不同明度反射隔热涂料的制备及性能探究.pdf

江西建材试验与研究332023年6 月不同明度反射隔热涂料的制备及性能探究林 俊福建省建筑科学研究院，福建 福州 350001摘 要：文中以高质量的乳液作为基本原料，将玻璃、陶瓷微珠等当作功能填料，研制耐沾污性较好的建筑反射隔热涂料，并且加入无机纳米颜料，获取不同明度的涂料，同时对其反射比、反射率以及温差等开展测试。研究表明，高明度涂料有着较大的反射比和反射率，隔热温差显著，有着良好的节能效果。关键词：明度；反射隔热涂料；涂膜性能中图分类号：TQ63 文献标识码：A文章编号：1006-2890（2023）06-0033-03Preparation and Performance Exploration of Different Brightness Reflective Insulation CoatingsLin JunFujian Academy of Building Sciences,Fuzhou,Fujian 350001Abstract:In this paper,high-quality lotion is used as the basic raw material,glass,ceramic beads,etc.are used as functional fillers to develop a building reflective heat insulation coating with good stain resistance,and inorganic nano pigments are added to obtain coatings with different lightness.At the same time,their reflectance,reflectivity,and temperature difference are tested.Research has shown that high brightness coatings have high reflectance and reflectivity,significant insulation temperature difference,and good energy-saving effects.Key words:Brightness;Reflective insulation coating;Coating performance作者简介：林俊（1996-），男，福建福州人，本科，助理工程师，主要研究方向为涂料改性及土工合成材料检测等。0 引言太阳照射给生存及生活提供了条件，但夏天强烈辐射，很大程度上给生活及生产造成了不便。反射隔热涂料是一种新的装饰涂料，根据作用机理可以分成多类，比如阻隔型、反射型。伴随纳米粉体的出现，加入一定量的无机纳米颜料，能够显著提高涂料性能。所以，研制不同明度涂料，满足不同客户需求，对推动建筑节能、环境保护有着重大意义。1 建筑反射隔热涂料的制备制备反射隔热涂料的原料包括：乳液、钛白粉、煅烧高岭土、玻璃微珠、纳米金属氧化物、陶瓷微珠（见图1）、无机纳米颜料、分散剂、湿润剂、消泡剂、丙二醇、醇脂、增稠剂、偶联剂、杀菌剂等。涂料制备仪器设备包括电子秤、色差计、反射率测定仪、高速分散机、清洗器、耐洗刷测定仪等，对于隔热温差检测设备，根据反射隔热涂料标准自制1。把获取的不同明度的涂料涂覆于铝板，按规范养护之后，使用辐射计与太阳光谱反射率仪，检测涂料半球反射率等指标。图1 陶瓷微珠反射隔热涂料配方见表1，将它们置于锥形瓶中，借助清洗器超声分散10 min，获得浆料备用。根据配方称取剩下的填料及助剂，基于低速搅拌条件，添加相关助剂搅拌均匀之后，比如去离子水，添加钛白粉、浆料以及高岭土等，开展分散研磨细化2；基于低速搅拌条件，添加乳液、杀菌剂以及消泡剂等，调到适当酸碱度及黏度，过滤之后，出料。江西建材试验与研究342023年6 月表1 涂料主要配方g组分质量水100135SN-504036湿润剂0.81.2钛白粉80110醇酯-121015硅烷偶联剂12TT-93513消泡剂232 不同明度建筑反射热涂料性能影响因素2.1 乳液品种对建筑反射隔热涂料性能的影响涂料构成包括乳液、助剂以及填料，乳液是一种成膜物质，它的性能与涂膜性能息息相关，因为涂料一般用于装饰面，它的性能要达到外墙要求，有着较好的保色性，较强的附着力，选择有着一定知名度的5 种乳液制备成涂料，在确保其它填料、助剂不改变的条件下，改变乳液种类制备不同涂料，且对其性能进行测试。根据不同乳液性能对比可知，乳液种类对涂膜其它性能影响不大，一定程度上能决定耐沾污性。乳液A、乳液C、乳液 D以及乳液 E制备的建筑反射隔热涂料，其耐沾污性均超过20%，弹性乳液 B制备的涂膜有着较好的耐沾污性，数值是14.1%3。根据不同乳液性能对比可知，涂膜耐沾污前，各种乳液所获取的涂料，其反射比以及反射率比较接近，主要由于填料含量一样，明度值相差不大，反射比、发射率及温差差别较小；涂膜被污染后，反射比差异比较显著，耐沾污好的反射比降低较小，耐沾污性不好的反射比下降比较显著。所以制备涂料时，要选择耐沾污性好的乳液。2.2 不同功能填料掺量对涂膜性能的影响相比于一般涂料，反射隔热涂料区别在于加入了功能填料，包含玻璃及陶瓷微珠等，因为有着较高折光系数，当太阳光射到涂膜表面时，会出现若干次反射，并且很多热量会绕过填料开展传递，丰富了热量传递渠道，增加涂膜热阻，对于金属氧化物涂膜，其在一定程度上对光热有着辐射效果。根据基础配方添加不同量的微珠、填料等，分析功能填料和涂膜性能的关系。（1）玻璃微珠掺量对涂膜性能的影响见表2。表2 玻璃微珠掺量的影响编号试验参数掺量/g隔热温差/太阳光反射比半球反射率耐沾污/%耐冲刷/（103次）13070.750.7713.55.024090.820.8214.24.8350110.840.8614.84.4460130.850.8717.84.0570130.860.8819.63.2（2）陶瓷微珠掺量对涂膜性能的影响4见表3。表3 陶瓷微珠掺量的影响编号试验参数掺量/g隔热温差/太阳光反射比半球反射率耐沾污/%耐冲刷/（103次）13060.740.7612.55.224080.810.8113.25.0350100.830.8415.64.6460110.840.8717.84.5570110.850.8718.73.5（3）纳米金属氧化物掺量的影响见表4。表4 纳米金属氧化物掺量的影响编号试验参数掺量/g隔热温差/太阳光反射比半球反射率耐沾污/%耐冲刷/（103次）13050.720.7412.56.524070.800.7913.25.935090.810.8214.65.5460100.820.8415.85.0570100.820.8416.74.5（4）复配功能填料掺量的影响见表5。表5 复配功能填料掺量的影响编号试验参数掺量/g隔热温差/太阳光反射比半球反射率耐沾污/%耐冲刷/（103次）13080.760.7612.54.524090.810.8113.25.2 350110.830.8415.64.8 460120.840.8716.34.5570120.850.8717.23.9从试验结果上看，影响反射隔热涂料性能的因素是多样的。首先，不同原料的掺量会显著影响涂料温差、反射比、反射率等参数，具体表现为其他条件一致的情况下，玻璃微珠、陶瓷微珠、纳米金属氧化物掺量越高，涂料的温差、反射比以及反射率变大，但耐沾污以及耐洗刷性下降。分析后发现，主要是因为微珠有着较大的粒径，反光显著，隔热作用比较强，因此，其会在一定程度上阻拦热量和光的传递，进而造成温差增大，反射比和反射率上升的情况。其次，不同材料的掺量对涂抹性能的影响程度是存在差异的，以隔热性能为例，玻璃微珠掺量的影响强度要大于陶瓷微珠掺量，陶瓷微珠掺量的影响强度又大于氧化物微珠掺量5。从耐沾污及耐洗刷性上看，又呈现出氧化物大于等于复配填料大于微珠的情况。分析后发现，这主要是因为氧化物微珠是纳米级别材料，整体的粒径较小，掺量增大后涂料的表面粗糙度会有所下降，耐沾污性能会有所上升，但是氧化物微珠本身的反光隔热性能有限，会表现为涂料反光比、反射率的下降。最后，复配功能填料的掺量同样会影响涂料性能，在无关变量相同的前提条件下，复配功能填料掺量越高，温差、反射比以及反射率越大，但耐沾污性能下降，耐冲刷性能出现波动，在掺量为40 g时，耐冲刷性能最高，可以达到5.2103次，后续掺量提升，耐冲刷性能呈下降趋势。分析后发现，由于功能填料的粒径适中，掺量增大后涂膜表面有着一定的空隙，耐沾污性不好。因此，要结合实际情况精准定位反射隔热涂料性能等级，对应调整和优化原料掺量及占比，保证涂料适用性的提升。2.3 不同明度涂料性能的探究对白色涂料制备工艺及应用探究较多，但白色涂料有着光污染，耐沾污性不好，并且在具体应用中，白色涂料低于20%，难以达到客户要求。所以，需要研发不同明度的涂料，加大普及应用，有着节能环保意义。基于白色涂料配方，添加不同掺量的无机纳米颜料，获取不同明度涂料，以下是主要颜料对涂膜性能的影响，见表6。江西建材试验与研究352023年6 月表6 主要颜料对涂膜性能的影响编号主要颜料涂膜色彩明度反射比半球反射率隔热温差/A二氧化钛颜料白色97.860.830.889B1氧化铁红无机纳米颜料浅红色83.650.770.886B2红色50.320.540.874C1钛铁棕颜料浅棕色76.550.580.876C2棕色44.420.330.874D1钛酸镍黄颜料浅黄色88.360.760.876D2黄色53.650.550.874E1钛酸钴绿颜料浅绿色83.470.740.886E2绿色56.140.530.884F1云母氧化铁灰颜料浅灰色71.260.640.875F2灰色35.320.270.863G1亚铬酸钴蓝浅蓝色83.560.730.876G2颜料蓝色57.380.560.884H1钴紫颜料浅紫色74.560.640.876H2紫色40.360.300.874根据不同颜料对涂膜性能的影响可知，颜料的添加对涂膜颜色、反射比以及温差影响比较突出，对反射率影响较小6。白色建筑涂料有着最大反射比以及温差，明度值、反射比以及温差三者呈正相关。为方便分析，将剩余7 种颜料的明度值作为划分依据进行分类，明度值80 的，称为高明度涂料；明度值为4080 的，称为中明度涂料；明度值40 的，称为低明度涂料。结果发现高明度材料的平均反射比超过了0.7，平均隔热温差超过了5.2，其中，浅黄色钛酸镍黄颜料的明度仅次于二氧化钛白色涂料，向下依次为浅红色氧化铁红无机纳米颜料、浅蓝色亚铬酸钴蓝颜料，明度均超过了83，平均反射比更是达到了7.52，说明明度越高，反射隔热涂料的反射比和平均隔热温差越高，反射性能和隔热性能更佳。相比之下中低明度颜料比如棕色钛铁棕颜料、紫色钴紫颜料，以及低明度颜料比如灰色云母氧化铁灰颜料的反射比均是相对较低的，仅有0.33、0.30以及0.27，隔热温差也仅有4、4和3，说明其他条件相同的情况下，反射隔热涂料涂膜色彩明度越低，光反射性能及隔热性能越差。因此，反射隔热涂料制备过程中，不仅需要科学控制各种原料掺量，更要加强对明度的调节和控制。3 结论从外墙涂料来分析，乳液是不可或缺的成膜物质，也是决定涂膜性能指标的核心原料，当制备反射隔热涂料时，应考虑附着力较好的乳液品种。功能填料复配利用，能够有效发挥填料作用，包括反射以及阻隔效果等，所产生的涂膜表面光滑，有着较好的耐沾污性，让涂膜长时间具备较大的半球反射率。添加各种颜色的无机纳米颜料，能够制备不同明度涂料，高明度涂料有着较大的太阳光反射比；中低明度涂料有着较好的节能效果，满足节能环保要求。参考文献 1 马一平，李奎，王翠.填料对反射隔热涂料性能的改性分析J.同济大学学报（自然科学版），2017（2）：249-255.2 林美，周顺清，郑玉婴.建筑反射隔热涂料的制备及隔热性能的研究J.新型建筑材料，2015（12）：66-69.3 路国忠，何金太，赵炜璇.新型太阳热反射隔热涂料的研制与性能研究J.墙材革新与建筑节能，2015（7）：42-45.4 余桂英，张幸福，李小兵.功能颜填料对水性纳米建筑涂料隔热性能的影响J.南昌大学学报（工科版），2014（1）：16-19.5 王德永，黄小珂.建筑用热反射隔热涂料的研究进展J.建筑技术开发，2018（4）：65-66.6 颜红专，张雪洁，曾妮.改性剂对蠕变型改性沥青防水涂料的性能影响研究J.建材与装饰，2018（36）：36-37.降粘型减水剂260、保坍剂100、葡萄糖酸钠15、白糖10、引气剂1、消泡剂0.2、水613.8。经过试验检测，混凝土的坍落度为230 mm、扩展度为580 mm、倒提排空时间为9.6 s、含气量为2.8%。调整后，混凝土流速变快，解决了黏度较高的问题，增强了混凝土的流动性，有效改善了混凝土的工作性能。3 结论综上所述，不同机制砂具有不同的物理性能，需要对机制砂的岩性、颗粒级配、颗粒形貌、棱角性、坍落状态、密度、空隙率进行分析，在混凝土配置过程中，合理设计混凝土配合比与外加剂配方，对不同机制砂下的混凝土工作性能进行检测，如果混凝土工作性能较差，要及时调整，减少机制砂的不利影响，保证混凝土的质量，全面提升机制砂混凝土的工作性能。参考文献 1 杜志芹，温金保，刘兴荣，等.机制砂物理性能对混凝土工作性能的影响M.北京：中国建筑工业出版社，2023.2 曹招金.机制砂特性对混凝土工作性能和力学性能的影响研究D.郑州：郑州大学，2021.3 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