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水性節能隔熱混凝土彩瓦涂料的研制,以丙烯酸乳液為基料,填充硼改性中空陶瓷微珠和紅外輻射材料
2020年02月21日    閱讀量:474    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

建筑物通過屋面吸收的熱量約占總吸熱量的 46%,美國和德國等發達國家在航空及軍用等專用涂料的基礎上相繼開發了用于彩瓦和屋面的反射隔熱涂料,如美國太陽能集團公司的 LO/MIT-1,隔熱涂料,德國巴斯夫的 ULTRA-Cool涂料被涂物件表面溫度可下降5.5-14.5℃。


近年來,我國的混凝土彩瓦發展迅速,且生產中大多摻加了大量的粉煤灰等灰渣材料,為資源綜合利用類環保型產品。但大部分廠家采用普通的水性和油性涂料作為彩瓦涂料,使得屋面吸熱問題突出,城市熱島效應嚴重,建筑能耗居高不下,居室舒適性差中國建材網cnprofit.com


為配合我國建筑節能目標的實施,浙江華特集團華特化工有限公司研制開發了一種光譜選擇性 熱反射涂料—— —水性節能隔熱混凝土彩瓦涂料(以下簡稱彩瓦涂料)。這是近年來興起的一種被動式降溫涂料,它能反射大量的太陽輻射熱于外層空間,減少空調能耗,有顯著的節 能效果。


1. 實 驗

1.1 原材料及儀器設備

1.1.1 原料

丙烯酸乳液(羅門哈斯、國民淀粉),硼改性中空陶瓷微珠(進口),無機紅外輻射材料(進口),其他顏填料、助劑等。

1.1.2 儀器設備

高速分散機,振蕩研磨機,自動涂布儀,自動干燥記錄儀,反射率測定儀,光澤測定儀,紫外老化儀,隔熱試驗儀,耐沾污試驗儀,無氣噴涂設備等。

1.2 彩瓦涂料的配方(見表1)

水性節能隔熱混凝土彩瓦涂料的研制,以丙烯酸乳液為基料,填充硼改性中空陶瓷微珠和紅外輻射材料 中國建材網,cnprofit.com

1.3 生產工藝

彩瓦涂料的生產工藝與傳統乳膠漆相似。應將紅外輻射材料研磨至小于 10μm,并避免中空陶瓷微珠高速剪切而破碎。其生產工藝流程如下:

(1)先將水、防腐劑、防霉劑、分散劑、消泡劑、成膜助劑,攪拌混合均勻,用 PH( 調節劑調節PH( 值至 )8.5左右。

(2)加入紅外輻射材料、金紅石型鈦白粉于臥式砂磨機中研磨至細度小于10μm。

(3)分別加入乳液、成膜助劑 ,、中空陶瓷微珠及消泡劑,,中速分散。

(4)加入增稠劑水溶液和凍融穩定劑等,調整至涂料粘度約100KU。

(5)按定貨需要加入色漿,經檢驗合格后包裝入庫。

1.4 性能測試方法

反射率按GB/T 7287.10-1987《紅外輻射加熱器光譜法向發射率測量方法》進行測試。 導熱系數按GB/T 10297《非金屬固體材料導熱系數的測定》進行測試。 反射隔熱性能參考美國屋頂材料協會和美國材料試驗協會的 ASTM D 6083-97以馬口鐵板為基板,按標準制板,置于測試臺上,樣品的背面緊貼熱電偶,并墊保溫材料。正上方掛有一個250W的紅外燈,模擬太陽的近紅外輻射,燈的高低位置可調,正面溫度測量采用 TM6902D 點式數字溫度儀,背面溫度測量采用數字巡回檢測儀。固定紅外燈的高度,即可得到相同紅外輻照度下不同涂層的下表面溫度。 其它常規性能按 GB/T 9755-2001《合成樹脂乳液外墻涂料》進行測試。


2. 結果與討論

2.1 試驗結果

2.1.1 彩瓦涂料的主要技術指標彩瓦涂料的主要技術指標如表2 所示。其它常規性能指標符合合成樹脂乳液外墻涂料要求。

水性節能隔熱混凝土彩瓦涂料的研制,以丙烯酸乳液為基料,填充硼改性中空陶瓷微珠和紅外輻射材料 中國建材網,cnprofit.com

2.1.2 彩瓦涂料的反射隔熱效果

將以國標 G51001 B02灰色配置的水性節能隔熱彩瓦涂料,與普通水性彩瓦涂料和溶劑型氟碳金屬漆同時按標準制成試板,并分別測試它們的反射隔熱效果,結果見表3。

表 3 不同彩瓦涂料的反射隔熱效果

水性節能隔熱混凝土彩瓦涂料的研制,以丙烯酸乳液為基料,填充硼改性中空陶瓷微珠和紅外輻射材料 中國建材網,cnprofit.com

(1)背面溫差指涂刷節能隔熱彩瓦涂料試件與分別涂刷普通彩瓦涂料和氟碳金屬漆試件的背面溫度的差值。


2.2 討論

2.2.1 反射率與節能效率

在地球上能接受到的太陽輻射中,紅外熱輻射和可見光約各占 45%,而紅外熱輻射主要集中在 0.78-2.5μm波段,大于 ,2.5μm波長的輻射能所占比例小于 5%。入射在涂層上的太陽輻射被吸收、透射或反射,其吸收率 α、透射率 β和反射率 τ之間的關系為:

α+ β+ ι= 1

由于彩瓦涂料中存在顏填料,故彩瓦太陽熱反射涂料一般不透明,其透射率β近似為 0。因此,只有提高涂層的反射τ,才可以使涂層表面對能量的吸收較少,涂層溫度上升的幅度降低。采用高反射率和高折光指數材料是提高涂層反射降溫的有效途徑。


2.2.2 輻射致冷作用

在大氣環境中熱量吸收和輻射存在馬鞍形現象(如圖1),在波長 )8 ~13.5μm區域會出現熱量輻射大于吸收,采用紅外輻射材料的彩瓦涂料能提高這一區域的熱輻射,從而可使涂層表面溫度比環境低 7-15℃。 圖1 涂層在大氣環境中存在熱量吸收和輻射馬鞍形現象

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圖1 涂層在大氣環境中存在熱量吸收和輻射馬鞍形現象

2.2.3 隔熱作用

采用特殊成膜工藝形成封閉多孔、低導熱系數的涂層,具有良好的隔熱效果(見圖2),同時提高了涂層的反射能力。

水性節能隔熱混凝土彩瓦涂料的研制,以丙烯酸乳液為基料,填充硼改性中空陶瓷微珠和紅外輻射材料 中國建材網,cnprofit.com

圖 2 彩瓦隔熱涂膜的熱反射和隔熱作用示意


3 小 結

(1)利用硼改性中空陶瓷微珠的熱反射作用以及紅外輻射材料的輻射致冷作用,使研制的彩瓦涂料具有優異的隔熱 保溫性能。與普通彩瓦涂料和目前使用較多的氟碳金屬漆相 比,研制的彩瓦涂料可使被涂熱輻射物件背面的溫度分別下降8-14℃和6-10℃,能降低制冷能耗,減少城市熱島效應,改善環境質量,提高居室的舒適性。

(2)彩瓦涂料作為一種新型功能涂料,在住宅、石油化工儲罐、糧儲倉庫、船舶、車輛、廠房建筑等方面有著十分重要的用途,隔熱保溫、節能等綜合效益良好,并具有廣闊的市場前景。


王春偉1,張雪芹2,鄭樹軍1,王建風1,郭震1

(,5浙江華特集團華特化工有限公司,浙江杭州311300,中國新型建筑材料工業杭州設計研究院,浙江杭州310003)


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