丙烯酸酯反射隔热涂料制备与性能研究
发布时间：2021-08-23 15:29
随着经济的不断发展和人们生活水平的逐步提升,全球能源需求量正在逐年增长,节能减排也成为社会持续发展的必由之路,其中,建筑节能是节能减排的一项重要措施。近年来,基于建筑外围护结构的保温隔热节能技术得到了较快的发展与应用,其中反射隔热涂料以其较优异的隔热性能和易施工特点得到越来越多的关注和应用。为了解决钢结构工业厂房屋顶隔热问题,本论文首先在丙烯酸酯乳液基料基础上研制了一种隔热性能较好的白色反射隔热涂料,并在此基础上尝试开发彩色反射隔热涂料,以丰富人们对反射隔热涂料的选择需求。本文以丙烯酸酯乳液作为树脂基料,钛白粉、中空玻璃微珠、中空陶瓷微球作为功能性颜填料制备了一种白色反射隔热涂料。实验采用红外光谱议、紫外可见近红外分光光度计、导热系数仪、自行搭建的隔热检测设备,以及参照相关国家标准对纯丙、硅丙和苯丙三种乳液的结构和涂膜基本性能,涂料涂膜的隔热性能和基本性能进行了测试与分析,结果显示,纯丙乳液及其制备的涂料在涂膜硬度、附着力、干燥速率和隔热效果等方面的表现均优于硅丙和苯丙乳液,适合作为反射隔热涂料的乳液基料,且质量分数为20%时隔热效果最佳,隔热温差可达5.1℃。采用沉降法考察了不同分散...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太阳辐射形式及反射隔热涂料的隔热机理Figure1.1Theformofsolarradiationandthermalinsulationmechanismofreflective
湖北工业大学硕士学位论文3太阳辐射到达地表时的辐射光谱主要分布在3个光谱区：紫外区（280~380nm），约占太阳能量的4%；可见光区（380~780nm），约占太阳能量的43%；近红外区（780~2500nm），约占太阳能量的53%，即太阳辐射约96%的能量集中在波长为380~2500nm的可见光区和近红外区[8,9]。图1.2地表太阳辐射光谱Figure1.2Thespectrumofsurfacesolarradiation在屋顶表面涂布反射隔热涂料，能够增加屋顶表面反射率，较好地阻隔屋顶对太阳福射的吸收作用，有效降低确定表面温度，从源头上减少热量的传入，有效抑制太阳福射对表面的加热作用。对于反射隔热涂料而言，其热反射作用机理有镜面反射和背散射两种方式[10]。但在实际应用中，镜面反射涂层表面沾污后，会严重影响涂层的反射能力；另外，镜面反射涂层还存在光污染的问题，且存在辐射率较低的问题。因此镜面反射大多应用于透明的玻璃幕墙涂层上。相比镜面反射，采用背散射原理的反射涂层更适合应用在屋顶或墙体反射涂层中，其反射性能主要依赖涂料中折射率较高的颜填料。涂层中的颜填料粒子对入射光线造成散射时，会产生漫反射，这一过程可以实现涂层对入射光的反射，填料对太阳光的散射能力取决于填料和涂层基料的相对折射率，即：S=np/nr(1.1)其中，S为相对折射率（也称散射系数），np为颜填料的折射率，nr为涂层基料的折射率。根据Mie散射理论，相对折射率越大，单个粒子的背散射能力越强[11]。如金红石型TiO2粒子的散射，根据球状金红石型TiO2粒子理论散射强度随角度变
湖北工业大学硕士学位论文4化的极图，如图1.3所示，（a）图散射粒子相对折射率较小，而（b）图散射粒子相对折射率较大；当相对折射率由小变大时，背向半球散射光强度增大，即光线更多地向入射方向散射，从而具有较好的漫反射性能[12]。图1.3球状金红石型TiO2粒子理论散射强度随角度变化的极图[11]Figure1.3PolardiagramoftheoreticalscatteringintensityofsphericalrutileTiO2particlesasafunctionofangle[11]图1.4TiO2在多孔材料中可能的存在方式[10]Figure1.4PossibleexistenceofTiO2inporousmaterials[10]Mie散射理论是针对单个球形粒子对电磁波散射的理论，其前提假设为：粒子随机分布且彼此相距很远，粒子对光的散射独立发生。而涂料涂层体系中，颜填料粒子堆积密度很大，并且粒子形态不一定是严格的球形，各个粒子散射相互影响；因此，Mie散射理论在涂料涂层中应用时存在一定局限性。尽管如此，Levinsom等人[13]的研究仍然表明，利用相对折射率指标来选择反射隔热涂料用颜填料时仍然具有指导意义，即高相对折射率的涂层体系仍然可以得到较好的太阳光反射效果。同时也有研究[14]表明，在涂层中引入微孔可以适度提高体系的相对折射率，尤其是树脂体系中还存在TiO2时，两者对提高体系的光散射能力有一定协同作用。William[12]针对二者的协同作用还做了系统的研究，提出了六种TiO2和微孔
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu2+、Tb3+共掺杂BaZrO3高近红外反射颜料的制备及其性能研究[J]. 张少丹,包维维,马海萍. 无机材料学报. 2019(06)
[2]分散剂在涂料中的应用[J]. 于国玲,王学克. 中国涂料. 2018(12)
[3]建筑节能隔热涂料的性能分类及发展方向[J]. 刘悦. 墙材革新与建筑节能. 2018(10)
[4]节能性建筑涂料的节能原理及研究现状[J]. 刘兴勤,石勤. 中国建材科技. 2018(04)
[5]世界隔热涂料对比[J]. 王加. 现代涂料与涂装. 2018(07)
[6]建筑反射隔热涂料隔热机理及性能试验研究[J]. 陈东平,余恒鹏,曾洵,高杨. 四川建筑科学研究. 2018(01)
[7]建筑用热反射隔热涂料的研究进展[J]. 王德永,黄小珂. 建筑技术开发. 2018(04)
[8]太阳热反射隔热彩色涂料的制备及隔热性能[J]. 杨光,邓安仲,陈静波. 表面技术. 2017(11)
[9]保温隔热建筑涂料的研究进展[J]. 罗兰,王澍,王健,王丽,杨昊天,张舟,刘飞. 化工新型材料. 2017(11)
[10]新形势下隔热节能涂覆材料的研究与展望[J]. 王鹰,郭雯静,商文贤. 中国战略新兴产业. 2017(12)
博士论文
[1]新型聚氨酯缔合增稠剂的制备与流变学行为[D]. 彭军.华南理工大学 2014
[2]功能性隔热填料的制备及其在反射型隔热涂层中的应用[D]. 蔡伟炜.浙江大学 2014
硕士论文
[1]掺杂钼酸铋高近红外反射颜料的制备与性能研究[D]. 何峰.华南理工大学 2019
[2]掺杂二氧化钛近红外高反射节能颜料的制备与性能研究[D]. 张腾飞.华南理工大学 2018
[3]颜填料的特性及其对隔热涂料性能的影响[D]. 刘立立.武汉科技大学 2015
[4]自交联含氟丙烯酸酯乳液的合成与水性隔热涂料的制备及其性能研究[D]. 吴雅露.华南理工大学 2015
[5]建筑用反射隔热涂料节能效果研究[D]. 冯梦萍.浙江大学 2015
[6]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]. 黄淑芬.华南理工大学 2014
[7]羧酸盐高分子分散剂的合成与应用[D]. 卢翼君.上海师范大学 2014
[8]高近红外反射率无机颜料的制备及其性能研究[D]. 赵敏春.南京理工大学 2014
[9]太阳热反射隔热涂料的研究[D]. 孙明杰.北京化工大学 2010
本文编号：3358127
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太阳辐射形式及反射隔热涂料的隔热机理Figure1.1Theformofsolarradiationandthermalinsulationmechanismofreflective
湖北工业大学硕士学位论文3太阳辐射到达地表时的辐射光谱主要分布在3个光谱区：紫外区（280~380nm），约占太阳能量的4%；可见光区（380~780nm），约占太阳能量的43%；近红外区（780~2500nm），约占太阳能量的53%，即太阳辐射约96%的能量集中在波长为380~2500nm的可见光区和近红外区[8,9]。图1.2地表太阳辐射光谱Figure1.2Thespectrumofsurfacesolarradiation在屋顶表面涂布反射隔热涂料，能够增加屋顶表面反射率，较好地阻隔屋顶对太阳福射的吸收作用，有效降低确定表面温度，从源头上减少热量的传入，有效抑制太阳福射对表面的加热作用。对于反射隔热涂料而言，其热反射作用机理有镜面反射和背散射两种方式[10]。但在实际应用中，镜面反射涂层表面沾污后，会严重影响涂层的反射能力；另外，镜面反射涂层还存在光污染的问题，且存在辐射率较低的问题。因此镜面反射大多应用于透明的玻璃幕墙涂层上。相比镜面反射，采用背散射原理的反射涂层更适合应用在屋顶或墙体反射涂层中，其反射性能主要依赖涂料中折射率较高的颜填料。涂层中的颜填料粒子对入射光线造成散射时，会产生漫反射，这一过程可以实现涂层对入射光的反射，填料对太阳光的散射能力取决于填料和涂层基料的相对折射率，即：S=np/nr(1.1)其中，S为相对折射率（也称散射系数），np为颜填料的折射率，nr为涂层基料的折射率。根据Mie散射理论，相对折射率越大，单个粒子的背散射能力越强[11]。如金红石型TiO2粒子的散射，根据球状金红石型TiO2粒子理论散射强度随角度变
湖北工业大学硕士学位论文4化的极图，如图1.3所示，（a）图散射粒子相对折射率较小，而（b）图散射粒子相对折射率较大；当相对折射率由小变大时，背向半球散射光强度增大，即光线更多地向入射方向散射，从而具有较好的漫反射性能[12]。图1.3球状金红石型TiO2粒子理论散射强度随角度变化的极图[11]Figure1.3PolardiagramoftheoreticalscatteringintensityofsphericalrutileTiO2particlesasafunctionofangle[11]图1.4TiO2在多孔材料中可能的存在方式[10]Figure1.4PossibleexistenceofTiO2inporousmaterials[10]Mie散射理论是针对单个球形粒子对电磁波散射的理论，其前提假设为：粒子随机分布且彼此相距很远，粒子对光的散射独立发生。而涂料涂层体系中，颜填料粒子堆积密度很大，并且粒子形态不一定是严格的球形，各个粒子散射相互影响；因此，Mie散射理论在涂料涂层中应用时存在一定局限性。尽管如此，Levinsom等人[13]的研究仍然表明，利用相对折射率指标来选择反射隔热涂料用颜填料时仍然具有指导意义，即高相对折射率的涂层体系仍然可以得到较好的太阳光反射效果。同时也有研究[14]表明，在涂层中引入微孔可以适度提高体系的相对折射率，尤其是树脂体系中还存在TiO2时，两者对提高体系的光散射能力有一定协同作用。William[12]针对二者的协同作用还做了系统的研究，提出了六种TiO2和微孔
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu2+、Tb3+共掺杂BaZrO3高近红外反射颜料的制备及其性能研究[J]. 张少丹,包维维,马海萍. 无机材料学报. 2019(06)
[2]分散剂在涂料中的应用[J]. 于国玲,王学克. 中国涂料. 2018(12)
[3]建筑节能隔热涂料的性能分类及发展方向[J]. 刘悦. 墙材革新与建筑节能. 2018(10)
[4]节能性建筑涂料的节能原理及研究现状[J]. 刘兴勤,石勤. 中国建材科技. 2018(04)
[5]世界隔热涂料对比[J]. 王加. 现代涂料与涂装. 2018(07)
[6]建筑反射隔热涂料隔热机理及性能试验研究[J]. 陈东平,余恒鹏,曾洵,高杨. 四川建筑科学研究. 2018(01)
[7]建筑用热反射隔热涂料的研究进展[J]. 王德永,黄小珂. 建筑技术开发. 2018(04)
[8]太阳热反射隔热彩色涂料的制备及隔热性能[J]. 杨光,邓安仲,陈静波. 表面技术. 2017(11)
[9]保温隔热建筑涂料的研究进展[J]. 罗兰,王澍,王健,王丽,杨昊天,张舟,刘飞. 化工新型材料. 2017(11)
[10]新形势下隔热节能涂覆材料的研究与展望[J]. 王鹰,郭雯静,商文贤. 中国战略新兴产业. 2017(12)
博士论文
[1]新型聚氨酯缔合增稠剂的制备与流变学行为[D]. 彭军.华南理工大学 2014
[2]功能性隔热填料的制备及其在反射型隔热涂层中的应用[D]. 蔡伟炜.浙江大学 2014
硕士论文
[1]掺杂钼酸铋高近红外反射颜料的制备与性能研究[D]. 何峰.华南理工大学 2019
[2]掺杂二氧化钛近红外高反射节能颜料的制备与性能研究[D]. 张腾飞.华南理工大学 2018
[3]颜填料的特性及其对隔热涂料性能的影响[D]. 刘立立.武汉科技大学 2015
[4]自交联含氟丙烯酸酯乳液的合成与水性隔热涂料的制备及其性能研究[D]. 吴雅露.华南理工大学 2015
[5]建筑用反射隔热涂料节能效果研究[D]. 冯梦萍.浙江大学 2015
[6]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]. 黄淑芬.华南理工大学 2014
[7]羧酸盐高分子分散剂的合成与应用[D]. 卢翼君.上海师范大学 2014
[8]高近红外反射率无机颜料的制备及其性能研究[D]. 赵敏春.南京理工大学 2014
[9]太阳热反射隔热涂料的研究[D]. 孙明杰.北京化工大学 2010
本文编号：3358127
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3358127.html
最近更新
教材专著
