环保型涂料的隔热保温性能研究及机理分析

发布时间：2020-08-29 13:01

　　 太阳作为地球能量的主要来源,为人们的生活和生产活动提供的巨大能量。但是在气候炎热的地区,太阳能量过度辐射会引起建筑物温度升高,空调制冷需求的增加导致能源消耗居高不下。为了减缓全球变暖和温室效应,对建筑物进行的隔热保温处理被认为是最为经济有效的举措之一。传统的隔热保温材料存在着需要厚层施用、侵占建筑物可用空间、吸水率大、易开裂等缺点,因而开发和研究新型高效的建筑隔热保温涂料就显得十分必要。针对这种情况,本文提出了一种新型水性环保型隔热保温涂料。以水性丙烯酸乳液作为成膜物质,选择金红石型钛白粉和绢云母粉作为颜料,选取五种不同粒径的空心玻璃微珠和SiO_2气凝胶作为隔热功能填料制备了隔热保温涂料。通过自制隔热测试装置考察了空心玻璃微珠粒径、添加量、不同空心玻璃微珠复配、涂层厚度对涂料隔热性能的影响。结果表明,当涂层厚度为0.25mm时,空心玻璃微珠以单一粒径添加、中值粒径为27.85μm的空心玻璃微珠添加质量分数10%的涂层具有最佳隔热性能,涂层平衡温度比空白马口铁板低16.1℃;五种空心玻璃微珠以1:1:1:1:1混合后添加质量分数为10%的涂层具有最佳隔热性能,涂层平衡温度比空白马口铁板低17.1℃。当涂层厚度为1.75mm时,中值粒径为27.85μm的空心玻璃微珠添加质量分数为10%的涂层具有最佳隔热性能,涂层平衡温度比空白马口铁板低17.9℃。制得的隔热保温涂料具有较好的弹性,可与基材较好粘结,避免裂缝的出现;同时具备较高的太阳光反射比和较低的热导率,用于建筑物可以有效降低建筑物外墙温度,实现显著的节能效果。采用ANSYS有限元软件对涂层的传热过程进行了模拟,并计算得到了涂层热导率模拟值,对比分析模拟值与实测值发现:隔热涂层的热导率模拟值随隔热填料填充体积分数的增加而减小,且大致呈线性关系。与实测值相比,当填充空心玻璃微珠时,2wt%添加量时空心玻璃微珠有限元模拟值大于实测值,最大误差为5.9%。
【学位单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ637
【部分图文】：

- 16 -能装置包括 275W 的红外灯、聚苯乙烯制成的隔热箱。测试试板采用 100mm×60mm×0.3mm 马口铁板，式涂布器涂覆到测试试板上，室温恒温干燥 7d，除膜厚度为 0.25mm 左右，并将只添加钛白粉未添加记为空白试板（BLANK），将未涂覆涂料的马口铁板通过测试平衡温度对涂层的隔热性能进行评价。测试聚苯乙烯泡沫板制作尺寸为 300mm×300mm×300mm酯粘结泡沫箱的接缝，以减少外界环境对箱内温度的 26（±1）℃恒定并关闭门窗减少空气对流以保证测的红外灯用来模拟太阳光，将红外灯置于待测试板正图 2-2 自制隔热装置图igure2-2 Self-made thermal insulation test device装置示意图(b)自制隔热装置实拍图

心玻璃微珠的微观形貌及粒度分析 图 3-1 为五种空心玻璃可知空心玻璃微珠为具有光滑表面的球体，因此其在涂料中且可以较为均匀地分散。图（a）可以看出 HGM1 粒径分布，HGM2 粒径比 HGM1 略大，且大小颗粒粒径呈现差异M3 中大粒径颗粒比 HGM2 多，且该空心玻璃微珠粒径差别HGM4 粒径较大且较好地保留了球型结构，但出现了部分以看出 HGM5 的粒径在五种空心玻璃微珠中最大，大小颗大，且出现较多微球破损。100um100um 100um HGM1(b) (c)(d) (f)bc）HGM3）HGM2

mix 比 HGM3 的粒径范围更广。2空心玻璃微珠的成分分析 空心玻璃微珠的能谱分析结果如璃微珠球壁元素组成如表 3-1 所示，空心玻璃微珠的球壁主素构成。1 10 100 100005101520H-mixHGM5HGM4HGM3HGM2hCnel/%aSize/umHGM1图 3-2 空心玻璃微珠粒径分布图Figure 3-2 Particle size distribution of hollow glass microspheres

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘国杰;刘杰;齐祥昭;刘丹;;建筑涂料节能减排一些研发与应用进展[J];中国涂料;2015年01期

2 赵石林;;建筑外墙节能隔热涂料的制备和应用[J];上海涂料;2014年09期

3 李世军;肖仁辉;靳涛;;几种隔热填料在水性涂料中的隔热性研究[J];山东科技大学学报(自然科学版);2014年04期

4 邱浩;;隔热保温材料在建筑涂料中的应用[J];中华建设;2014年06期

5 任晓琳;谢德龙;张心亚;;建筑外墙反射隔热涂料研究进展[J];现代化工;2014年05期

6 张军科;刘耀鹏;;建筑隔热涂料及其发展趋势[J];上海涂料;2012年12期

7 程颐;成时亮;;气凝胶材料及其在建筑节能领域的应用与探讨[J];建筑节能;2012年01期

8 王夏夏;王群英;熊君山;刘先国;;外墙反射隔热涂料的研制[J];涂料工业;2011年03期

9 李兆坚;侯军祥;张晓航;王云臣;刘松;;太阳辐射试验室建筑保温对空调负荷和能耗影响研究[J];应用基础与工程科学学报;2011年01期

10 陈明凤;彭红;谢厚礼;刘立军;;外墙隔热涂料的功能填料掺量优化[J];涂料工业;2010年08期

相关硕士学位论文 前3条

1 黄淑芬;水性纳米二氧化钛浆料及水性隔热涂料的制备与性能研究[D];华南理工大学;2014年

2 罗侃;建筑环保节能保温涂料研究与应用[D];江南大学;2008年

3 于明涛;硅酸盐系隔热涂料的配方设计及性能研究[D];湖南大学;2008年

本文编号：2808587