玻璃隔热涂料性能测评及建筑节能.doc

玻璃隔热涂料性能测评及建筑节能
艾工【010_5240_5793】
近年来，国家出台了不少建筑节能方面的政策，提出了新型建筑实施节能50%，既有建筑于2020年全部实施节能改造的目标。而占据建筑物热量来源48%的窗户，必然成为改造项目中的重中之重。随着中空玻璃、Low-E玻璃、镀膜玻璃等玻璃深加工产品在建筑节能方面的广泛应用，又一新型玻璃节能材料，即玻璃隔热涂料，也加入节能产品的队伍当中。其中志盛威华的ZS-311玻璃隔热涂料是该行业的代表性产品，其独特的隔热降温性能及优异的耐老化、耐沾污自洁、防静电、防眩光、防辐射等性能，在隔热涂料界一直处于领先地位。
　 玻璃隔热涂料是一种涂覆于玻璃表面，在保持一定的可见光透过率的前提条件下，以提高玻璃遮蔽系数为主要隔热方式的功能性涂料。玻璃隔热涂料的关键是既要保证透光，又要具有隔热效果，也就是说只能有选择地隔离太阳辐射能。太阳辐射能分布在波长为300～2500nm，其中紫外线部分占14%，可见光部分占40%，红外线部分占44%。然而，对于一般普通的透明玻璃，其对整个太阳光谱具有较高的透过率，尤其是红外线部分透过率相当高，显然对太阳能辐射没有阻隔作用，即无隔热效果。志盛牌ZS-311玻璃隔热涂料是志盛威华与军方联合研发生产的，其主要成分是氧化铟锡，由于氧化铟锡具有的独特性能，对太阳光谱具有理想的选择性，是目前已知半导体材料中解决隔热问题综合性能最佳的材料。因此选择纳米氧化铟锡制备透明隔热涂料，可以保证其高性能。
玻璃隔热涂料通过喷涂、浸涂等涂装方式，在玻璃表面迅速形成一层透明、平滑且坚固的高分子涂层。该涂层不仅应具有良好的硬度、附着力、耐温变、耐溶剂、耐冻融等涂料常规性能，还凭借其添加的纳米Al2O3、纳米TiO2等金属氧化物加强对780nm以上近红外波段的反射功能。ZS-311玻璃隔热涂料分为溶剂型涂料和水性涂料两种。其中，溶剂型玻璃隔热涂料出现较早，并因其良好的涂布效果和附着力，占据了一定的市场。但随着环保意识的提高和环保法律法规的健全，水性涂料受到了极大的重视，北京志盛威华涂料研发部很早就开始对水性玻璃隔热涂料的开发与研制，并取得了良好的效果。
　　玻璃隔热涂料作为一种使用于玻璃这种特殊基材上起隔热作用的功能性涂料，除具备涂料的基本应用性能外（如：硬度、附着力、耐候性……），其光学性能的考核也是不可或缺的。目前，笔者对市场上出现的这类功能性涂料分别从材料基本性能及材料光学性能两个方面进行相应的分析。共8个样品，其中志盛威华的溶剂型和水性涂料各1个，其他6个厂家有3个溶剂型的、3个水性的。
　　一、基本性能
　　对涂料的基本性能的测评主要包括使用前、成膜时、成膜后、老化后4个方面。其中，涂料的容器中状态、低温稳定性、涂层耐温变性各产品间并无明显差异，均符合GB/T9755-2001标准中的相关要求，此处不作详细介绍，重点对其他项目予以分析说明。
　　1、成膜时性能
　　（1）涂膜外观：由于玻璃涂料的施工工艺与建筑涂料有所差异，因此将线棒制样改为喷涂或涂布器刮涂制样，以保证涂膜的均匀性。通过对8个样品采用涂布器制样，其他6个厂家的样品均因涂层内聚而导致出现不同程度的涂膜不均匀现象，改为喷涂后不均匀现象消失。志盛牌ZS-311产品未出现针孔、流挂、鱼眼、内聚等现象，涂层均匀美观。
　　（2）干燥时间：对于玻璃涂料而言，干燥时间越短，涂装后的玻璃遭受空气中粉尘二次污染的可能性越小，因此，干燥时间不宜过长。通过试验得知，8个产品中，志盛牌ZS-311表干时间最快5min，其它6个厂家的产品最快的10min，最慢的53min，均表现出较快捷的干燥特性。
2、成膜后性能
　　成膜后性能试验主要根据材料自身特性以及应用时存在的影响因素，主要涉及耐水、耐酸碱、硬度、附着力4个方面。
（1）在铅笔硬度的检测中绝大多数产品达到H级以上。其中，志盛牌ZS-311产品硬度为2H，其他7个厂家的产品最低的也达到了HB，大于HG/T3828《室内用水性木器涂料》中B级的要求。
（2）对于涂膜耐酸碱性能的检测，大部分材料耐水及耐弱碱性性能良好，均未出现气泡、掉粉、明显变色等涂膜病态现象。但是如果参照JC846中要求的使用1mol/L氢氧化钠或1mol/L盐酸溶液浸泡1d，除了志盛牌ZS-311没有变化外，其他6个厂家的产品均不同程度地出现起泡、起皱、脱落等现象。
　　（3）附着力反映的是涂膜与玻璃基材之间结合的坚固程度。所检的8种产品中，志盛威华的水性和溶剂型涂料的附着力均为0级；其他6家产品中，有1个0级、3个1级、1个2级，附着力性能表现良好，只有1个试样在未使用底涂前为5级，但使用底涂后，明显改善可提高到0级。
　　（4）紫外老化后性能
　　玻璃隔热涂料因其常年使用于阳光曝晒的部位，因此为了间接体现出材料的应用寿命，对8种产品进行了紫外老化。该试验选用Q-UV紫外老化仪，于340nm波段0.68W/m2光照强度下对试样进行长达240h的辐照，辐照后各产品均未出现粉化、脱落等现象，1mm划格法附着力的破坏等级均为0级。
　　二、光学性能
　　光学性能试验主要包括检测试样的可见光透射比、太阳能总透射比、遮蔽系数、紫外线透射比、半球发射率5个方面。此外，同样考虑到产品老化后隔热效果是否存在明显丢失，因此应在紫外老化后复测可见光透射比及遮蔽系数。该试验参照GB/T2680-94中描述的试验方法进行。
1、光学性能检测结果汇总如下：根据试验结果可知各玻璃隔热涂料成膜后的可见光透过率均较高，集中于60%～80%，其中志盛威华的ZS-311最高，高达81.37和83.18%。半球发射率均大于87%。而遮蔽系数，志盛威华的ZS-311为91.86%和92.21%，其他6个厂家的最大值为79.30%，最小值只有64.31%。
2、产品经Q-UV紫外老化仪340nm波段0.68W/m2光照强度长达240h的辐照后，志盛威华的ZS-311的水性和溶剂型两种产品均未出现改变，其他6个厂家有2个厂家的产品可见光透过率轻微减小，同时遮蔽系数也略有降低，保持了良好的节能功效。此外，部分产品对紫外线具有良好的阻隔效果，ZS-311和其他2个厂家的产品对紫外线透过率近乎为0。
　　综合以上两大方面的性能测试，在基本性能方面，ZS-311玻璃隔热涂料较突出的是耐强酸强碱性，其他性能略优或相当。在光学性能方面，ZS-311较突出的是遮蔽系数和紫外线透过率，可见光透过率、半球发射率以及老化后性能改变与其他厂家相当或略高。
正是由于其各方面优异的性能，志盛威华ZS-311玻璃隔热涂料施工方便，应用范围广，使用时间长。它不但透光性好，而且能高效隔绝太阳热辐射，只需涂刷几个微米的厚度，就可使室内外温差达到6摄氏度左右，红外屏蔽率70%以上，可见光透过率80%-85%，紫外线阻隔达到99%，即使不开空调也能达到“冬暖夏凉”的效果，可广泛应用于汽车及各类建筑物上。