颜料复掺对建筑节能涂层性能影响研究

基于减少能源消耗和缓解热岛效应的要求,分别将镍钛黄和钴蓝、铁锌铬棕和二氧化钛复掺作为颜料,以自制的硅溶胶-苯丙复合乳液为基料,制备了2种系列的建筑节能涂层,并探究复掺颜料比例对涂层性能的影响。采用XRD衍射仪、紫外/可见/近红外分光光度计、长波发射率仪和精密色差仪对颜料和建筑节能涂层性能进行表征,采用红外灯模拟太阳热源测量复掺颜料涂层的隔热性能。结果表明:金红石型镍钛黄和二氧化钛的近红外反射特性类似,将其分别与钴蓝和铁锌铬棕复掺可以提高复掺涂层的近红外平均反射率,并可随复掺比例的改变调节涂层颜色;当镍钛黄与钴蓝、铁锌铬棕与二氧化钛复掺质量比分别为10∶1和1∶5时,涂层近红外平均反射率最大可达66.81%和65.98%,涂层分别呈现出苹果绿色和淡乳白色,平衡温度分别比空白石棉水泥板低10.6℃和9.8℃,隔热性能优异。     

黑色建筑节能涂料的制备及性能研究

基于减少能源消耗及缓解热岛效应的要求,以铁铬黑为颜料,硅溶胶-苯丙复合乳液为基料,制备了黑色系建筑节能涂料,探讨了颜料掺量及涂层厚度对节能涂料光学性能的影响。采用XRD衍射仪、紫外/可见光/近红外分光光度计、精密色度仪等分析颜料的物相结构及光学性能。采用红外灯模拟太阳热源测量涂层的隔热性能。结果表明:铁铬黑颜料的近红外平均反射率为57%,且反射光谱与叶绿素基本一致;当颜料掺量为10%、涂层干膜厚度为150μm时,涂层的近红外平均反射率为39.2%,长波发射率为0.89,隔热效果明显,其平衡温度较空白样低9.8℃,具有一定的实际应用价值。     

彩色复合型反射隔热涂层的制备及性能

将空心微珠和二氧化钛为填料的涂层做底层,反射型颜料的涂层做表层,制备了阻隔-反射彩色复合型反射隔热涂层。采用紫外/可见/近红外分光光度计、红外发射率仪、精密色差仪和扫描电子显微镜对涂层性能进行表征,自制隔热性能测试装置考察涂层的隔热性能。结果表明,采用复合型涂层结构可显著提高涂层的太阳光反射比和隔热性能,铬绿、群青和铁铬黑颜料掺量分别为20%、20%和10%时,复合涂层的太阳光反射比较高,可达0.646 1、0.602 1和0.539 8,比相同颜料掺量的表层高40.82%、31.03%和58.67%,隔热性能比相同颜料掺量的表层高2.5、1.9和2.8℃,其主要应用性能符合相关标准。     

改性硅溶胶—苯丙乳液反射隔热涂层的制备及性能

采用 γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)对碱性纳米硅溶胶进行接枝改性,将其与苯丙乳液复合制备了节能涂层成膜基料,再分别向成膜基料中加入金红石型钛铬黄及刚玉型铬绿颜浆,制备了两类彩色隔热节能涂层.考察了功能颜料种类及功能颜料掺入量对复合涂层节能性能的影响.结果表明,与未改性硅溶胶相比,KH560改性后硅溶胶的平均粒径由987.3 nm降低到72.3 nm,Zeta电位绝对值提高了29.7 mV,其在苯丙乳液中分散性提高.当钛铬黄、铬绿颜浆掺入量分别为成膜基料质量的20％和10％时,两种彩色涂层隔热性能达到最优,此时其太阳光反射比分别为0.633和0.484,红外发射率分别为0.91和0.89,试板背面平衡温度较空白试板分别降低6.6和4.8℃,同时兼具较好的力学性能及耐腐蚀性能.     

无机反射隔热颜料的制备及性能研究

采用焙烧法制备了4种无机反射隔热颜料钛铬黄、铬绿、钴蓝和铁黑,通过X射线衍射技术（XRD）、激光粒径粒度分析仪、紫外-可见-近红外分光光度计等对颜料进行了表征。最后将制得的颜料制备成涂料与普通颜料进行隔热性能对比测试。结果表明,所制颜料具有优异的太阳光反射性能,TSR值可达30％-67％;应用在涂料中可有效提高涂料自身的反射隔热性能,相对普通颜料,温度可降低6～30℃,节约能耗15％～40％。     

3种黄色颜料对太阳热反射隔热涂层性能的影响

分别以冷颜料(钛铬黄和镍钛黄)和传统颜料(铁黄)制备了太阳热反射隔热涂层,探究了颜料晶体结构和光学性能对涂层性能的影响。采用X射线衍射仪、紫外/可见/近红外分光光度计、红外辐射率测量仪和精密色差仪表征了颜料和涂层的晶体结构、反射比、半球发射率和明度,采用红外灯模拟太阳热源测试了涂层的隔热性能。结果表明:与传统铁黄相比,黄色冷颜料由于晶体缺陷较少而具有更优异的反射性能。镍钛黄颜料所制涂层的隔热性能最佳。铁黄颜料晶体缺陷最多,导致其近红外反射比最低,所制涂层的隔热性能最差。3种涂层的半球发射率均在0.90以上,差别很小,具有较好的辐射散热性能。     

多色系复合型建筑节能涂层的制备及性能

将含空心玻璃微珠和二氧化钛的阻隔型涂层作为底面涂层,含不同颜料(包括复合钛红、铁锌铬棕、群青、铁铬黑和铬绿)的反射型涂层作为表面涂层,制备了底/表面多色系复合型建筑节能涂层,并探究了颜料掺量对涂层性能的影响。采用紫外/可见/近红外分光光度计、红外辐射率测量仪、精密色差仪和扫描电镜表征了涂层的反射比、半球发射率、明度和表面形貌。结果表明,复合结构涂层的反射性能好于单涂层。当颜料掺量为20%时,所有色系的复合涂层的太阳光反射比均最高,反射比、半球发射率等性能也都满足相关标准要求。     

棕色反射隔热外墙涂层的制备及性能

根据三原色理论,将复合钛红、钴蓝和钛铬黄混合后与苯丙乳液制备了棕色反射隔热外墙涂料,并与单独用铁棕和铁锌铬棕为颜料制备的涂料对比。采用紫外/可见/近红外分光光度计、红外辐射率测量仪和精密色差仪对涂层性能进行表征,用自制装置测试涂层的隔热性能。3种棕色涂层的外观相近,均为低明度涂层,它们的反射比、半球发射率、人工气候老化后反射比变化率等主要性能均符合JG/T 235–2014《建筑反射隔热涂料》的规定。附着力、铅笔硬度、冲击强度和柔韧性差别不大,耐水浸泡72 h无异常。其中混合颜料所制涂层的太阳光反射比和隔热性能最佳,其平衡温度相对空白板降低了12.3℃,但所用原料最贵,铁棕所制涂层的综合性能最差,但成本最低。     

光谱选择性散热涂层的制备及性能

分别用钴蓝和群青这两种蓝色颜料,制备了以苯丙乳液为成膜物质的光谱选择性散热涂层,采用紫外/可见/近红外分光光度计和红外辐射率测量仪考察了颜料种类及其用量对涂层性能的影响。通过自制装置测试了涂层的隔热性能及箱体中心的辐射热流。结果表明:群青涂层的隔热性能更好,在最优掺量均为5%的情况下,相比钴蓝涂层,其全波段平均反射比高14.91个百分点,平衡温度低2.3℃,辐射热流多降低了0.45个百分点。     

绿色红外反射颜料NiZnTiO_4的制备及其隔热性能研究

以四氯化钛、硫酸镍和氯化锌为原料,采用共沉淀法制备了绿色NiZnTiO_4近红外反射颜料。利用热分析、X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见-近红外分光光度计、高分辨率透射电镜等技术对所制得的材料进行了分析与表征。结果表明,绿色NiZnTiO_4颜料具有单一相的反尖晶石结构,粒径300 nm左右,近红外反射率为55%,禁带宽度为2.7 eV,并且具有较好的耐酸性。然后将NiZnTiO_4加入到硅丙乳液中,研究其在涂料中的隔热性能。结果表明,相比于普通铁绿颜料,NiZnTiO_4颜料具有良好的隔热性能,NiZnTiO_4制备的涂层下表面温度比普通铁绿颜料低3.2℃。     

绿色红外反射颜料NiZnTiO_4的制备及其隔热性能研究

以四氯化钛、硫酸镍和氯化锌为原料,采用共沉淀法制备了绿色NiZnTiO_4近红外反射颜料。利用热分析、X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见-近红外分光光度计、高分辨率透射电镜等技术对所制得的材料进行了分析与表征。结果表明,绿色NiZnTiO_4颜料具有单一相的反尖晶石结构,粒径300 nm左右,近红外反射率为55%,禁带宽度为2.7 eV,并且具有较好的耐酸性。然后将NiZnTiO_4加入到硅丙乳液中,研究其在涂料中的隔热性能。结果表明,相比于普通铁绿颜料,NiZnTiO_4颜料具有良好的隔热性能,NiZnTiO_4制备的涂层下表面温度比普通铁绿颜料低3.2℃。     

水性建筑节能涂料的制备工艺优化

以铬绿为颜料的水性建筑节能涂料为研究物,探究其主要制备工艺对涂层性能的影响。采用差示扫描量热仪、紫外/可见/近红外分光光度计、红外发射率测量仪、涂层光泽度测量仪和涂层测厚仪对涂料性能进行表征。结果表明,增大固化温度可明显提高涂料的固化速度。涂料固化温度、涂料体系粘度、涂层表面粗糙度和涂层厚度对涂层8~14μm波段的红外发射率影响均较小,但对涂层太阳光和近红外反射比有一定的影响。固化温度、粘度、制备方式和厚度分别以65℃、370.1 m Pa·s、喷涂和250μm为宜。实际应用时应综合考虑几种制备工艺来获得较满意的涂层性能。     

硬硅钙石复合隔热涂料制备与隔热性能测试

以硬硅钙石作阻隔型填料,以金红石型二氧化钛和中空玻璃微珠为反射型功能填料,制备建筑外墙隔热涂料。研究了单掺硬硅钙石、金红石型二氧化钛、中空玻璃微珠以及复合添加3种填料对涂层隔热性能的影响。结果表明:单掺硬硅钙石、金红石型二氧化钛或中空玻璃微珠均可提高涂层隔热性能,硬硅钙石的适宜掺量为9%,金红石型二氧化钛的适宜掺量为30%,空心玻璃微珠的适宜掺量为20%;复合掺入硬硅钙石、金红石型二氧化钛和空心玻璃微珠可进一步提高涂层隔热性能,掺量为9%、30%和15%时,涂层的热反射率可达93.69%。按建筑行业标准JG/T235—2008《建筑反射隔热涂料》进行检测,涂料对波长为250～2 500 nm范围内的太阳反射比为0.85,半球发射率为0.87,隔热温差为13℃,符合标准要求;空心玻璃微珠、二氧化钛和硬硅钙石复合掺入后,发挥协同作用,能更加有效地提高涂层的隔热性能。     

多色系彩色反射隔热涂料的涂层设计及颜料选择

目前市面上的反射隔热涂料多以白色系为主,色调单一,耐沾污性差,反射性能在污染后快速下降;同时,对彩色反射涂料的性能评估亦缺乏足够的实验工作。为此,研究设计了采用钛白-空心玻璃微珠体系为底层,无机混相颜料-辐射粉体系为面层的双层反射隔热涂层结构。经测试,白色底漆可有效提高涂层体系的近红外反射率,玻璃微珠的底层配置可使涂层体系获得更加优良的耐沾污性能;并对市售易得的无机混相颜料进行了评估;对反射隔热涂料进行了调色并对制备的涂层进行了光谱分析;对于价格高昂但反射率不太理想的部分色彩进行复合调配,优化了产品性能并降低材料成本。     

热反射颜料对彩色反射隔热涂料的影响

研究了热反射颜料的光学性能对彩色反射隔热涂料隔热性能的影响。制备了黄色、灰色、棕色3种色系彩色反射隔热涂料,并与同色系普通隔热涂料做了性能对比。测试结果显示:灰色和棕色系深色反射隔热涂料隔热效果提升显著。灰色系热反射隔热涂料比相同颜色普通隔热涂料近红外反射比提高3.23倍。户外曝晒2 h后,红外成像仪监测样板的表面温差可达6~7℃,降温效果显著。     

硅粉对钛镍黄有机硅涂层热反射性能的影响

为探索制备低明度热反射颜料的方法,选取不同粒径的硅粉与钛镍黄(Ti Ni Y)混合,再将混合颜料按一定的比例与有机硅树脂混合,制得建筑节能涂料。考察了硅粉粒径及其与钛镍黄的配比对涂层颜色及热反射性能的影响,利用X射线衍射仪、扫描电镜、色差仪和紫外/可见光/近红外分光光度计表征了原料的相组成及形貌,以及涂层的Lab色空间值和太阳光反射率。随着硅粉粒径减小,纯硅粉涂层的明度和太阳光反射率均逐渐升高,而混合颜料涂层的明度和太阳光反射率反而降低;随着硅粉含量增加,涂层的明度持续降低,但太阳光反射率下降到一定程度后不再降低。由某市售白色隔热底层(厚1.00 mm)与Ti Ni Y–Si混合颜料涂层(厚0.05 mm)组成的双层结构涂层的近红外反射率由Ti Ni Y–Si混合颜料单层涂层(厚1.00 mm)的42.41%升高到47.93%。可见硅粉能在降低钛镍黄涂层明度的同时,使反射率保持在一个较高的水平,而采用双层热反射涂层结构既可获得低明度,又能维持一定的热反射能力。     

水性苯丙防锈底漆的研制及初期防闪锈性能的改进

以苯丙乳液为成膜物质,柠檬锶铬黄和纳米复合铁钛粉复配为防锈颜料,制备了一种水性环保防锈底漆.研究了颜填料体积浓度(PVC),防锈颜料柠檬锶铬黄和纳米复合铁钛粉的用量,以及分散剂、缓蚀剂的种类和用量对涂层防腐蚀性能的影响.结果表明,当涂料颜填料体积浓度在35%～40%之间,w(柠檬锶铬黄)=3%～5%,w(纳米复合铁钛粉)=6%～8%,w(复合型缓蚀剂)=0.25%～0.35%时,所制的水性防锈涂料性价比合适,初期防闪锈能力好,综合性能优良.     

水性纳米复合隔热涂料的研制

以纳米ATO(掺锑二氧化锡)浆料和纳米TiO2粉体配合高反射与高辐射性能的颜填料,制备了一种水性纳米复合隔热涂料.乳液、颜料和填料筛选实验表明,聚合物乳液种类对涂层隔热性能几乎没有影响;颜料中,金红石型二氧化钛是性能最好的反射填料,其用量在PVC=18%时,涂层隔热性能最好;绢云母具有一定的辐射隔热效果,当其质量分数为11%时,涂层性能最忧,辐射率可达0.86;纳米ATO浆料具有良好的隔热效果,其最佳用量为10%.当以质量比为1:2的添加量将纳米ATO和纳米TiO2加入到涂料中,所得涂层在全波段(200～2 500 nm)的太阳热反射比为86%,辐射率为0.86.     

灰色颜料的配制及其太阳热反射性能的影响因素分析

基于三原色混色机理将不同的红、黄、蓝颜料混合,配制出不同的灰色颜料,并与纯丙乳液混合制成太阳热反射涂料。利用色差仪和紫外/可见/近红外分光光度计测试涂层的色空间值L*、a*、b*与太阳热反射率,考察了颜料组分、用量以及添加第二相粒子对涂层太阳热反射性能的影响。结果表明,类似色度下,着色力高的氧化铁红、钛铬棕的用量比着色力低的锆铁红、镨黄少;铁铬黑、钴黑这2种无机黑降低涂层明度的同时会严重减弱反射率。为获得反射率较高、明度较低的涂层,使用的颜料需折射率和反射率均较高且明度较低。     

红外反射颜料在建筑涂料中的应用研究

通过实验研究了红外反射颜料对水性建筑涂料性能的影响,分析了反射颜料提高反射性能的机理,分别提供了具有高反射性能的白色涂料和彩色涂料的制备方案。研究结果表明:当涂料中普通二氧化钛的添加量达到配方量的10%,可制得反射性能良好的白色涂料,而在制备彩色涂料时则需要添加大粒径的二氧化钛,才能保证涂层的反射性能,尤其是近红外反射性能。实验分析表明根据所需制备涂料的颜色选择合适的二氧化钛粒径搭配,可制得反射性能良好的彩色涂料。