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灰色系反射隔热涂料的研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-04-27  浏览次数:2053
中国新型涂料网讯:
灰色系反射隔热涂料的研究
沈志明1,2,李安宁1,2,李晴1,2,李娟1,2,殷蕾1(1.江苏丰彩新型建材有限公司,江苏南京2111002.江苏省既有建筑绿色化改造工程技术研究中心,江苏南京211100)
       近年来,建筑节能受到政府和广大人们的重视,通过在建筑物表面涂敷1层反射隔热涂料,可以有效的将太阳光中90%以上的热量反射出去,从而降低传入到室内的热量,大大降低空调使用率。目前关于反射隔热涂料的研究文章大多针对白色系反射隔热涂料, 然而白色建筑仅占20%左右,不能满足人们对灰色及彩色反射隔热外墙建筑的大量需求。本文利用三原色原理,通过筛选不同种类反射红外波长的色浆并复配出黑色色浆,研究了互补黑色色浆含量对反射隔热涂料的明度值及其反射隔热涂料性能的影响,并与进口反射红外颜料进行隔热性能对比分析,对灰色反射隔热涂料研究具有一定的促进作用。
1 实验部分
实验的主要原料:丙烯酸弹性乳液,颜填料(金红石型钛白粉,陶瓷粉,云母粉),润湿剂,分散剂,增稠剂,消泡剂,成膜助剂,水等,如表1所示;实验仪器如表2。
反射隔热弹性涂料主要实验原材料
灰色系反射隔热涂料的研究
实验设备与仪器
1.1 实验仪器与设备
1.2 涂料的制备
涂料的基础配方如表3。
       (1)白色基础反射隔热涂料的制备
       依次将水、润湿剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、PH调节剂依次加入塑料搅拌杯中,搅拌5min~10min至均匀;在上述均匀溶液中,依次加入颜填料(金红石钛白粉,陶瓷粉,云母粉),在1200r/min~5000r/min的转速下高速搅拌20min~30min获得分散体系;调节转子的转速为800r/min~1200r/min,在上述分散体系中, 加入弹性丙烯酸乳液, 搅拌时间为15min~20min;调节转子的转速为250r/min~400r/min,加入防霉剂、增稠剂、继续搅拌10min~15min即获得白色反射隔热弹性涂料。
灰色系反射隔热涂料的研究
反射隔热涂料基础配方
      (2) 调色反射隔热涂料的制备
       称取一定量的互补色浆加入到上述基础涂料中, 调节转子转速为800 r/min,搅拌时间为20min,通过斯托默粘度计检测粘度并控制在90±2KU。
2 结果与讨论
2.1 不同种类的色浆互补出的黑色浆对涂料的太阳反射性能影响
       实验中,基于上述白色反射隔热涂料基础配方,通过调节不同种类色浆互补出黑色色浆以制备反射隔热涂料,试验中调节各种色浆的比例并控制其涂料的明度值基本一致,检测互补黑色色浆的太阳反射性能。实验结果如表4。
灰色系反射隔热涂料的研究
不同种类色浆互补黑色色浆的太阳反射性能
       从表4中可以看出,单独采用铁黑及炭黑色浆对涂料的太阳反射比很小, 采用红外反射铬铁黑颜料所制备的涂料具有一定反射太阳光能力, 由于颜料自身在红外线波段相比与铁黑和炭黑具有较高的反射能力, 而利用三原色互补出的黑色色浆对涂料的太阳反射比具有明显的提高作用,可能是因为铁红,铁黄,群青,酞青蓝等色浆在红外线波段780nm~2500nm具有较强的反射能力,不同颜料的反射光谱相互叠加,提升了整体的互补黑色浆对太阳光反射的能力,通过筛选1号铁红+铁黄+群青获得最佳的太阳反射比。
2.2 互补黑色色浆的含量对涂料反射性能的影响
       反射隔热涂料明度值与黑色浆的含量成反比关系,明度值越高,黑色浆含量越少,根据最近标准JG/T235-2014规定了不同明度值下反射隔热涂料的太阳反射比的最低值。
       在实验中, 我们通过调整铁红+铁黄+群青互补黑色浆在涂料中的比例分别为0.1%,0.5%,1%,3%,5%时, 获得了一系列反射隔热涂料明度值, 并依此获得涂料的反射性能情况如表5。
灰色系反射隔热涂料的研究
不同明度值的反射隔热涂料性能
       从表5中可以看得出红+黄+蓝互补黑色浆在涂料比例不断增加,涂料的明度值逐渐降低,太阳反射比也同样发生降低,涂料的反射性能与色浆的添加量呈反比,近红外反射比也发生一定的降低,在明度值很低的情况下,仍然具有较高的反射红外线的能力,这与普通炭黑,铁黑颜料相比具有较高的反射隔热性能。
2.3 互补黑色反射隔热涂料的隔热性能
        涂料的隔热性能依据标准JG/T235-2008中隔热温差的试验装置进行实验,对比1号市售普通铁黑色,2号进口反射红外色浆及3号自制互补色浆进行隔热温差试验,试验检测背板的温度。实验中保证所制备的涂料的明度值均为36。试验结果如图1和图2所示。
灰色系反射隔热涂料的研究
       不同色浆制备的反射隔热涂料隔热性能,不同黑色浆对反射隔热涂料太阳反射率的影响
       从图1中可以看出,1号市售普通铁黑色浆所制备的隔热涂料,隔热效果较差,在模拟红外灯的照射下,样品的背板温度接近60℃, 而3号进口反射红外色浆所制备的涂料,隔热效果突出,温度接近45℃,采用自制的红黄蓝互补黑色浆进行调色的2号样品获得最好的隔热效果,样板背板温度仅为42℃。市售普通铁黑色浆对光谱全吸收,因此背板吸热较多。3号样品为进口反射红外色浆反射率情况,进口反射红外色浆在成分上是由单一的铬铁黑尖晶石晶型, 仅对红外波段的光线具有较高的反射, 从数据可以看出所制备的涂料仅在1200nm~2500nm之间具有较高的反射红外能力,但是在此区间的太阳光谱的能量分布情况却远远弱于可见光区域420nm~780nm及近红外780nm~1200nm区间的热量分布情况。而自制2号互补黑色浆,通过对红黄蓝色浆在太阳光下对光谱进行叠加反射, 图2所示为2号样品在可见光区域420nm~780nm及近红外780nm~1200nm获得较高的太阳反射率,而这光谱区间为太阳光谱热量最高的区域,整体提升了红,黄,蓝色浆反射太阳光波段的能力,特别在太阳热量分布区间较多的红外光波段具有较高的反射能力,因此隔热效果最好。
2.4 互补黑色反射隔热涂料的基本性能检测
       按照国家标准JG/T235-2014《建筑反射隔热涂料》进行涂料检测,送检结果如表6,实验结果均通过项目考核指标。
灰色系反射隔热涂料的研究
反射隔热弹性涂料基本性能
3 结论
        通过筛选不同厂家色浆互补出黑色浆并与市售普通黑色浆及进口红外反射色浆进行反射隔热涂料的性能对比,铁红+铁黄+群青获得优异的性能。红+黄+蓝互补黑色浆在涂料比例不断增加,涂料的明度值逐渐降低。但其在明度值很低的情况下相比进口红外反射铬铁黑色浆, 仍然具有较高的反射红外线的能力, 当明度值为36时, 太阳反射比为0.386,近红外发射比为0.672,其隔热效果优异于市售普通黑色色浆及进口红外反射黑色浆。
 
 
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