新型节能材料(3)
3.2.2 功能填料与性能的关系
为了获得优异的隔热性能,必须选择具有轻质、低导热系数、高球形率、稳定物理化学性质的空心物质,来用作热反射隔热涂料填料。空心微珠是近年新兴起来的一种用途广泛、满足以上特点的最佳材料。
空心微珠的主要化学成分是硼硅酸盐,粒径在10~250μm,壁厚为1~2μm,具有圆形微观结构,在液体树脂中要比片状、针状或不规则形状的填料具有更好的流动性。它特有的中空结构使得涂层能够最大程度地阻隔热量的传递,此点概念与RTIC涂层结构的隔热层相照应,其隔热性能优劣与自身结构、分布状态、粒径大小有着密切的关系。然而,采用单一粒径的空心微珠制备的热反射隔热涂层,固化后涂层内存在大量间隙,不利于热量的阻隔,故实际情况下多采用多种粒径空心微珠复配,以大粒径的空心微珠为主体,利用小粒径的空心微珠填充空隙,可以显著提高涂层的隔热能力。另外,空心微珠填充后可大大减轻涂料的基重,替代并节省更多的树脂,一定程度上降低成本,提高经济效益,而且改善了涂料的力学性能、渗透性能、光泽度及流平性。
空心微珠被广泛应用于热反射隔热涂料中,依靠自身的良好性能开拓了航空航天、豪华游艇等广阔领域,获得开放的展示平台。
3.3 助剂与性能的关系
顾名思义,助剂是辅助改善与提高热反射隔热涂料的性能而选择性加入的,在选用的环节需考虑到该涂料的特征,即基本原则不能影响材料的热反射隔热性能。通常,助剂的用量很少,一般为原料配比总量的1%左右[5]。从用途方面来讲,助剂分为分散剂、消泡剂、流平剂、成膜助剂、增稠剂等,这类物质的加入可以避免部分涂层缺陷及弊病,同时又有利于涂料的施工和控制。
各种助剂的作用机理从本质看为表面活性剂的范畴,与表面张力等概念相关。例如,分散剂通过降低树脂与填料之间的界面张力,增加填料在树脂中的润湿性,使其能够快速、均匀、充分地分散到树脂基料中,并保持整个分散体系在施工和使用流程中的稳定[6]。而消泡剂则可以润湿渗透到表面活性物质形成的薄层中,依附其不相容性与该系统反应,降低活性物质表面张力,从而破坏薄层的稳定性,达到消泡的目的。类似,流平剂通过减小涂料的界面张力,降低涂料在成膜过程中的失水速率,保证涂料有良好的流平性,并使涂层表面有一定的光滑性。
总之,助剂也是热反射隔热涂料组成的一部分,发挥着独特的作用,根据需求添加该物质,尽可能地得到综合性能优异的涂料。
4 热反射隔热涂料的性能检测
至今,对热反射隔热涂料性能的检测评价仍是一个较为复杂的问题[7]。目前,国内已公布的关于热反射隔热涂料性能测试标准有两个,分别为JC/T1040-2007《建筑外表面用反射隔热涂料》和GB50393-2008《钢制石油罐防腐蚀工程技术规范》,然而,至今国家尚未规定此类产品的降温性能测试通用标准,并且生产厂家所开发的产品测试方法不一,难以对不同的材料降温性能进行纵向对比。尽管如此,在实际的应用中,可通过对已有的涂料标准或规范对该种材料大致降温范围做出初步推断与判定。
4.1 反射隔热性能的测定
该涂料的热反射隔热性能可借太阳反射比(或反射率)、半球发射率(或发射率)和涂层的隔热性能来反映。其中,太阳反射比和半球发射率由JC/T1040-2007《建筑外表面用反射隔热涂料》来测定;反射率可根据美国军方标准(MIL-E-46136)或按照GJB5023.1-2003测定;发射率可按照GJB5023.2-2003测定;涂层隔热性能按照国家住房和城乡建设部的最新标准(JG/T235-2008)检测。
4.2 其他性能的测试
该涂料的其他性能包括耐冲击性、漆膜硬度、漆膜柔韧性、涂料附着力、涂料固含量、涂料干燥时间、涂料遮盖力、涂料黏度等方面。其中,耐冲击性按照GB/T1732-93《漆膜耐冲击测定法》测定;漆膜硬度按照GB/T1730-93《漆膜硬度测定法》采用摆杆阻尼硬度法进行;漆膜柔韧性按照GBl731/93《漆膜柔韧性测定法》进行;涂料附着力测试按照GB/T1720-79(89)《漆膜附着力测定法》(划圈法)进行;涂料固含量按照GB/T1725-1979《涂料固含量的测定方法》进行;涂料干燥时间按照GB/T1728-1979《涂膜、腻子干燥时间测定法》测试;涂料遮盖力按照GB/T1709-79《颜料遮盖力测定法》测定;涂料粘度按照GB/T1723-1993《涂料粘度测定法》的规定进行。
5 国内外的研究现状及发展趋势
5.1 国外的研究进展
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