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雙包覆空心玻璃微珠制備金色隔熱涂料(下),制備著色型空心玻璃微珠,從而減少涂料制備過程中有色顏料的加入,達到提高深色系涂料太陽熱反射率的效果
2020年01月15日    閱讀量:4537    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

由圖2 可見,三種配方下的涂料對太陽光的反射率從400 nm 波段開始提高較快,配方2 在450 nm處達到最高89. 143%,之后趨于平緩. 配方3 太陽光反射比最高在537 nm 處可達到81. 5%,配方1 太陽光反射比在578 nm 處最高,為78. 6%.


根據JG /T235 - 2008《建筑反射隔熱涂料》中太陽光反射比計算公式對這三組涂料的太陽光反射比進行計算,結果見表5.

表5 涂料太陽光反射比

雙包覆空心玻璃微珠制備金色隔熱涂料(下),制備著色型空心玻璃微珠,從而減少涂料制備過程中有色顏料的加入,達到提高深色系涂料太陽熱反射率的效果 中國建材網,cnprofit.com

表5 顯示,配方2 對于太陽的反射性能較高,其中所用的顏料為金紅石型TiO2、雙包覆微珠、中鉻黃,且3 種有色顏料所占比例為: m( 雙包覆空心微珠) ∶ m( 金紅石型鈦白粉) ∶ m( 中鉻黃) =12∶ 9∶ 0. 2 時制備出的金色系外墻隔熱涂料太陽光反射比為87. 1%.

3. 4 雙包覆微珠的添加對涂料耐老化性能影響

按配方2 制備金色涂料,并與添加未包覆空心微珠的涂料進行對比試驗,比較了兩種涂料的加速老化性能( 見圖3、圖4) .


圖3 兩種涂料失光率隨老化時間的變化


雙包覆空心玻璃微珠制備金色隔熱涂料(下),制備著色型空心玻璃微珠,從而減少涂料制備過程中有色顏料的加入,達到提高深色系涂料太陽熱反射率的效果 中國建材網,cnprofit.com

圖4 兩種涂料色差( △E) 隨老化時間的變化

其中失光率為失光率= 100% × ( G t - G0) /G0 . ( 2)

式中: G0、G t分別代表老化前和老化時間t 時涂層的光澤.

由圖3 可看出,添加雙包覆空心微珠涂料與添加未包覆空心微珠涂料的老化失光率有共同的特征,即在老化前期,失光率快速達到約10%,而在后期,失光率變化緩慢,添加雙包覆空心微珠涂料的失光率小于添加未包覆空心微珠涂料,并且即使在老化1 200 h 后,兩者的失光率均仍小于14%,符合面漆的使用要求. 圖4 顯示添加雙包覆空心微珠涂料經長時間老化后色差仍小于1. 0( 無變色) ,添加未包覆空心微珠涂料色差大于1. 0,但仍屬于很輕微變色范圍. 


因此,添加雙包覆空心微珠涂料的耐老化性能優于添加未包覆空心微珠涂料. 這主要是由于空心玻璃微珠表面涂覆物TiO2、Fe2O3及少量鈦鐵礦均為高溫生成的穩定氧化物[17 - 18],增加了涂料的抗氧化性,并且TiO2及Fe2O3粒子均具有半導體的特性,屬于納米級別粒子,能夠吸收太陽光可見波段的紫外線,從而延緩材料老化,提高耐候性.


3. 5 雙包覆微珠的添加對涂料耐水性的影響

按配方2 的最優配比制備金色隔熱涂料與添加未包覆微珠的涂料進行耐水性測試,結果見表6.

表6 添加雙包覆空心玻璃微珠與未包覆空心玻璃微珠涂料耐水性能比較


雙包覆空心玻璃微珠制備金色隔熱涂料(下),制備著色型空心玻璃微珠,從而減少涂料制備過程中有色顏料的加入,達到提高深色系涂料太陽熱反射率的效果 中國建材網,cnprofit.com


由表6 可以看出,在相同的配方下,添加雙包覆空心微珠的涂料試板耐水性能遠遠超過添加普通空心微珠涂料試板. 這是因為普通空心微珠由于沒有經過處理,其吸水率相對較大,水分經由涂層更易進入涂膜內部,從而引起涂料的氣泡,甚至脫落.用掃描電鏡對在相同的工藝配方下,添加雙包覆空心微珠及添加普通微珠的涂料,制備成同樣厚度的涂層,觀察其表觀狀態( 見圖5、圖6) .


雙包覆空心玻璃微珠制備金色隔熱涂料(下),制備著色型空心玻璃微珠,從而減少涂料制備過程中有色顏料的加入,達到提高深色系涂料太陽熱反射率的效果 中國建材網,cnprofit.com

圖5 包覆后微珠涂層電鏡照片

由圖5 可以看到,添加雙包覆空心微珠的涂層涂層結構相對致密均勻,空隙率小,而添加普通空心微珠的涂層( 見圖6) 結構比較疏松,且表面粗糙,這可能是因為雙包覆處理后的微珠具有較好的流動性和分散穩定性的原因,親水性增強的原因.


雙包覆空心玻璃微珠制備金色隔熱涂料(下),制備著色型空心玻璃微珠,從而減少涂料制備過程中有色顏料的加入,達到提高深色系涂料太陽熱反射率的效果 中國建材網,cnprofit.com

圖6 包覆前微珠涂層電鏡照片

4 結論

( 1) 以雙覆層包膜法在空心玻璃微珠表面包覆一層高光澤的TiO2薄膜,然后在其表面包覆一層Fe2O3有色物質著色,制備著色型空心玻璃微珠,能改善空心微珠在水性介質中的分散穩定性,并顯著提高太陽光反射比. 對比結果顯示分離后再包覆Fe2O3的方法其樣品色澤及分散穩定性更好.

( 2) 單因素確定法得到雙包覆空心玻璃微珠的摻量為10% ~ 15%時,能顯著提高涂料的熱反射率,與沒有添加空心微珠的試樣涂料相比,可提高17%左右.

( 3) 優化主要顏料雙包覆空心玻璃微珠、金紅石型鈦白粉、中鉻黃的配比,配制金色系熱反射型隔熱涂料,確定了隔熱涂料的配方,3種顏填料配比為: m( 雙包覆空心微珠) ∶ m( 金紅石型鈦白粉) ∶ m( 中鉻黃) = 12∶ 9∶ 0. 2 時制備出的金色系外墻隔熱涂料太陽光反射比高達87. 1%.

( 4) 涂料耐老化測試及耐水性測試結果顯示,添加雙包覆空心微珠涂料的失光率小于添加未包覆空心微珠的涂料,前者經長時間老化后色差仍小于1. 0( 無變色) ,后者色差大于1. 0,但仍屬于很輕微變色范圍. 添加雙包覆空心微珠的涂料涂層結構相對致密均勻,空隙率小水分不易進入. 因此,添加雙包覆空心微珠涂料的耐老化性及耐水性要優于添加未包覆空心微珠涂料.


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