纳米水化硅酸钙改性隔热涂料的研究.pdf

中文摘要 摘 要 随着社会经济的发展，建筑玻璃顶棚的使用率越来越高，但夏季气候炎热， 玻璃顶棚不仅可以透过大量的紫外线和太阳光，而且内部空间温度较高，隔热涂 料的使用可以有效改善上述问题。但玻璃表面极其光滑，现有的隔热涂料使用的 除隔热功能填料外的基础填料主要是为重钙粉等传统惰性填料，对玻璃表面的附 着力不够，并且经过雨水冲刷后容易剥落，影响其外观和使用。本论文针对以上 问题，研制一种基本性能优异，隔热性能满足要求的适用于建筑玻璃顶棚上的隔 热涂料，对涂料性能的优化和建筑能耗的降低均具有一定的指导意义。 本论文选用生石灰为钙质原料，石英砂和白炭黑为硅质原料，通过动态水热 合成工艺制备纳米水化硅酸钙粉体，并利用XRD 、TEM 和DSC-TG 等方法对其进 行性能表征。以该粉体替代传统惰性填料，作为涂料的基础填料，SiO2 气凝胶、 红外陶瓷粉、空心玻璃微珠为隔热功能填料，纯丙乳液为基料，制备出纳米水化 硅酸钙改性隔热涂料，并研究了该隔热涂料的基本性能及隔热性能，同时，对纳 米水化硅酸钙对隔热涂料的改性机理进行了探究。研究结果表明： 在C/S 摩尔比为1、恒温温度为120℃、恒温时间为10h 的工艺参数下，通过 动态水热合成工艺可制备出纳米水化硅酸钙粉体A （硅质原料：白炭黑）和B （硅 2 质原料：石英砂）。其中，A 粉体比表面积为 165.74m /g ，主要由无定型的箔片状 2 结构组成，粒径约在50~100nm 之间，B 粉体比表面积 11.07m /g ，呈纤维状，该 纤维状链长约在 50~200nm 之间。以制备出的纳米水化硅酸钙粉体为填料，使用 Design Expert 软件通过试验确定纳米水化硅酸钙改性隔热涂料配比为：纯丙乳液 掺量为 37.6%，纳米C-S-H 粉体掺量为 18.9%，空心玻璃微珠掺量为2.1% ，SiO2 气凝胶掺量为3.0%，红外陶瓷粉掺量为3.3%，水的掺量为30.7%，并以该配比制 备纳米水化硅酸钙改性隔热涂料。 纳米水化硅酸钙对隔热涂料的基本性能改善效果显著，并且，A 粉体的改善 效果优于B 粉体。其中，纳米水化硅酸钙改性隔热涂料（A ）的耐水性能为403h ， 耐碱性能为243h ，远优于国家优等品标准，同时，其附着力为2 级，耐洗刷性能 为3200 次，与钛白粉隔热涂料相比，耐水耐碱性能提高了3~4 倍，耐洗刷性能提 高了约2 倍。同时，基本性能改善效果更好的纳米水化硅酸钙（A ）制备的隔热涂 料隔热温差为 10.3℃，导热系数为0.147W/(m ·K) ，具有较好的隔热效果，对比率 为63.2%，具有一定的透光性。 由SEM 观察可知，纳米水化硅酸钙改性隔热涂料基体结构较为致密，隔热组 分均匀地分布在涂料基体中，纳米水化硅酸钙粉体对隔热涂料改性机理在于：在 I 重庆大学硕士学位论文 成膜过程中，纳米水化硅酸钙粉体的比表面能逐步释放，增强了与有机高分子链 的结合力，同时，该粉体粒径小，颗粒级配好，使涂料基体更加紧密。 本实验制备的纳米水化硅酸钙改性隔热涂料附着力和耐洗刷性等基本性能明 显改善，并具有一定的隔热效果和透光性，适宜使用在建筑玻璃顶棚上。 关键词：纳米水化硅酸钙粉体；隔热涂料；隔热性能；基本性能；改性机理 II 英文摘要 Abstract With the development of society, the use of architectural glass ceilings is gett