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反射隔热多彩涂料的制备及性能探讨

来源:未知 作者:admin 时间:2018-05-22 点击:
导读:以现有纯色反射隔热涂层的制备工艺为基础,对水性多彩涂料进行改进,包括特殊颜、填料的使用及层结构的设计,讨论了基材处理、底涂、色点、颜料等诸多因素对涂层性能的影响,并讨论了改进罩面体系对多彩涂层的重要性; 经改进后的多彩仿石涂层体系被赋予了反射
反射隔热多彩涂料的制备及性能探讨
沈航( 福建建筑科学研究院,福州350002; 福建省绿色建筑技术重点实验室,福州350002; 福建建工建材科技开发有限公司,福建闽侯350100)

随着现代建筑装饰水平的不断提高,花岗岩干挂体系以其豪华的修饰性与浑厚庄重的装饰效果日益受到设计与施工单位的追捧,以其为基础的砂壁状建筑涂料( 真石漆) 也随之被大规模地开发与使用。但花岗岩作为重质材料会增加建筑主体载荷,存在一定的安全隐患,相较之下,真石漆具有轻质、色彩质感可控的优点,但其使用的彩砂是不可再生的,随开采储量减少必将影响其可持续使用性,且其色差是迄今为止较难解决的问题,对施工的严格要求与材料批次的一致性限制了其装饰效果的发挥。此外,花岗岩片材和真石漆用彩砂的生产、使用期间产生的废弃物处理过程都是高能耗过程,并会产生大量粉尘,污染环境; 为顺应低碳环保宏观政策的整体调控,新型仿花岗石类装饰材料———水性多彩涂料应需而生。
水性多彩涂料是以胶体与表面化学为理论,根据物理/化学反应的转变,将水性乳胶漆经离子包覆与凝胶化,分散至以清漆或乳液为连续相的体系中而获得的一种色彩多样、粒子大小可随意调节的喷涂饰面材料。由于不采用石料和彩砂,具有自质量轻、色彩可调、重复性好的优点,在环境友好的同时,兼具很好的装饰效果,近十年来受到了充分的重视和研究。如果结合建筑低碳节能的政策潮流,使用具有反射隔热性能的功能性材料来制备涂层体系,既可维持其高档装饰作用,又能达到节能减排的双重效果。此类涂料的研发和运用在国内外尚无文献报道,相应的最新节能涂料类标准也未对其做出明确规定,故具有良好的发展前景和研究价值。本研究在之前工作的基础上选用了国内已工业化量产、可大量采购用于生产的混相无机颜料或有机颜料及功能性填料进行漆品调配,并对成品漆的太阳光反射率/近红外反射率进行了测试与讨论,以期能完善反射隔热多彩涂料的研究和运用。
 
1 实验部分
1. 1 实验原料
镉红( JF - 40 ) 、钛锰棕( YB606 ) 、镍钛黄( YE609) : 湖南巨发科技有限公司; 铁铬棕( BR402) 、钛锰棕( YB606) 、铁铬黑( A2091) : 南京培蒙特科技有限公司; 金红石型二氧化钛( R219) : 中核华原钛白股份有限公司; 改性二氧化钛( Altiris 800) : HUNTSMAN;高岭土、重质碳酸钙、云母粉: 均为1 200目,福州新勇顺贸易有限公司; 纯丙乳液( BA201) : 北京东联化工有限公司; 硅丙乳液( 555) : 江苏李文甲化工有限公司; 有机硅树脂( 1306) : Wacker Chemie AG; 多彩保护胶体系( G30 - Q25 - A4) : 上海毅有实业有限公司; 消泡、增稠及流变助剂: 市售。
1. 2 实验及测试仪器
高速分散机: SDF400,上海众托实业有限公司;多彩漆喷枪: W77、871,ANEST - 岩田; 紫外/可见/近红外分光光度计: Lambda 950,Perkin Elmer; 红外光谱仪: Tensor 27,BRUKER; 涂层耐沾污试验机: QWX,天津精科材料试验机有限公司; 反射率仪: C84 - III,广州德满亿仪器有限公司。
1. 3 涂层制备与性能测试
1. 3. 1 彩色反射隔热涂料的制备
按表1 分别配置色浆、底漆、多彩漆及罩面漆。按GSB16 -1629 -2003 漆膜颜色标准样卡进行底漆的调色,调色完毕后加入流变助剂完善涂料的流变性能。
反射隔热涂料配方
注: 多彩面漆按m( 保护胶液) ∶ m( 基础漆) ∶ m( 连续相) =3. 5∶ 3. 5∶ 3配制,熟化,造粒后备用。
1. 3. 2 反射隔热多彩涂层样品制备
分别以铝合金板、PVC 板或硅酸钙板为被涂布基材,喷涂砂壁状质感层。待其完全干燥后,间隔6 h分2 次刷涂衬色底漆,用量为0. 35 kg /m2 ; 间隔6 h后,使用多彩面漆喷点,控制喷涂距离30 ~ 40 cm,压力0. 4 ~ 0. 6 MPa,用量0. 2 ~ 0. 5 kg /m2,喷点间隔6h 后滚涂罩面清漆,试件养护7 d 后待测。
1. 3. 3 太阳光/近红外反射率测试
从完成试件中每样抽取5 份样品,按GB /T235—2014《建筑反射隔热涂料》测定太阳光/近红外反射率、半球发射率及污染后太阳光反射比变化率,舍去与平均值偏差最大的2 组后,剩余的3 组数据求取平均值。
1. 3. 4 隔热温差测试
测温装置如图1 所示,照射端安装红外灯2 支( 型号GE 275R/IR/CL /E27,功率275 W) ,灯头中心与样板中心一一对应,灯底端距样板30 cm。样板2块均为铁制,分别涂刷普通多彩涂料与自制的反射隔热涂料。测试时,以室温为初始状态,用红外灯对2块样板同时进行辐照,每间隔30 s 对涂覆涂料的铁板背表面进行温度测试20 min,记录温度- 时间变化数据。
反射隔热性能测试设备
2 结果与讨论
2. 1 基材及底涂对涂层体系反射性能的影响
涂层体系的性能不仅取决于其本身的组成和结构,还与涂层所附基材及施工工艺相关。本研究使用同种反射隔热多彩涂料,在不同环境下进行涂层体系的制备并测试反射性能,结果如表2 所示。
基材性质对涂层反射性能影响
注: 多彩色漆,所选底色按色卡GSB16 - 1629 - 2003 中SM1 - 1473 色板调色,色点按质量构成为黑5%、白35%、浅灰60%,下同; 涂层涂装顺序自基材往面层依次为质感层、底漆、多彩色点,无罩面; NIR—近红外反射率; TSR—全谱反射率。
对比表2 中样品1、样品3、样品4 数据可以看出,相同的涂层体系在不同的基材上显示出不同的反射性能,按效果排序为PVC 板材> 铝合金板> 硅酸钙板,与基材本身的反射性能是一致的; 进一步对相同基材施以不同的前处理,亦能影响涂层的反射性能: 对比样品1 与样品2,在硅酸钙板上涂布白色底漆,可大幅提高涂层的反射性能,与之前的研究结果一致; 反之,涂布黑色底漆,即使在PVC 板上亦可观察到涂层反射性能下降,甚至低于硅酸钙板; 此外,基材的平整度也影响涂层体系的反射性能,对比样品4 与样品6 可以看出,在涂布沙壁状质感层后,由于表面的不平整使光线发生漫反射,将导致分光光度计采集的反射光波减少,从而体现出表观总反射率的下降。所以,产品与最终施工上墙成品的反射率差异,与施工工艺及环境密切相关。
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