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薄層熱反射隔熱防腐涂料的制備及其性能研究,研制了一種薄層熱反射隔熱防腐涂料
2020年02月05日    閱讀量:1288    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

金屬材料以其優良的機械性能和工藝性能在材料領域占有重要地位,但金屬腐蝕也給人類社會造成了巨大損失,因此開發高效的防腐涂料對其進行保護是最簡單的方法[1 ] 。而金屬在長期的使用過程中,一方面會因長期受環境介質的化學或電化學作用而被腐蝕破壞,另一方面會因夏季吸熱升溫帶來不安全隱患。


特別對于廠房和倉庫來說,因為使用面積較大,利用空調或噴淋降溫,一方面增加企業成本,另一方面也增加了資源的消耗中國建材網cnprofit.com


因此開發出集隔熱防腐功能于一體,施工方便的涂料,符合涂料的發展趨勢,具有良好的應用前景。傳統的保溫隔熱材料是以提高氣相孔隙率,降低導熱系數和傳導系數為主的。纖維類保溫材料在使用環境中為了使對流傳熱和輻射傳熱降低,必須要有較厚的覆層[2 ] ;


為此,人們一直在尋找與研究一種能大大提高隔熱性能的新型薄層隔熱涂料[ 325 ] 。本研究以飽和聚酯為基料,陶瓷微珠為隔熱骨料,制備了綜合性能優良,隔熱效果顯著的薄層隔熱涂料。

1  實驗部分
1.1  原材料
飽和聚酯、潤濕劑、分散劑,贏創德固賽投資有限公司;乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、DBE ,蘇州化原化工有限公司;消泡劑,德國畢克化學公司;金紅石型TiO2 ,和氏璧化工有限公司;空心微珠、陶瓷微珠,上海格潤亞納米材料有限公司;氨基樹脂,臺州新華樹脂有限公司。
1.2  測試儀器
LUV2 紫外加速老化儀、刮板細度計,上海現代環境工程技術研究所;高速分散儀SDF2400 ,上海沐軒實業有限公司;熱電偶溫度計, 鄭州博洋儀器儀表有限公司;STM2 Ш型斯托默黏度計、QFH 型漆膜劃格器,上海現代環境工程技術研究所;仿真隔熱性能測試裝置,自制。
1.3  基礎配方
實驗所用熱反射涂料的基礎配方見表1

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1.4  制備工藝
高速分散劑在轉速400~600r/ min 條件下,依次添加溶劑、分散劑、潤濕劑、消泡劑等助劑。在添加TiO2 后,提高轉速至3000r/ min 進行高速分散。分散30min 后使用刮板細度計測試顏填料粒徑。測得顏填料最大粒子在60μm 后, 降低轉子轉速到400r/ min ,添加飽和聚酯以及空心微珠,使用稀釋劑調節其黏度。

1.5  測試與表征
1. 5. 1  隔熱涂料性能測試
涂料隔熱性能測試用樣板為普通彩基板,規格為200 ×100mm ,常規性能測試按照國GB2T1344822006 進行測試。
1. 5. 2  粉體粒度分布測試
采用丹東百特儀器有限公司的B T29300S 激光粒度分布儀測試空心微珠粉體粒度分布,該儀器測試范圍為0. 1~340μm。放入樣品后,添加六偏磷酸鈉至樣品槽確保粉體能夠良好分散。超聲波分散15min 后,開始測試。
1. 5. 3  涂膜隔熱性能測試
目前國內尚未統一隔熱能力測試標準。以1976年美國軍用熱反射涂料的測試方法[6 ] 為基礎,借鑒國內科研單位的測試方法[7210 ] ,自制出了隔熱測試儀,對所制備的產品進行了隔熱測試,隔熱測試儀如圖1 所示。

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測試條件:
(1) 為免除風力、氣候等影響,實驗進行時應保證門窗緊閉;
(2) 調節燈泡與樣板之間距離,使兩樣板能在30min 中之內溫度達到(76 ±2)°C ;
(3) 測試過程中,樣板放置在型腔上,涂層面朝向碘鎢燈;
(4) 除測試涂層厚度對涂料隔熱性能影響外,其它樣板均涂刷相同厚度;
(5) 為保證數據穩定性,測試時間為30min 。

2  結果與討論
2.1  漆膜隔熱性能影響因素的分析
2. 1. 1  隔熱涂料用樹脂的篩選
樹脂作為構成漆膜的主要組成,對涂料的各項性能起決定性作用。對于太陽熱反射涂料用樹脂,要求對可見光和紅外光吸收率越低越好。涂料常用樹脂基本可以滿足這一要求。考慮到漆膜的耐候性及其他綜合性能等因素,本實驗選擇飽和聚酯作為基料。
2. 1. 2  空心微珠添加量對漆膜隔熱性能的影響
空心微珠是微細粉末在高溫氣流中懸浮熔融或者熔體在高壓氣流中霧化后,由于其自身的表面張力凝聚形成的微珠,具有隔音、隔熱、絕緣的特性。我們使用的空心微珠密度為0. 256g/ cm3 ,抗壓強度268kg/ cm2 ,平均導熱系數0. 045W/ (m ·k) 。隔熱小樣在二氧化鈦添加量一定,按照空心微珠占總質量分數2 % ,4 % ,6 % ,8 %,9 % ,10 %制備,隔熱性能測試見表2 。

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從表中可以看出,隨著空心微珠添加量的增加,涂料的隔熱效果明顯增加,當添加量超過8 %時,隨著空心微珠添加量的增加,漆膜隔熱性能不僅沒有獲得相應提升,反而存在下降的趨勢。同時,隨著空心微珠添加量的增加,體系黏度增大較多,從表中可以看出,當空心微珠添加量達到8 %時,涂料綜合性能最優。
2. 1. 3  漆膜厚度對漆膜隔熱效果影響
為使隔熱涂料達到良好的隔熱效果,必須使其具有一定厚度。涂膜一般要達到200μm 以上才能達到較好的隔熱效果,這樣,既增多了涂料用量,增加了施工成本,又使得涂料的耐沾污性變差。本實驗研制的太陽熱反射隔熱涂料與其它市售同類產品的厚度與溫差對比見下表。

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由表3 可知,本實驗研制的太陽熱反射隔熱涂料與同類產品相比,涂膜的厚度薄,隔熱效果好,且在涂膜達到一定厚度后,其隔熱反光效果基本穩定。

2. 1. 4  PVC 值對涂料隔熱性能影響
在低PVC 涂料中,顏料粒子分散在聚合物的連續相中,形成所謂“海-島”結構。但隨著顏料和填料的增加,PVC 超過某一極限時,基料聚合物就不能將顏料和填料粒子之間的空隙完全填滿,這些未被填充的空隙就潛藏在涂膜中, 因而涂膜的物性以該PVC 的極限為界限,開始急劇下降,此時的PVC 稱為CPVC。所以高性能或外用涂料配方的PVC 一般不應超過CPVC。本實驗金紅石型TiO2 的熱反射性能見表4 。

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由表4 可見,隨著金紅石型TiO2 在涂料體系中的PVC 值增大,涂層的降溫效應與遮蓋率隨著PVC值的增加而增加,在PVC 值達到28 %的時候達到最高點。在PVC 值超過28 %后,無論是降溫效果還是遮蓋率均出現了下降的情況。這是由于金紅石型TiO2 在涂料中的應用存在PVC 值最優點,超過該點后金紅石型TiO2 在涂層中產生了團聚作用,導致涂料熱反射與遮蓋率的下降。

2.2  漆膜太陽光熱反射率
對自制隔熱涂料進行全波段反射測試,結果如圖2 所示。由圖2 可見,該自制隔熱涂料在720~1500nm 的近紅外波段顯示出了較高的紅外反射能力,近紅外波段最低反射比為70 % ,平均反射比為78 % ,而太陽光能量主要分布在這一區域,因此,該涂料具有優異熱反射隔熱能力。

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從表5 可以看出,自制隔熱涂料比市售涂料有較大性能優勢。


3  結 論

(1) 隔熱填料添加量為8 % ,隔熱性能最優, TiO2的PVC 值在28 %時,隔熱性能最優。

(2) 該隔熱涂料在漆膜厚度80μm 時,隔熱性能最優。超過這一厚度后,厚度對隔熱性能影響不大。

(3) 該涂料與市售涂料相比, 具有較大性能優勢。






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