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反射隔熱多彩涂料的制備及性能探討,以現有純色反射隔熱涂層的制備工藝為基礎,對水性多彩涂料進行改進
2019年11月22日    閱讀量:482    新聞來源:中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站  |  投稿

隨著現代建筑裝飾水平的不斷提高,花崗巖干掛體系以其豪華的修飾性與渾厚莊重的裝飾效果日益受到設計與施工單位的追捧,以其為基礎的砂壁狀建筑涂料( 真石漆) 也隨之被大規模地開發與使用。


但花崗巖作為重質材料會增加建筑主體載荷,存在一定的安全隱患,相較之下,真石漆具有輕質、色彩質感可控的優點,但其使用的彩砂是不可再生的,隨開采儲量減少必將影響其可持續使用性,且其色差是迄今為止較難解決的問題,對施工的嚴格要求與材料批次的一致性限制了其裝飾效果的發揮。


此外,花崗巖片材和真石漆用彩砂的生產、使用期間產生的廢棄物處理過程都是高能耗過程,并會產生大量粉塵,污染環境; 為順應低碳環保宏觀政策的整體調控,新型仿花崗石類裝飾材料———水性多彩涂料應需而生涂料在線coatingol.com


水性多彩涂料是以膠體與表面化學為理論,根據物理/化學反應的轉變,將水性乳膠漆經離子包覆與凝膠化,分散至以清漆或乳液為連續相的體系中而獲得的一種色彩多樣、粒子大小可隨意調節的噴涂飾面材料。


由于不采用石料和彩砂,具有自質量輕、色彩可調、重復性好的優點,在環境友好的同時,兼具很好的裝飾效果,近十年來受到了充分的重視和研究。如果結合建筑低碳節能的政策潮流,使用具有反射隔熱性能的功能性材料來制備涂層體系,既可維持其高檔裝飾作用,又能達到節能減排的雙重效果。此類涂料的研發和運用在國內外尚無文獻報道,相應的最新節能涂料類標準也未對其做出明確規定,故具有良好的發展前景和研究價值。


本研究在之前工作的基礎上選用了國內已工業化量產、可大量采購用于生產的混相無機顏料或有機顏料及功能性填料進行漆品調配,并對成品漆的太陽光反射率/近紅外反射率進行了測試與討論,以期能完善反射隔熱多彩涂料的研究和運用。

 

1 實驗部分

1. 1 實驗原料

鎘紅( JF - 40 ) 、鈦錳棕( YB606 ) 、鎳鈦黃( YE609) : 湖南巨發科技有限公司; 鐵鉻棕( BR402) 、鈦錳棕( YB606) 、鐵鉻黑( A2091) : 南京培蒙特科技有限公司; 金紅石型二氧化鈦( R219) : 中核華原鈦白股份有限公司; 改性二氧化鈦( Altiris 800) : HUNTSMAN;高嶺土、重質碳酸鈣、云母粉: 均為1 200目,福州新勇順貿易有限公司; 純丙乳液( BA201) : 北京東聯化工有限公司; 硅丙乳液( 555) : 江蘇李文甲化工有限公司; 有機硅樹脂( 1306) : Wacker Chemie AG; 多彩保護膠體系( G30 - Q25 - A4) : 上海毅有實業有限公司; 消泡、增稠及流變助劑: 市售。

1. 2 實驗及測試儀器

高速分散機: SDF400,上海眾托實業有限公司;多彩漆噴槍: W77、871,ANEST - 巖田; 紫外/可見/近紅外分光光度計: Lambda 950,Perkin Elmer; 紅外光譜儀: Tensor 27,BRUKER; 涂層耐沾污試驗機: QWX,天津精科材料試驗機有限公司; 反射率儀: C84 - III,廣州德滿億儀器有限公司。

1. 3 涂層制備與性能測試

1. 3. 1 彩色反射隔熱涂料的制備

按表1 分別配置色漿、底漆、多彩漆及罩面漆。按GSB16 -1629 -2003 漆膜顏色標準樣卡進行底漆的調色,調色完畢后加入流變助劑完善涂料的流變性能。

反射隔熱涂料配方

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注: 多彩面漆按m( 保護膠液) ∶ m( 基礎漆) ∶ m( 連續相) =3. 5∶ 3. 5∶ 3配制,熟化,造粒后備用。

1. 3. 2 反射隔熱多彩涂層樣品制備

分別以鋁合金板、PVC 板或硅酸鈣板為被涂布基材,噴涂砂壁狀質感層。待其完全干燥后,間隔6 h分2 次刷涂襯色底漆,用量為0. 35 kg /m2 ; 間隔6 h后,使用多彩面漆噴點,控制噴涂距離30 ~ 40 cm,壓力0. 4 ~ 0. 6 MPa,用量0. 2 ~ 0. 5 kg /m2,噴點間隔6h 后滾涂罩面清漆,試件養護7 d 后待測。

1. 3. 3 太陽光/近紅外反射率測試

從完成試件中每樣抽取5 份樣品,按GB /T235—2014《建筑反射隔熱涂料》測定太陽光/近紅外反射率、半球發射率及污染后太陽光反射比變化率,舍去與平均值偏差最大的2 組后,剩余的3 組數據求取平均值。

1. 3. 4 隔熱溫差測試

測溫裝置如圖1 所示,照射端安裝紅外燈2 支( 型號GE 275R/IR/CL /E27,功率275 W) ,燈頭中心與樣板中心一一對應,燈底端距樣板30 cm。樣板2塊均為鐵制,分別涂刷普通多彩涂料與自制的反射隔熱涂料。測試時,以室溫為初始狀態,用紅外燈對2塊樣板同時進行輻照,每間隔30 s 對涂覆涂料的鐵板背表面進行溫度測試20 min,記錄溫度- 時間變化數據。

反射隔熱性能測試設備

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2 結果與討論

2. 1 基材及底涂對涂層體系反射性能的影響

涂層體系的性能不僅取決于其本身的組成和結構,還與涂層所附基材及施工工藝相關。本研究使用同種反射隔熱多彩涂料,在不同環境下進行涂層體系的制備并測試反射性能,結果如表2 所示。

基材性質對涂層反射性能影響

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注: 多彩色漆,所選底色按色卡GSB16 - 1629 - 2003 中SM1 - 1473 色板調色,色點按質量構成為黑5%、白35%、淺灰60%,下同; 涂層涂裝順序自基材往面層依次為質感層、底漆、多彩色點,無罩面; NIR—近紅外反射率; TSR—全譜反射率。


對比表2 中樣品1、樣品3、樣品4 數據可以看出,相同的涂層體系在不同的基材上顯示出不同的反射性能,按效果排序為PVC 板材> 鋁合金板> 硅酸鈣板,與基材本身的反射性能是一致的; 


進一步對相同基材施以不同的前處理,亦能影響涂層的反射性能: 對比樣品1 與樣品2,在硅酸鈣板上涂布白色底漆,可大幅提高涂層的反射性能,與之前的研究結果一致; 反之,涂布黑色底漆,即使在PVC 板上亦可觀察到涂層反射性能下降,甚至低于硅酸鈣板; 


此外,基材的平整度也影響涂層體系的反射性能,對比樣品4 與樣品6 可以看出,在涂布沙壁狀質感層后,由于表面的不平整使光線發生漫反射,將導致分光光度計采集的反射光波減少,從而體現出表觀總反射率的下降。所以,產品與最終施工上墻成品的反射率差異,與施工工藝及環境密切相關。



2. 2 襯色底層對涂層體系反射性能的影響

底漆對純色反射涂層體系性能的重要性已有較為細致的研究,證明了其對純色系反射隔熱涂層反射率的增效作用; 而其作為多彩涂料的襯色底層,亦可成為光波的反射介質而起到隔熱作用。本研究分別以鎘紅、鈦鉻棕、鐵鉻黑( 以相同質量倍數鈦白沖淡,與鈦白的質量比均為1∶ 16) 所調色漆作為底漆,配以相同多彩色點體系,制備了多彩涂層并測試其反射性能,結果如圖2 及表3 所示。

不同底漆對多彩涂層的反射率的影響

多彩涂料襯色底層對涂層反射性能的影響

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注: 所有底色按照建筑涂料色卡GSB16 - 1629 - 2003 進行調色并對應編號,下同。

由圖2 及表3 可見,在使用相同的多彩點層時,不同的襯色底層對涂層體系的影響是相當可觀的: 含有鎘紅底漆的樣品9 在可見光( 400 ~ 700 nm,占光譜總能45%) 尤其是近紅外短波譜域( 700 ~ 1 200 nm,占光譜總能25%) 具有最高的近紅外反射率( NIR)和全譜反射率( TSR) ,其數值與灰底的樣品8 相比,分別高出13. 67%與16. 37%; 而鐵鉻黑作為具有高反射率的相變顏料,在使用4 倍質量的鈦白沖淡的情況下,仍可使多彩涂層體系的TSR 達到59. 3%,NIR 達71. 5%,滿足JGJ /T 359—2015 對反射隔熱涂層所規定的最低要求; 反觀以炭黑作為著色顏料,樣式大致相同的普通多彩涂層Ref 1 與Ref 2,太陽光反射比與近紅外反射比數值均低于50% ( 見表3) 。可見使用相變顏料作為底漆的調色顏料,可大幅提升其反射性能,在深色調時尤為突出。


2. 3 混相顏料對涂層體系反射性能的影響

經市場調研,目前市面上的反射隔熱涂料一般以2 種方法來提升涂層體系的反射性能: 使用無機混相顏料代替普通色漿著色,利用其在近紅外的高反射效果來實現反射性能; 或是不改變著色顏料,而使用經過改性的具有近紅外高反射效果的二氧化鈦來代替普通二氧化鈦。本研究分別使用以上2 種方法,調制顏色相同的純色底漆涂刷于鋁合金板上,測試了其反射性能,結果如圖3 及表4 所示。

無機混相顏料對涂層反射性能的影響

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無機混相顏料對涂層反射性能的影響

注: 因為是測試不同的顏料的調色方案,故此組實驗全部為純色樣品。


沈航( 福建建筑科學研究院,福州350002; 福建省綠色建筑技術重點實驗室,福州350002; 福建建工建材科技開發有限公司,福建閩侯350100)

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