水性多彩反射隔热涂料的研究

刘顺龙  张明星  瞿林川  何晨琦（杭州德尔福涂料有限公司）

摘要：本文主要介绍了水性多彩涂料在反射隔热性能方面的研究

关键词：多彩涂料、水性涂料、反射隔热

一：前言

水性多彩涂料具有花纹清晰、色彩典雅、形态逼真等特点，是一种具有艺术功能的环保型建筑涂料。近年来，在广大涂料同行的共同努力下，产品性能不断改进，通过大量的示范工程应用，该产品已逐步得到设计师和建设单位的广泛认可，市场占有率逐步提高，其已成为水性建筑涂料当中不可或缺的一部分。随着社会经济的发展，日益严重的能源短缺和坏境问题已受到社会的广泛关注，节能减排成为各行各业的急需解决的问题。建筑节能也日益受到国家的重视，随之也带来了建筑隔热保温涂料的应用热潮。为适应时代潮，开发一种即具有艺术功能又具有一定保温隔热效果的水性多彩涂料是必然的趋势。

太阳是地球热量的主要来源，太阳的热量是通过辐射的方式传到地球上来的热辐射大部分位于红外线区段，因此涂料的红外反射率对隔热性能起着重要作用。本质上，实现隔热是阻断热的3种传递方式：热传导、对流、热辐射。隔热涂料按隔热机理的不同主要分为(无机)阻隔型隔热涂料、反射型建筑隔热涂料、辐射隔热涂料三类。而反射隔热涂料，则是利用涂膜对光和热的高反射作用使太阳照射到涂膜上的大部分能量得到反射，而不是被涂膜吸收，同时，这类涂膜本身的导热系数小，阻止了热量通过涂膜的传导。利用反射隔热原理，通过配方设计，在水性多彩涂料中引入功能性填料，以反射隔热涂料做为底色，制得的水性多彩涂料既具有仿石材的效果，又具有一定的保温隔热性。

二：实验部分

2.1试验原料

纯丙弹性乳液、硅丙乳液、钛白粉（金红石型）、803红外反射粉、空心玻璃微珠、保护胶粉、各种助剂等。

2.2试验仪器

高速分散机、电子称、旋转粘度计、反射隔热测试仪（自制）、温度计、红外线测温仪、水性多彩喷枪。

2.3基本配方

（1）基础漆配方

1  水             450~500

     2  纤维素         8

     3  杀菌剂         2

     4  分散润湿剂     4

     5  消泡剂         3

     6  钛白粉         20

     8  高岭土         0~140

     7  功能性填料     0~140

     8  纯丙弹性乳液   120~300

     9  硅丙乳液       0~180

     10 成膜助剂       0~9

共计              1000

（2）成漆配方

 1  硅丙乳液       250 

     2  成膜助剂       10

     3  丙二醇         15

     4  保护胶溶液     380 

     5  各色彩点       350

     6  增稠剂适量

（3）多彩反射隔热涂料底色配方见表1

表1 水性多彩反射隔热涂料底色基本配方

材料名称	质量（g）
水	220
分散剂	5
润湿剂	1.5
消泡剂	3
防腐剂	1.5
3万纤维素	1.5
TiO2(金)	150
功能性填料	0~140
1250目重钙	60~140
弹性乳液	260
硅丙乳液	120
乙二醇	16
成膜助剂	8
PH调节剂	1.5
流平剂	1～2
增稠剂	2～6

 

（4）制备工艺

按照配方量称好材料，加入保护胶溶液，搅拌过程中依次加入色漆、乳液、成膜助剂、丙二醇，之后加入增稠剂调整粘度（72~75ku）以及点子大小。

（5）功能性填料的选择

我们选择了几种常规粉体颜填料，通过傅里叶光谱测试它们的红外反射状态。

·日本R-1型金红石型钛白粉

·杜邦CR808钛白粉

·沉淀硫酸钡

·超细硫酸钡

·超细滑石粉

·325目云母粉

·空心玻璃微珠

 

·日本R-1型金红石型钛白粉

红外反射率光谱图

·杜邦CR808钛白粉红外反射率光谱图

·803型红外反射粉红外反射率光谱图

·沉淀硫酸钡

·超细硫酸钡

 

·超细滑石粉

·325目云母粉

·空心玻璃微珠

从以上几种粉体的红外光谱图上可以看出：金红石钛白粉、 803红外反射粉，在500nm—2500nm波段都表现出较高的反射率。803红外反射粉优于空心玻化微珠，所以本实验中多彩及其多彩底色都选用803型红外反射粉。

803热反射隔热粉，是高反射涂料中的热反射功能材料：纳米级钛荃基隔热粉。该粉体是由纳米级酞酸酯与纳米级累托粉提出物和复合体。这种复合物对阳光中的红外及远红外波段具有高反射率。在加工过程中，由于有亲水性荃基团对它进行了表面包覆，使它能适用于水性隔热涂料，也适用于油性隔热涂料。

（6）测试装置

根据标准JG/T 235-2008«建筑反射隔热涂料»中，测温箱的制作尺寸，自制了隔热温差测试装置（如图1），内部空腔为300*300*300mm,用35 mm厚XPS聚苯板，箱顶上方300 mm处固定一个250W的碘钨灯。测量箱体内部的温度。

 

			热源

 

 

 

图1  自制的测隔热装置

（7）测试样板制作

以上述配方为基本，为了方便操作，将红外反射粉用量调整为0、50、80、100、120、140，增加红外反射粉时相应减少多彩基础漆中高岭土及底色涂料中重钙粉的用量，固定钛白粉不变。将所得不同含量的底色涂料用100µｍ线棒在水泥板上制膜，二遍，在室内养护七天,之后喷涂相应添加红外反射粉浅色水性多彩涂料一遍、室内养护七天。

（8）检测方法

基本按照JG/T 235-2008中隔热温差的检测步骤进行。

三：结果与讨论

3.1基料的选择

很多论文中已对基料的选择进行详细的描述，本文不再重复，选择弹性纯丙乳液和硅丙乳液搭配。

3.2红外反射粉的用量

将红外反射粉的用量为0.、50、80、100、120、140的多彩涂料及配套底色制备成板养护好后，至于装置上测量器反射隔热效果。见表2 

表2  不同红外反射粉用量的隔热效果

从图中可以看出，红外反射粉用量增加后，隔热温差逐步增大，当用量达10%以上时，上升并不明显，说明当红外反射粉用量达到一定量时，其在漆膜中形成较密的红外反射膜，继续增加时效果增加不明显，而成本增加较多。所以将红外反射粉用量添加至10%较为合适。

3.3底色涂抹厚度的影响

用10%的隔热粉，重新打配方后，制湿膜厚度为50、100、150、200、250µｍ，干燥后喷涂浅色水性多彩，然后测量隔热效果，见表3

表3  不同湿膜厚度的隔热涂料隔热效果

从表 3可以看出，随着底色漆膜厚度的增加，温差越来越大，当超过200µｍ湿膜厚时，增加并不明显。说明红外反射粉在此厚度时漆膜中形成了很好的辐射层。

3.4涂料的性能

因水性多彩反射隔热涂料用于外墙，除反射隔热性以外，还要求其有很好的耐候性和一定的弹性，不会因墙体的细裂纹而开裂，保持漆膜的完整性。同时也要有很好的耐粘污性，不会因粘污了表面造成吸热性增加，降低反射隔热的效果。检测后其主要指标见表4

表4  水性多彩反射隔热涂料的主要技术指标

从表4中看出，多彩涂料色点颜色的深浅对其反射隔热效果有比较大的影响，因此，色浆的选择与用量对其保温隔热性能影响较为明显。

四：结论

利用反射隔热原理，在水性多彩涂料及其底色中引入803型红外反射粉这种类型的功能性填料，制得的水性多彩涂料既具有仿石材的效果，又具有一定的保温隔热性。