阻隔型、反射型和辐射型隔热涂料等3 种类型。而最理想的隔热涂料是具有3 种隔热机制协同作用的隔热涂料，使之成为一个完整的隔热体系，以获得良好的隔热效果。但是，这样会大大增加资金投入，使建筑成本急剧上升。因此，需要在保证涂料隔热性能基本达到使用要求的前提下，选择最佳经济效益和社会效益的隔热填料。此外，随着高性能纳米材料的不断涌现，在涂料中添加适量的纳米材料，可使涂料的综合性能得到很大地提升。二氧化钛纳米晶与空心玻璃微珠复合涂料反射率高于85%。并且，发展环境友好新型保温隔热材料和保温节能技术是顺应环保节能需要的重要举措。水性聚氨酯涂料具有硬度高、附着力强、耐腐蚀、耐溶剂好等优点。本文以水性聚氨酯为成膜剂，以滑石粉为填料，加上高辐射性能的绢云母，高反射的空心陶瓷微珠和纳米金红石型二氧化钛分别作为隔热功能颜填料，经高速分散仪分散后制备水性纳米隔热涂料，研究不同隔热填料对保温涂料隔热性能的影响。? 1 实验部分 1． 1 材料与仪器 聚氨酯，泰兴中纺助剂厂;?分散剂，深圳海川化工科技有限公司;?消泡剂、润湿剂，国药集团化学试剂有限公司( 上海) ; pH 剂，南昌鑫光精细化工厂;防腐剂，江西核工业实验化工厂; 空心玻璃微珠，中钢集团;?成膜助剂，广州宣宁化工科技有限公司;?增稠剂，天津市福晨化学试剂厂; 超细滑石粉，南昌白云药业有限公司; 纳米金红石型二氧化钛( 60 nm) ，阿拉丁试剂( 上海) 有限公司。GS28 － B 电子恒速搅拌器，上海安亭电子仪器厂; 线棒涂布器，石家庄天同科技有限公司; 隔热膜温度测试仪，深圳林上科技股份有限公司; Quanta200F 环境扫描电子显微镜，荷兰FEI 公司。 1． 2 制备与涂刷 按表1 中比例依次加入蒸馏水、超细滑石粉、分散剂、润湿剂、消泡剂、防腐剂等助剂，然后添加绢云母、空心玻璃微珠( 或金红石二氧化钛) 后，采用高速分散仪转速2 800 r /min 对其进行高速分散0． 5h，然后降低转速到500 r /min，再添加聚氨酯、成膜助剂，pH 值调节至8 ～ 9，黏度通过添加增稠剂调节至合适，低速搅拌10 min，然后静置30 min，制得涂料备用。 首先清除玻璃( 规格20 cm × 16 cm × 0． 4 cm)表面灰尘及污垢，在10% NaOH 溶液中浸泡2 h，取出用清水洗净，烘干，备用; 然后，将制备好的涂料用线棒涂布器涂刷在玻璃基材上，控制涂刷用量为20g，涂刷完毕后，室温下放置干燥保证涂膜中水分和有机添加剂充分挥发，再放入烘箱固化。 1． 3 测试与表征 涂料隔热性能测试，采用隔热膜温度测试仪，按照国标GB /T 9755—2001 进行测试，通过涂膜玻璃和未涂膜玻璃进行对照，隔热相对温差作为涂料隔热效果的衡量标准，如图1。用扫描电子显微镜观察纳米填料在涂料中的分散情况。 2 结果与分析 2． 1 绢云母含量的影响 绢云母是涂料工业中广泛应用的功能性填料，可以屏蔽80% 以上紫外线，提高涂层的耐候性、延迟粉化、变色，其高径比的二维片状结构，可以增强涂层的综合机械性能，防水抗渗、抗龟裂。绢云母作为体质填料时，能够增加涂膜的丰满度，从而防止紫外线穿透而改变涂膜的耐候性及耐热性。同时，又由于绢云母属于单斜晶系，粉体具有一定的厚径比，易于成有序定向排列，易产生消光效应，可以阻挡可见光，也能屏蔽紫外线和红外辐射，理论上还可以阻挡微波。分别将绢云母按质量分数8%、9%、10%、11%、12%的比例添加至涂料基料中( 不含空心玻璃微珠、金红石二氧化钛) ，制备涂料涂膜的隔热性能，并对涂膜进行隔热性能对比测试，结果见表2。表2 绢云母添加量对涂料隔热性能的影响 从表2 可看出: 绢云母含量的变化对涂料隔热性能的影响十分明显。初始时，涂膜隔热性能随着绢云母含量的增加而显著提高，涂刷效果也逐渐趋于理想状态，但当绢云母含量达到10% 左右时，隔热性能逐步趋于稳定，涂刷效果也变得不理想。综合考