首页 >> 金东律

环保型热反射涂料的发展前景环保型热反射涂料的发展前景


2022年10月18日

环保型热反射涂料的发展前景,环保型热反射涂料的发展前景

环保型热反射涂料的发展前景 何 睿  ( 湖南省岳阳市巴陵石油化工有限责任公司 , 414014)   摘要 : 介绍了硅酮树脂热反射涂料的制备、热反射率与颜填料的折光指数、选择及热反射涂 料的发展方向。关键词 : 环保 ; 热反射涂料 ; 发展前景 1  引 言 环境与健康是 21 世纪人类关注的最重要主题之一。随着人们环保意识的不断提高 , 环保标志正成为涂料市场上最有效的 “ 通行证 ” ; 随着世界气候变暖 , 气温逐年上升 , 建筑业、石油工业、运输业、兵器工业等迅速发展 , 要求使用反射绝热的新型涂料 , 以降低暴露在阳光辐射下装备的表面温度 , 阻止热传导 , 改善工作环境 , 提高安全性 [1] 目前 , 国外在热反射涂料的理论研究方面较完善 [2] , 已广泛应用于各领域。例如建筑物的屋顶和玻璃幕墙用反射绝热涂料 , 海上钻井平台、油罐、石油管道 , 运输业的汽车、火车、飞机表面 , 造船工业的船壳、甲板 ; 以及坦克、军舰、火箭、宇宙飞船等。硅酮树脂热反射涂料的使用可达到节约能源的效果 , 也可有效的保护被涂物体 , 而且安全无毒 , 对环境友好。由此可见 , 硅酮树脂热反射涂料具有广阔的市场前景。 2  热反射涂料的新技术 常见的隔热方法有采用隔热层、金属镀膜和热反射涂料等途径。热反射涂料有氧化铝粉反射涂料 , 但铝粉在太阳热波长区域内反射效率低 , 因为铝粉本身可传热 , 夏天在阳光的照射下 , 涂膜表面的温度可达 60 ℃ 以上 [3] ; 在相关专利技术文献报告中 , 中国专利公告 CN1030142 和 CN1204672 公开的白色隔热涂料配方 , 是以聚乙烯醇酸树脂、醇酸树脂和丙烯酸改性醇酸树脂为成膜物质 , 虽具有一定的隔热降温功效 , 但这三种树脂涂料需采用二甲苯等溶剂溶解 , 是环境的不友好涂料。若在物体表面镀一层 SiO 2 / Me 、 SnO 2 / Me 或 ZnS/ Me 等金属膜 [4] , 其隔热效果显著 , 但工艺复杂 , 容易受到工作环境和基材的局限 , 进而影响其效用和耐久性。近年来广大科研工作者在环保材料方面开展了大量研究工作 , 硅酮树脂材料因其具有抗渗、保色、耐高温、耐久、透气、耐老化、对紫外线和大气有良好的稳定性 , 等特点 , 已引起国内外广大科研工作者的特别关注 [5] , 太阳热反射涂料以硅酮树脂作基料 , 不污染环境 , 是一种生态环境材料。所以这种涂料愈来愈受到重视。 2 . 1  原料的选择 2 . 1 . 1 基料树脂的选择 用于绝热反射涂层的树脂对可见光和近红外光的吸收越小越好 , 通常要求树脂的透明度高 , 对光热的吸收率低。基料树脂一般选择水溶性化学反应树脂 , 水溶性化学反应树脂有 : 不含尿烷键的导热系数为 (17 ~ 25) × 10 -4 J/ (cm · s ·℃ ) 、比热是 0 . 2 ~ 0 . 4 的硅酮树脂 [5] ; 导热系数是 (13 ~ 25) × 10 -4 J/ (cm · s ·℃ ) 、比热是 0 . 2 ~ 0 . 4 的丙烯硅酮树脂 ; 导热系数是 (13 ~ 21) × 10 -4 J/ (cm · s ·℃ ) 、比热是 0 . 2 ~ 0 . 3 的丙烯酸树脂。总之 , 一般常用的涂料树脂都可以用。因此 , 硅酮树脂 [3] 、氨基甲酸乙酯树脂 ( 尿烷树脂 ) 、聚酯树脂、醇酸树脂、有机硅改性聚酯树脂、有机硅改性醇酸树脂、含氟树脂、丙烯酸树脂、丙烯硅酮树脂等都可用作热反射涂料的基料 , 只是要求树脂的透明度高 , 透光率在 80 % 以上 [2] 、对阳光能量的吸收率低 , 且尽量使树脂中少含 — C — O — C 、 >C = O 、 — OH 等吸能基团 [4] 。 近年来广大科技工作者在环保材料方面开展了大量工作 , 因硅酮树脂涂覆材料具有优良的抗水性、耐高温性、耐潮湿性 , 以及对臭氧、紫外线和大气的良好稳定性 , 而且具有溶于水、防锈性优良、无气味、无污染、防降解等优良性能。该类树 脂制作的涂料不含任何有机溶剂 , 对生态环境没有危害 , 对人类健康不产生负面影响 , 所以有人称该类涂料为 “ 环境友好涂料 ” 。该类树脂的触变性可以调节 , 有利于防止涂料的储存沉降 , 这种树脂的分子链结构中有特殊的结构单元 , 涂层在户外雨淋日晒的过程中 , 这种高分子树脂发生局部分子链断链 , 使涂层表面微粉化 , 经雨水冲刷后 , 又得到新鲜的涂层表面 , 使涂层总处于崭新状态 , 能保证涂层的高太阳热反射能力。 2 . 1 . 2 颜填料的选择 防锈底漆颜料的选择 : 一般热反射涂料选用铝粉底漆 , 考虑铝粉底漆的贮存稳定性不好 , 采用铁红、三聚磷酸铝、丹宁酸体系。 太阳光反射面漆颜料的选择 : 热反射涂层的主要指标 热反射率取决于颜料与树脂的折光指数以及涂层厚度。参照美国军标 [2] , 一般浅色涂料的反射率标准定在 75 % 以上 , 而深色涂料的反射率标准定在 50 % 以上。目前太阳光反射涂料在国内处于研制开发阶段 , 没有形成批量产品 [6] , 因此 , 查到的所有资料中显示 , 我国还没有建立相应的企标或国标。当树脂的折光指数以及涂层厚度一定的条件下 , 反射率取决于颜料的折光指数和纯度。 大家都知道太阳光线是由紫外线、可见光、近红外线组成 , 其能量合计是 2 926kJ/ m 2 。太阳光放射能量的分布 : 紫外线放射能量占总能量的 2 . 5%, 可见光占 44 . 3%, 近红外线占 53 % [3] ; 包含紫外线、可见光、近红外线的太阳能量波长区域是 (0 . 2 ~ 2 . 5) μ m [3] 。太阳热反射效率在波长为 (0 . 2 ~ 2 . 5) μ m 区域内最好 , 所以选择陶瓷作填料。 2 . 2  热反射率的影响因素 热反射率取决于颜料与树脂折光指数的比值、涂层厚度、颜料粒径、纯度以及涂料的颜料体积浓度 (PVC) 值。树脂的折光指数范围一般 1 . 45 ~ 1 . 50 [2] , 其中常用的醇酸树脂和环氧树脂的折光指数接近 1 . 48 ; 而含氟聚合物具有相对较低的折光指数 1 . 34 ~ 1 . 42 。可见选择不同的有机树脂 , 涂层的热反射效果不会发生显著的改变。热反射的强弱主要是用物质的折光指数来表征的 , 折光指数越大 , 对阳光的反射能力越强。热反射涂料的反射率还取决于涂料中颜填料的光学属性 ( 全反射和散射 ), 涂料中的颜填料主要以散射为主。颜填料的折光指数 n p 比树脂的折光指数 n r 可计算出颜填料对白光的散射能力 m, 即 m = n p / n r (1) 由式 (1) 可知 , 颜填料的折光指数与树脂的折光指数相差越大 , 对太阳光的反射能力越强。颜填料与树脂的这种折光指数的关系 , 与颜填料的遮盖力有一定的关联。显然 , 颜填料的遮盖力越强 , 散射热的能力越强。二氧化钛是遮盖力最好的颜填料 , 对白光的散射能力值达到 1 . 9 [7] ; 重晶石、滑石粉等是白色颜填料 , 散射能力值为 1 . 10 , 它们的散射光线能力弱 , 且不改变反射曲线的形状 , 但改变光线总量。因此可以将遮盖力作为选择热反射涂料用颜填料的依据。一旦颜填料选定后 , 颜填料的粒径对涂层的热反射性能起关键作用。 颜填料的折光指数 [3] : 二氧化钛为 2 . 80 ; 氧化锌为 2 . 20 ; 二氧化硅为 1 . 54 ; 氧化铝为 1 . 70 。 为了提高热反射效率 , 日本研制出了一种粒径在 1 μ m [3] 以下的陶瓷填料 ( 由二氧化钛、氧化锌、氧化镁、二氧化硅、氧化铝组成 ), 这种填料具有导热系数以及比热小的特点 , 将它使用于具有散热性、平滑性优良的面漆涂料树脂中 ; 使用于粘着性优良的底漆涂料树脂中 , 挥发溶剂非常少 , 可制成不容易污染、与环境友好、保持涂膜光滑的反射涂料。这种涂料可保持涂膜表面温度与室外温度大体接近的温度 , 将这种遮光隔热涂料涂刷在建筑物的屋顶上、外墙表面 , 可防止内部温度上升 , 降低了空调消耗费用。另外 , 因为涂膜表面光滑 , 不容易污染 , 可长期维持遮光隔热的效果。再就是底漆涂料具有太阳光反射性能 , 又是粘着性和防水性优良的涂料 , 可发挥长期维持涂膜的效果 , 在涂料业发展前景广阔。 反射太阳热的波长在 (0 . 2 ~ 2 . 5) μ m 的范围 , 反射效果最好 [3] 。将反射效率高的热反射陶瓷填料 , 通过高温烧结成粒子 , 在晶粒边界的界面 , 耐弯曲率不连续 , 太阳光容易错乱 , 所以粒径最好在 1 μ m 以下 , 粒径在 (0 . 2 ~ 0 . 5) μ m 是最为理想的。因为当反射热陶瓷填料的粒径在 (0 . 2 ~ 0 . 5) μ m 之间 , 就能够均匀分散于水溶性树脂内 , 涂刷后的涂膜面就很光滑。当反射热陶瓷填料的粒径较大时 , 涂膜凸凹不平 , 无光滑性 , 容易污染 , 导致涂膜表面 面温度上升 , 达不到降温的效果。 2 . 3  制备 将 35 份热反射陶瓷填料 ( 成分有 : 二氧化钛占 90 % 、氧化镁占 5% 、二氧化硅占 3% 、氧化铝占 2%) , 混合于 100 份硅酮树脂溶液中进行分散混合 , 制成分散溶液。将此溶液涂刷在厚度为 0 . 8mm 镀锌铁板 ( 或者白铁皮 ) 上 , 涂刷的涂膜厚度为 70 μ m [3] , 在常温下固化干燥 1h 样品就制成了。在此需要说明的是 : 热反射陶瓷填料与树脂的配比量是相对于 100 份的树脂 , 热反射陶瓷填料的量在 20 % ~ 200 % 最好。当热反射陶瓷填料的量不足 20 % 时 , 反射太阳热的性能差 , 但是 , 当热反射陶瓷填料的量超过 200 % 时 , 涂敷时的粘着性和耐冲击性等物性欠佳。要组成这种涂料 , 按照需要可使用防锈颜料、填充颜料、分散剂、粘度改良剂、表面平滑剂、沉降剂、紫外线吸收剂、分色防止剂等。作为着色剂 , 可任意配合各种有机以及无机系列的颜料 , 但基本的一条 , 绝不能混合有降低可见光范围内光反射率的着色剂。 3  热反射涂料的发展动态 为适应环境保护的需要 , 而且能保证在户外寿命过程中涂层的高热反射能力 , 理想的热反射涂料除了应具备折光指数大以外 , 还应该满足涂层有一定的厚度 , 而且粒径应在 1 μ m 以下 [3] ( 在 0 . 2 ~ 0 . 5 μ m 是最为理想 ) 、纯度高、性能长期稳定、耐候性强、价格低廉、形成涂层工艺简单、对环境无污染等条件。 目前 , 热反射涂料一般分为底漆、中涂漆和面漆三层 ( 即多层涂料体系的热反射涂料 ) 。底漆以防锈为目的 , 需遮盖力强 , 中涂漆是主要的反射隔热

广东柑桔

德州市打孔钳

贵州其他非金属矿物制品

黑龙江非机动车配件

江西爵士帽

相关阅读
最火张歆艺弄错血型多年网友喊话袁弘保护好女友秦杨言承旭蔡一杰治疗乐队龚柯允Rra

张歆艺弄错血型多年 友喊话袁弘保护好女友(图)0过载保护9:48:00中国中新1月6...

2024-03-20
最火麦子杰B面的第三首歌岁月流光温暖记忆方志友遵义田原俊彦叶文辉稻叶浩志Rra

麦子杰《B面的第三首歌》 岁月流光温暖记忆自麦子杰全新专辑《流光》问世...

2024-03-20
最火白日强硬背后电影局中影华夏齐护航二月里来雷蕾姜堰戴爱玲孙笑一Rra

《白日》强硬背后:电影局、中影、华夏齐护航[摘要]《白日焰火》正式国内...

2024-03-20
最火看完这个里约奥运女神合集今年的奥运你到底赵奎灿即墨叶世荣心微阿轮Rra

看完这个里约奥运女神合集,今年的奥运你到底看不看啊里约奥运会可算是要...

2024-03-20
最火净空法师预言中国将出现灾难烧饼歌里面预测简宗旭雷安娜诱导社王小恺秦基博Rra

净空法师预言中国将出现灾难,烧饼歌里面预测了什么净空法师预言中国将出...

2024-03-20
最火虽然金宇彬帅秀智美但编剧专注车祸绝症治不庞龙郭小霖沙河孙思怡林仙洲Rra

虽然金宇彬帅、秀智美,但编剧专注车祸、绝症、治不好你们造吗?盼星星盼...

2024-03-20
友情链接