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      復合外墻隔熱涂料的制備和隔熱性能研究

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      -->>復合外墻隔熱涂料的制備和隔熱性能研究

      薄質外墻隔熱涂料是一種新型的功能性涂料, 它能夠有效地阻止熱傳導, 降低表面涂層和內部環境的溫度, 從而達到改善工作環境, 降低能耗的目的 。隔熱涂料根據隔熱機理可分為阻隔型、反射型及輻射型3種。阻隔型隔熱涂料屬厚質傳統涂料, 其隔熱機理是阻抗熱傳遞, 其技術已很成熟 ; 輻射型隔熱涂料是通過輻射的形式把建筑物吸收的日照光線熱量以一定的波長發射到空氣中達到隔熱降溫, 尚無工程應用產品 ; 反射型隔熱涂料的隔熱機理是反射太陽光。對于薄質隔熱涂料, 目前我國主要側重于研究反射型隔熱涂料, 并已成功進行工程應用 , 對于將以上3 種隔熱機理結合制備復合型外墻隔熱涂料的研究甚少。本研究采取2類復合方式, 一類是將反射型、輻射型、阻隔型3種功能填料按一定比例復合配制外墻隔熱涂料; 另一類是分別制備反射、輻射、阻隔涂層, 并將這3 種涂層按2種方式疊加復合, 構成外墻隔熱涂層。比較了功能填料復合涂層、疊加復合涂層、反射型涂層、輻射型涂層、阻隔型涂層的隔熱性能。

      1 原料及設備
      1.1 主要原材料
      純丙烯酸乳液; 金紅石型二氧化鈦; 助劑; 反射型功能填料: 防紫外線無機粉末, 實心陶瓷微珠, 空心陶瓷微珠, 反光粉; 輻射型功能填料: 納米級和325目遠紅外陶瓷粉, 600目ZR- 涂料粉, A l2O3; 阻隔型功能填料: 空心玻璃微珠, 600目漂珠, 硅藻土; 所有原材料均為市售。
      1.2 主要設備
      FX115型高速攪拌分散機; JJ- 1型電動攪拌器; QL- 425型超聲波分散機; 涂布器; 表面熱電耦; 溫度顯示儀; 紅外燈等。
       
      2 試樣的制備及隔熱性能測試方法
      2.1 試樣的制備方法
      ( 1)將分散劑和防凍劑加入蒸餾水中, 放至電動攪拌器上低速攪拌均勻, 將二氧化鈦及功能填料按密度先小后大的順序緩慢加入, 同時根據情況加入適量消泡劑, 然后緩慢加入成膜助劑及部分增稠劑, 低速攪拌均勻后再移至高速攪拌分散機, 加入剩余的部分增稠劑, 高速分散約30 m in, 即得顏填料色漿;
      ( 2)將乳液緩慢加入調制好的顏填料色漿中, 低速攪拌30~ 40 m in, 調節黏度和pH, 出料待制備試樣;
      ( 3)對于空心狀的功能填料不能高速攪拌, 以免破壞其空心結構。該類型功能填料采用超聲波分散約30 m in, 然后再與乳液混合均勻, 低速攪拌30~ 40 m in, 調節黏度和pH, 出料待制備試樣。
      2.2 試板的制備方法
      制備試板采用的是JC /T 412. 2-20065纖維水泥平板第2部分: 溫石棉纖維水泥平板6中6.3和6.4 規定的高密度IV級溫石棉纖維水泥平板, 規格150 mmx 75 mmx 4~ 6 mm。其表面處理按GB /T 9271- 1988《色漆和清漆標準試板》的規定進行。試板的制備按GB 9152- 1988《建筑涂料涂層試板的制備》進行, 涂刷后在自然環境下放置7 d后待測。
      2.3 隔熱性能測試方法
      ( 1)絕對溫升的測定
      以美國軍標改進后的自制裝置對試樣的隔熱效果進行測試。裝置為用50 mm 厚的聚苯乙烯泡沫板制成一個外圍尺寸為360 mmx 360 mmx 250 mm 的箱子, 在箱子的上表面裁出2個對稱的長方形孔洞, 尺寸以試板不下漏為宜, 試驗裝置示意如圖1所示。
      改進后測定涂料絕對溫升的試驗裝置示意圖( h = 34 cm )
      試驗在空調室內進行, 以空調控制室溫為( 20± 2) ℃ , 將試板置于空調室內2 h以上, 使試板溫度與環境溫度平衡, 測量時緊閉門窗, 保證風速為零。將2 塊涂有同一試樣的樣板放置于紅外燈正下方, 板邊緣彼此相距50 mm; 開啟紅外燈,每隔3 m in記錄兩塊樣板在同一時間點的下表面溫度; 共記錄33 m in(通過試驗發現, 樣板被照射33 m in 后, 其下表面溫度變化不超過1℃ , 視為至平衡溫度) , 并取2 個溫度的平均值作為該試樣的平衡溫度; 絕對溫升為獲得的平衡溫度減去初始溫度。
      ( 2)太陽反射比的測定
      按GJB 2502-1996《衛星熱控涂層試驗方法》中方法210“ 衛星熱控涂層太陽吸收比光譜測試法( 絕對法) ”的規定進行測定。
      ( 3)半球發射率的測定
      按GJB 2502) 19965衛星熱控涂層試驗方法6中方法310“ 衛星熱控涂層穩態量熱計法半球發射率測試法”的規定進行測定。
      ( 4)太陽光照射下外墻隔熱涂料的隔熱效果測試
      為測試在太陽光照射下外墻隔熱涂料的隔熱效果, 筆者制作了7 個空腔尺寸為長X 寬X 高= 350 mmx 350 mmx300 mm的熱箱, 熱箱的5 個面用聚苯乙烯泡沫板構成, 上蓋360 mmx 360 mm 的纖維水泥試板。圖2 為該試驗裝置示意圖。
      太陽光照射下隔熱效果測試裝置示意圖
      選擇一個太陽能夠直接照射的樓房頂層, 并在四周設有一定高度的擋風墻, 高度以確保試驗期間照射在試驗裝置上的太陽光不被擋風墻遮住。測試日期為2008年5月21日, 天氣為多云轉晴, 有微風; 測試時間為09: 30- 18: 30, 每隔30 m in記錄一次熱箱內溫度。
       
      3 結果與討論
      采取2種復合方式研制同時具備反射、輻射、阻隔三種隔熱機理的外墻隔熱涂層, 充分發揮其各自的特點和協同作用,優勢互補, 使涂層的隔熱效果更為顯著。其中空白樣為不摻任何功能填料, 顏料為二氧化鈦; 反射型、輻射型、阻隔型隔熱涂料配方分別見表1~ 3, 摻量均為占涂料總質量的質量分數。
      反射型隔熱涂料配方
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