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水性納米隔熱涂料的研制,本文簡述了納米ATO漿料的制備過程
2019年12月30日    閱讀量:1125    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

玻璃耗能在整個建筑能耗中占的比例較大, 如何堵住這個漏洞, 是人們一直在研究的課題。為此有Low - E 玻璃、真空玻璃、貼膜玻璃、吸熱玻璃等節能玻璃問世, 其中涂膜玻璃是近幾年才興起的, 是在玻璃表面通過一定的工藝涂上一層透明隔熱涂料, 在滿足室內采光需要的同時(即有著較高的可見光透過率) , 又使玻璃具有一定的隔熱功能。太陽光的能量主要集中在可見光區和近紅外區涂料在線coatingol.com


此種玻璃涂料主要通過阻隔近紅外區較多的熱量來達到隔熱目的。


日本、韓國[ 1 ] , 特別是日本在透明隔熱涂料方面已經申請了較多專利[ 2- 5 ] 。國內近幾年也在進行透明隔熱涂料的研制和開發[ 6] , 本實驗室基于建筑玻璃節能性能改善的重要指標, 曾獨立配制成功了類似涂料,其遮陽系數達到0. 67, 可見光透過率為63. 1% [ 7] , 本文對此進一步改進。


其中的納米隔熱漿料是制備透明玻璃隔熱涂料的關鍵。國外納米粉體及納米隔熱漿料(如美國的N anophase)價格昂貴, 不利于降低成本及推廣, 本試驗采用國產原料獨立成功研發出納米隔熱漿料, 有利于推動隔熱涂料的進一步應用。


1 試驗

1. 1 納米漿料的制備

將ATO 粉加到去離子水中, 用磁力攪拌器進行攪拌, 攪拌過程中加入一定的分散劑、消泡劑等助劑, 然后用球磨機再進行分散, 分散過程中再加入, 然后得到穩定的納米ATO 漿料(固含量在10~ 30% 范圍內可調) , 然后用粒度分析儀分析納米漿料中顆粒的粒徑分布。分散良好的漿料其中的顆粒能在漿料中穩定存在, 處于一種準穩定狀態, 顆粒在體系中均勻分布, 往往能夠存放幾個月, 而分散不好的漿料, 其中的顆粒很容易相互碰撞聚團而沉降, 通常幾小時或者幾天就會沉降。圖1為未分散好的和分散好的ATO 漿料的對比示意圖。

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1. 2 隔熱涂料的合成

透明隔熱涂料是將隔熱劑加入到水性聚氨酯中,通過高速攪拌機或超聲波發生器將隔熱劑和透明樹脂混合均勻, 并加入適量穩定劑、流平劑等助劑, 使透明隔熱涂料能夠穩定儲存。通過刷涂或者噴涂等工藝手段將透明隔熱涂料涂于干凈玻璃表面, 涂料利用其自身的流平性在玻璃表面均勻流平。涂料在室溫下干燥成膜, 無需烘干。硬化后, 再用紫外光- 可見光- 紅外分光光度計對所制得的涂膜樣品進行透射率的測試, 根據測得的數據計算出涂膜玻璃對應的遮陽系數。


1. 3 試驗流程圖

圖2是試驗的整個流程圖。

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2 測試結果及分析

2. 1 納米漿料的粒度分析

用馬爾文納米粒度分析儀(型號: ZS Nano S) 對配制的納米漿料進行測試, 測得的平均粒徑為97nm。圖3為漿料的粒徑分布隨光強度的變化曲線圖, 從圖中可以看出有兩個峰, 第一個峰大約在10~ 30nm 的范圍內, 第二個峰大約在30~ 300nm 的范圍內。分散過程中產生了一些特別細的顆粒(第一個峰4. 7% ),大部分在第二個峰處( 95. 3% )。圖4為漿料粒徑分布隨粒子數的變化曲線圖, 從圖中可以看出絕大部分的納米粒子在100nm 以下, 其中數量最多的是17nm左右的, 占到了約30%。


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2. 2 光熱分析測試結果

本次試驗中配制的納米ATO 隔熱漿料固含量是20. 8%, 水性聚氨酯與漿料按不同配比(重量)配制隔熱涂料, 1#的為3 1, 濕膜厚度100um; 2#的為2 :1, 濕膜厚度100um; 3#的為1: 1, 濕膜厚度100um; 4# 的為2 :1, 濕膜厚度200um; 5# 為國外某公司的樣品(配比不詳), 濕膜厚度為100um。基片為5mm 透明白玻,用濕膜制備器進行涂膜, 濕膜利用其自身的流平性流平, 所以膜干燥后實際厚度小于其濕膜厚度。

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從表1、圖5中可以看出, 涂膜的玻璃透過率曲線明顯比未涂膜的白玻有大幅下降, 特別是近紅外區阻隔的較多, 1~ 3#中隨著隔熱漿料配比的增高, 在同樣厚度下遮陽系數逐漸下降。在同樣厚度的情況下, 國外樣品的遮陽系數為0. 79, 同1#、2# 的差不多。在配方一樣的情況下, 4#濕膜厚度為2#的一倍, 遮陽系數為0. 64, 較2#下降16. 9%, 是試驗中最好的。可以根據需要通過加大配制漿料的濃度, 增加涂膜厚度來進一步降低遮陽系數。


3 結論

成功制備了穩定的納米ATO 水性漿料, 并與水性聚氨酯配制成納米透明隔熱涂料。通過對涂膜玻璃進行光熱性能分析發現, 玻璃涂膜后節能效果較為明顯, 遮陽系數可以達到0. 64, 而可見光透過率仍較高為64. 94% , 比之前的工作[ 7] 有了進一步的提高。通過調節漿料在透明樹脂中的配比以及涂膜厚度, 可以根據需要調節遮陽系數。水性納米隔熱涂料涂環保高效, 施工方便, 價格較Low - E 玻璃、貼膜玻璃便宜, 性價比高, 因而有著良好的市場前景, 容易得到大范圍推廣。


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