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多功能水性纳米复合建筑隔热涂料的制备

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多功能水性纳米复合建筑隔热涂料的制备

发布日期:2017-03-22 作者:江苏泰铭工业防腐有限公司 点击:

    摘要:以水性聚氨酯为成膜剂,以分散良好的滑石粉和绢云母为填料,金红石型二氧化钛、空心玻璃微珠为隔热功能颜填料,采用高速分散提高纳米填料在涂料中的分散性,制备具有三种隔热机理协同作用的水性纳米复合隔热涂料。实验表明:绢云母具有较高的辐射隔热效果,其最佳用量(质量分数)为10%;空心微珠为高反射隔热填料,随着空心微珠添加量的增加,隔热性能提高,而过多空心微珠会导致涂料机械性能下降,其最佳用量(质量分数)为5%;金红石型二氧化钛是性能最好的反射填料,其最佳用量(质量分数)为6%;涂刷最佳厚度为400μm,含绢云母、空心微珠和二氧化钛复合型水性纳米涂料隔热性能最优隔热率达到94%以上。

    关键词:水性聚氨酯,二氧化钛,空心玻璃微珠,绢云母,隔热性能

    目前,我国建筑物绝大多数还是高能耗非节能型建筑。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。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。

    目前建筑隔热涂料按作用机理分为阻隔型、反射型和辐射型隔热涂料等三种类型。而最理想的隔热涂料是具有3种隔热机理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[1-2]。此外,随着纳米材料制备技术的发展和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,可使涂料综合性能得到很大的提升。二氧化钛纳米晶与空心玻璃微珠复合涂料反射率高于85%[3]。水性聚氨酯涂料将聚氨酯涂膜的硬度高、附着力强、耐腐蚀、耐溶剂好等优点与水性涂料的低VOC含量相结合[4]。

    本研究以水性聚氨酯为成膜剂,以分散良好滑石粉为填料,高反射的金红石型二氧化钛、空心玻璃微珠为隔热功能颜填料,加上高辐射性能的绢云母,经高速分散提高纳米填料在涂料中的分散性,制备具有三种隔热机理协同作用的多功能水性纳米复合保温隔热涂料。

    1·实验部分

    1.1 原材料

    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;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(60nm),阿拉丁试剂上海有限公司。

    1.2 仪器

    GS28-B电子恒速搅拌器,线棒涂布器,隔热膜温度测试仪,Quanta200F扫描电子显微镜,反射率测定装置。

    1.3 隔热涂料的制备

    按比例加入蒸馏水、超细滑石粉、分散剂、润湿剂、消泡剂和防腐剂等助剂,然后添加绢云母、金红石二氧化钛后,采用电子恒速高速分散仪转速2800r/min对其进行高速分散0.5h,然后降低转速到500r/min,再添加聚氨酯、成膜助剂和空心玻璃微珠,pH值调节至8~9,增稠剂调节黏度至合适,继续搅拌10min后,静置30min,备用。实验中所用原料与配方比例见表1。

    

    1.4 施工工艺

    (1)玻璃基材的处理:首先清除玻璃表面灰尘及污垢,在10%NaoH溶液中浸泡2h,取出用清水洗净,烘干,备用。(2)涂料涂刷:将制备好的涂料用线棒涂布器涂刷在指定规格的玻璃基材上,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。

    1.5 测试与表征

    涂料隔热性能测试,用20cm×16cm×0.4cm 规格玻璃,采用隔热膜温度测试仪,按照国标GB/T9755-2001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。用环境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 绢云母含量对涂料性能的影响

    绢云母作为功能性填料(体质填料)可以增加涂膜的丰满度,能够防止紫外线穿透而改变涂膜的耐候性及耐热性。绢云母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[5]。由于绢云母良好的光学性能,因此它对涂膜的反射隔热能力同样可以产生一定影响。表2所示为绢云母按含量质量分数8%、9%、10%、11%和12%的比例制备涂料涂膜的隔热性能。


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