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水性纳米隔热涂料的研制,本文简述了纳米ATO浆料的制备过程
2019年12月30日    阅读量:1045    新闻来源:中国牛涂网-涂料,化工,机械,建材,行业资讯门户网站  |  投稿

玻璃耗能在整个建筑能耗中占的比例较大, 如何堵住这个漏洞, 是人们一直在研究的课题。为此有Low - E 玻璃、真空玻璃、贴膜玻璃、吸热玻璃等节能玻璃问世, 其中涂膜玻璃是近几年才兴起的, 是在玻璃表面通过一定的工艺涂上一层透明隔热涂料, 在满足室内采光需要的同时(即有着较高的可见光透过率) , 又使玻璃具有一定的隔热功能。太阳光的能量主要集中在可见光区和近红外区涂料在线coatingol.com


此种玻璃涂料主要通过阻隔近红外区较多的热量来达到隔热目的。


日本、韩国[ 1 ] , 特别是日本在透明隔热涂料方面已经申请了较多专利[ 2- 5 ] 。国内近几年也在进行透明隔热涂料的研制和开发[ 6] , 本实验室基于建筑玻璃节能性能改善的重要指标, 曾独立配制成功了类似涂料,其遮阳系数达到0. 67, 可见光透过率为63. 1% [ 7] , 本文对此进一步改进。


其中的纳米隔热浆料是制备透明玻璃隔热涂料的关键。国外纳米粉体及纳米隔热浆料(如美国的N anophase)价格昂贵, 不利于降低成本及推广, 本试验采用国产原料独立成功研发出纳米隔热浆料, 有利于推动隔热涂料的进一步应用。


1 试验

1. 1 纳米浆料的制备

将ATO 粉加到去离子水中, 用磁力搅拌器进行搅拌, 搅拌过程中加入一定的分散剂、消泡剂等助剂, 然后用球磨机再进行分散, 分散过程中再加入, 然后得到稳定的纳米ATO 浆料(固含量在10~ 30% 范围内可调) , 然后用粒度分析仪分析纳米浆料中颗粒的粒径分布。分散良好的浆料其中的颗粒能在浆料中稳定存在, 处于一种准稳定状态, 颗粒在体系中均匀分布, 往往能够存放几个月, 而分散不好的浆料, 其中的颗粒很容易相互碰撞聚团而沉降, 通常几小时或者几天就会沉降。图1为未分散好的和分散好的ATO 浆料的对比示意图。

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1. 2 隔热涂料的合成

透明隔热涂料是将隔热剂加入到水性聚氨酯中,通过高速搅拌机或超声波发生器将隔热剂和透明树脂混合均匀, 并加入适量稳定剂、流平剂等助剂, 使透明隔热涂料能够稳定储存。通过刷涂或者喷涂等工艺手段将透明隔热涂料涂于干净玻璃表面, 涂料利用其自身的流平性在玻璃表面均匀流平。涂料在室温下干燥成膜, 无需烘干。硬化后, 再用紫外光- 可见光- 红外分光光度计对所制得的涂膜样品进行透射率的测试, 根据测得的数据计算出涂膜玻璃对应的遮阳系数。


1. 3 试验流程图

图2是试验的整个流程图。

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2 测试结果及分析

2. 1 纳米浆料的粒度分析

用马尔文纳米粒度分析仪(型号: ZS Nano S) 对配制的纳米浆料进行测试, 测得的平均粒径为97nm。图3为浆料的粒径分布随光强度的变化曲线图, 从图中可以看出有两个峰, 第一个峰大约在10~ 30nm 的范围内, 第二个峰大约在30~ 300nm 的范围内。分散过程中产生了一些特别细的颗粒(第一个峰4. 7% ),大部分在第二个峰处( 95. 3% )。图4为浆料粒径分布随粒子数的变化曲线图, 从图中可以看出绝大部分的纳米粒子在100nm 以下, 其中数量最多的是17nm左右的, 占到了约30%。


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2. 2 光热分析测试结果

本次试验中配制的纳米ATO 隔热浆料固含量是20. 8%, 水性聚氨酯与浆料按不同配比(重量)配制隔热涂料, 1#的为3 1, 湿膜厚度100um; 2#的为2 :1, 湿膜厚度100um; 3#的为1: 1, 湿膜厚度100um; 4# 的为2 :1, 湿膜厚度200um; 5# 为国外某公司的样品(配比不详), 湿膜厚度为100um。基片为5mm 透明白玻,用湿膜制备器进行涂膜, 湿膜利用其自身的流平性流平, 所以膜干燥后实际厚度小于其湿膜厚度。

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从表1、图5中可以看出, 涂膜的玻璃透过率曲线明显比未涂膜的白玻有大幅下降, 特别是近红外区阻隔的较多, 1~ 3#中随着隔热浆料配比的增高, 在同样厚度下遮阳系数逐渐下降。在同样厚度的情况下, 国外样品的遮阳系数为0. 79, 同1#、2# 的差不多。在配方一样的情况下, 4#湿膜厚度为2#的一倍, 遮阳系数为0. 64, 较2#下降16. 9%, 是试验中最好的。可以根据需要通过加大配制浆料的浓度, 增加涂膜厚度来进一步降低遮阳系数。


3 结论

成功制备了稳定的纳米ATO 水性浆料, 并与水性聚氨酯配制成纳米透明隔热涂料。通过对涂膜玻璃进行光热性能分析发现, 玻璃涂膜后节能效果较为明显, 遮阳系数可以达到0. 64, 而可见光透过率仍较高为64. 94% , 比之前的工作[ 7] 有了进一步的提高。通过调节浆料在透明树脂中的配比以及涂膜厚度, 可以根据需要调节遮阳系数。水性纳米隔热涂料涂环保高效, 施工方便, 价格较Low - E 玻璃、贴膜玻璃便宜, 性价比高, 因而有着良好的市场前景, 容易得到大范围推广。


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