薄層隔熱涂料的制備及其性能研究

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1、薄層隔熱涂料的制備及其性能研究王瑾璐，蔡會(huì)武，江照洋，李建濤（西安科技大學(xué)化工系，西安710054）摘要：以苯內(nèi)乳液為基料，用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)顏填料進(jìn)行了優(yōu)化，制備出一種由多種隔熱機(jī)理同時(shí)起作用的復(fù)合型隔熱涂料，探討了顏填料的配比對(duì)隔熱涂料導(dǎo)熱系數(shù)的彩響關(guān)系，測(cè)試了產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)、粘結(jié)強(qiáng)度、附著力、耐酸堿性等性能，并比較了經(jīng)高溫處理前后涂料粘結(jié)強(qiáng)度的變化。關(guān)鍵詞：隔熱涂料；導(dǎo)熱系數(shù)；正交實(shí)驗(yàn)0?引言傳統(tǒng)的保溫隔熱材料是以提高氣相空隙率，降低導(dǎo)熱系數(shù)和傳導(dǎo)系數(shù)為主。纖維類保溫材料在使用環(huán)境中為了使對(duì)流傳熱和輻射傳熱升高，必須要冇較厚的覆層［1

2、］;而型材類無機(jī)保溫材料要進(jìn)行拼裝施工，存在接縫多、防水性差、使用壽命短等缺陷。為此，人們一直在尋求與研究一種能大大提高保溫隔熱性能的新型薄層隔熱材料［2-5］o木實(shí)驗(yàn)擬從阻隔型保溫涂料與輻射型保溫涂料存在的不足入手，以苯內(nèi)乳液為基料，通過在以硅酸鋁纖維［6］為骨料的阻隔型隔熱涂料屮加入低導(dǎo)熱系數(shù)的膨脹珍珠巖和海泡石來提高涂料的隔熱性能，同時(shí)加入吸收紫外線能力較強(qiáng)的二氧化鈦和具冇極高熱反射率和發(fā)射率的空心玻珠期望得到一種由多種隔熱機(jī)理同時(shí)起作用的復(fù)合型薄層隔熱涂料［9-11］01?實(shí)驗(yàn)部分1?1實(shí)驗(yàn)材料苯丙乳液：上海通洋化工有限公司：空

3、心玻璃珠：四川天行健微珠納米材料有限公司；二氧化鈦：天津市河北區(qū)海晶精細(xì)化工廠；海泡石：西安興隆石棉制品廠；膨脹珍珠巖：西安興隆石棉制品廠；硅酸鋁纖維：西安振華保溫材料廠；成膜助劑:美國伊士曼化學(xué)公司；分散劑5040；潤濕劑EC-4500；消泡劑KX2000；增稠劑ASE-60o1.2配方的設(shè)計(jì)為了有效減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，采用L16（54）正交表進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)屮不考慮各因素間的交互影響，因素?水平的設(shè)置見表1。1.3制備方法先將水、潤濕劑、分散劑、增稠劑、消泡劑混合在一起，攪拌使之均勻。然后按正交計(jì)劃表加入空心玻璃珠、二氧化鈦、海

4、泡石粉、硅酸鋁纖維、膨脹珍珠巖等填料和成膜助劑，高速攪拌，得到均勻料漿。再將乳液、剩余消泡劑加入混合料漿屮，低速攪拌均勻后，氨水調(diào)pH值8?9即得產(chǎn)品。1.4測(cè)試方法141導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定將產(chǎn)品倒于?？蝈稍?，制成一定規(guī)fe（200mmx200mmx］5mm）的試件，用DRM?1型導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀（湖南湘潭儀器儀表廠）測(cè)定英導(dǎo)熱系數(shù)。組別編號(hào)12345678910n1213141516A刖（^心玻璃珠）@9999121212121515151518181818Bnr熊泡占和/g151296151296151296151296Cm購脹妙珠巖川

5、9753793553973579Dxn（-淡化鈦）/g1210S6S61210681012101268876S567878566587農(nóng)［五因素四水平取用數(shù)據(jù)表1.4.2剪切粘結(jié)強(qiáng)度及高溫后粘結(jié)強(qiáng)度的檢測(cè)將試樣涂抹于除銹后的兩鐵片(3cmxlOcm)間，涂抹面積為3cmx3cm,干燥后用KD-50型電子控制萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試產(chǎn)品的剪切粘結(jié)強(qiáng)度：剪切粘結(jié)強(qiáng)度t=最大力F/接觸而積S,單位:kPa,精確至lkPa。高溫后剪切粘結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)：將上述已制備的試件放入(15O±5)°C烘箱屮，恒溫6h,取出放入干燥器中，冷卻至室溫，按上述明切粘結(jié)強(qiáng)度的

6、檢測(cè)方法分別檢測(cè)。2?結(jié)果與討論2」正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析按照表1的五因索四水平即L16(54)正交設(shè)計(jì)表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，共制備16紐產(chǎn)品，現(xiàn)將各組產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試結(jié)果整理成表2,并進(jìn)行極差分析，將數(shù)據(jù)整理成表3。農(nóng)2正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果級(jí)差分析A空心玻璃珠B海泡占粉C膨脹珍珠巖D二何化鈦E硅展侶纖級(jí)水平1S1：0-24740-24220-23S30-24410-2435水V2E2:0.2250-24210-27550-24S0.2161水爭3口：0.25620-2520.2386a24660.2537水平4￡4：0-23770-250-23390-24

7、760.273RStAX0-03120-00990-04160?00390.0569Rj0-00780-00250-01040^0010.0142衣3正交結(jié)果級(jí)并分析衣通過表3對(duì)正交結(jié)果進(jìn)行極差分析可知，各顏填料對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響權(quán)重從人到小依次為EtC—AtBtD。因素E最重要，因素C次Z,因素B、D對(duì)反射率影響不大。根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合正交表中的16個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：第7組止交實(shí)驗(yàn)A2B3C4D1E2導(dǎo)熱系數(shù)為0.0462W/(mK),因此，可以作為實(shí)際實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)搭配方案，即空心玻璃珠12g,海泡石9g,膨脹珍珠巖3g,二氧化鈦12g,硅酸鋁

8、纖維7g(填料、乳液、水和助劑總質(zhì)量為100g悄況下)。2.2硅酸鋁纖維的用雖對(duì)涂料導(dǎo)熱系數(shù)的影響研究在空心玻璃珠12g,海泡石9g,膨脹珍珠巖3g,二氧化鈦12g,其他乳液、助劑、水的用量不變的條件下，僅