王廣存

(山西東方紅制漆有限公司，山西 太原 030045)

引 言

近年來，在環(huán)保、綠色生產(chǎn)等理念的大力倡導(dǎo)下，國家對(duì)各行業(yè)使用材料、設(shè)備排放物等進(jìn)行了嚴(yán)格的監(jiān)管。對(duì)于建筑行業(yè)而言，“綠色建筑”的概念被大力宣傳，涂料作為建筑行業(yè)必不可少的材料之一，其從最初的對(duì)建筑裝飾、保護(hù)等功能向更廣泛的領(lǐng)域發(fā)展。也就是說，建筑行業(yè)對(duì)涂料的環(huán)保性能以及功能提出了更高的要求[1]。水性涂料與傳統(tǒng)涂料相比具有絕對(duì)性的優(yōu)勢(shì)，由于水性涂料施工難度低、效果好，因此，水性涂料廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)和汽車領(lǐng)域。

水性節(jié)能涂料作為水性涂料的一種，其具有絕熱、太陽能反射、紅外輻射等功能，已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)保溫隔熱材料在建筑行業(yè)中的應(yīng)用地位。但是，我國對(duì)水性節(jié)能涂料的研究較晚，其在實(shí)際應(yīng)用中存在保溫效果不穩(wěn)定、耐候性差、施工穩(wěn)定性差以及成本高等問題，進(jìn)而使其無法在實(shí)際應(yīng)用中大力推廣應(yīng)用[2]。本文著重研究了紅外反射顏料對(duì)水性節(jié)能涂料性能的改進(jìn)。

1 水性節(jié)能涂料的制備

1.1 制備原料及儀器

水性節(jié)能涂料的制備所需原料及儀器如表1、表2所示。

表1 實(shí)驗(yàn)所需原材料種類及規(guī)格

表2 實(shí)驗(yàn)所需器材及型號(hào)

1.2 水性節(jié)能涂料制備工藝

水性節(jié)能涂料制備包括漿料制備和涂料制備兩個(gè)過程中。具體流程如下：

1) 漿料的制備。將蒸餾水和分散劑、成膜助劑加至燒杯中，并將其均勻攪拌；將消泡劑加入上述溶液中，直到溶液中氣泡完全消除后繼續(xù)穩(wěn)定30 min；將紅外反射顏料和鈦白粉依次加入上述溶液中，添加過程中應(yīng)勻速進(jìn)行，確保溶液上方無顏料或鈦白粉積存。在制備過程中應(yīng)根據(jù)氣泡程度加入適量的消泡劑，避免氣泡積存。待鈦白粉和紅外反射顏料添加完畢后穩(wěn)定1 h。

2) 水性節(jié)能涂料的制備。將1) 中制得的乳液采用500 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，并在攪拌過程中依次加入成膜劑和流平劑[3]。待助劑全部添加完畢后穩(wěn)定1 h得水性節(jié)能涂料。

1.3 節(jié)能效果驗(yàn)證

對(duì)比不同類型紅外反射顏料水性涂料的反射率和半球反射率，進(jìn)而對(duì)比水性節(jié)能涂料是否能夠達(dá)到節(jié)能的效果。

樣品制作方法：取標(biāo)準(zhǔn)尺寸的馬口鐵板，并采用乙醇、抹布等對(duì)其表面進(jìn)行處理，晾干以備使用。將制得的水性節(jié)能涂料和普通水性涂料均勻涂抹于馬口鐵板，基于磁性測(cè)厚儀確保涂料厚度在100 μm左右。

采用反射率測(cè)定儀和半球發(fā)射率測(cè)定儀對(duì)上述制得樣品的反射率和半球發(fā)射率進(jìn)行測(cè)定。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 不同紅外反射顏料的對(duì)比

本次實(shí)驗(yàn)分析添加不同紅外反射顏料對(duì)所制得的水性節(jié)能涂料節(jié)能效果的影響。由于鈦白粉的主要功能是增強(qiáng)涂料的白度，從而使得更多的可見光被反射。因此，要求不同紅外反射顏料的組合中均添加適量的鈦白粉[4]。不同紅外反射顏料所得水性節(jié)能涂料的反射率及半球發(fā)射率結(jié)果如表3所示。

表3 不同紅外反射顏料實(shí)驗(yàn)結(jié)果

分析表3可知，涂料中添加鈦白粉、重晶石以及云母粉3種紅外反射顏料時(shí)所得水性節(jié)能涂料的反射率和半球發(fā)射率的指標(biāo)高于添加(鈦白粉、高嶺土、云母粉)、(鈦白粉、重晶石、滑石粉)以及(鈦白粉、高嶺土、滑石粉)3種組合紅外反射顏料所得水性涂料的相應(yīng)指標(biāo)。

2.2 不同比例紅外反射顏料對(duì)比

由2.1可知，添加鈦白粉、重晶石以及云母粉3種紅外反射顏料時(shí)所得水性節(jié)能涂料的反射率和半球發(fā)射率的指標(biāo)較高。因此，還需研究添加上述3種不同比例的紅外反射顏料所得水性涂料的反射率和半球發(fā)射率的指標(biāo)是否有差異。為此，分別研究1#[m(鈦白粉)∶m(重晶石)∶m(云母粉)=1∶1∶1]、2#[m(鈦白粉)∶m(重晶石)∶m(云母粉)=2∶1∶2]以及3#[m(鈦白粉)∶m(重晶石)∶m(云母粉)=5∶2∶3]三種比例下所得水性節(jié)能涂料反射率和半球發(fā)射率的指標(biāo)差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 不同比例下紅外反射顏料試驗(yàn)結(jié)果

分析表4可知，當(dāng)m(鈦白粉)∶m(重晶石)∶m(云母粉)=5∶2∶3時(shí)所得水性節(jié)能涂料的反射率和半球發(fā)射率的指標(biāo)值均優(yōu)于m(鈦白粉)∶m(重晶石)∶m(云母粉)=1∶1∶1和m(鈦白粉)∶m(重晶石)∶m(云母粉)=2∶1∶2的情況。

3 實(shí)際應(yīng)用效果分析

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)添加m(鈦白粉)∶m(重晶石)∶m(云母粉)=5∶2∶3的紅外反射顏料時(shí)所得水性節(jié)能涂料的性能最佳。為驗(yàn)證在上述方案下制得的水性節(jié)能涂料的性能是否優(yōu)于普通水性涂料，將水性節(jié)能涂料和普通水性涂料分別涂刷于某樓頂?shù)膲γ嫔?，并在?shí)時(shí)氣溫條件下采用紅外熱成像儀對(duì)兩種涂料的表面溫度進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量結(jié)果如圖1所示。

圖1 水性涂料性能對(duì)比

如圖1所示，圖中左側(cè)為普通水性涂料表面溫度，右側(cè)為m(鈦白粉)∶m(重晶石)∶m(云母粉)=5∶2∶3所制得的水性節(jié)能涂料的表面溫度。對(duì)比可知，水性節(jié)能涂料的表面溫度為45.5 ℃，普通水性涂料的表面溫度為63 ℃，墻體表面溫度為64.8 ℃。因此，采用m(鈦白粉)∶m(重晶石)∶m(云母粉)=5∶2∶3所制得的水性節(jié)能涂料具有較好的節(jié)能效果。

4 結(jié)論

水性涂料被廣泛應(yīng)用建筑行業(yè)，且其功能已經(jīng)從傳統(tǒng)的裝飾、保護(hù)等功能向更廣的方向發(fā)展，其中水性涂料的節(jié)能效果為未來的主要方向之一。經(jīng)研究，在普通水性涂料中添加m(鈦白粉)∶m(重晶石)∶m(云母粉)=5∶2∶3所得水性節(jié)能涂料的反射率和半球發(fā)射率的指標(biāo)最佳，且其在實(shí)際應(yīng)用時(shí)表面溫度較普通水性涂料的低。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)紅外反射顏料在水性涂料中的研究，得出最佳比例下、最佳組合的紅外反射顏料，為提升水性涂料的性能奠定理論基礎(chǔ)。