彩色建筑节能涂料的制备和性能研究

针对目前市面上应用的建筑节能涂料多以白色和浅色为主,装饰性不佳,分别以钛铬黄和铁黄、钴绿和铬绿2种黄、绿色系的彩色颜料为反射颜料,制备了2种彩色建筑节能涂料,并探究隔热性能较好的涂层对应的颜料种类及其掺量。采用X射线衍射仪、紫外/可见/近红外分光光度计、精密色差仪对颜料和涂层性能进行表征,用自制隔热性能测试装置测量涂层的隔热性能。结果表明:相比于铁黄和铬绿,钛铬黄和钴绿2种颜料的近红外平均反射率更高;当掺量为20%时,钛铬黄和铬绿涂层近红外平均反射率最大分别为68.69%和48.57%,红外发射率分别为0.93和0.90,此时2种涂层试板的平衡温度较空白板分别低17.8℃和9.9℃。     

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。     

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。     

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。     

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。     

钛镍黄包覆空心玻璃微珠复合颜料的制备及其热反射性能

将钛镍黄球磨后配制成微纳粒径的颜料浆,与空心玻璃微珠混合后在600°C烧结,制备了作为彩色热反射材料的核壳型结构的钛镍黄包覆空心玻璃微珠。用激光粒度分析仪检测了水浆中颜料的粒度分布。用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪表征了包覆玻璃微珠的形貌、元素组成和微观结构。在相同条件下分别以该包覆玻璃微珠、纯颜料、颜料-玻璃微珠机械混合物与有机硅树脂制备成涂层,用紫外/可见/近红外分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪考察了它们的热反射性能并进行对比。结果显示,由包覆玻璃微珠所制涂层的整体太阳光反射性能明显最好,涂层在8~14μm红外波段的吸收比超过90%,预示该复合颜料有较高的红外辐射率,可作为一种良好的彩色凉颜料使用。     

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。     

金红石型钛镍黄/硅气凝胶复合色料的制备及其隔热性能

采用固相法合成了高近红外(NIR)反射金红石型钛镍黄色料，并以SiO₂气凝胶为基体，制备一种网络状NIR反射金红石型钛镍黄/硅气凝胶复合色料，测定了其结构特征和呈色性能，并分析其NIR反射效应和隔热性能。结果表明，添加1%(质量分数)助烧剂NaF所固相合成的金红石型钛镍黄色料呈色性能(b*=54.24)和NIR反射性能优异；所制备的网络状金红石型钛镍黄/硅气凝胶复合色料具有良好呈色性能、低透过率、高NIR反射率(96.60%)和低导热系数[0.068 54 W/(m·K)]，表明其具有优异的隔热性能。此外，还探讨了该复合色料的制备机制和隔热机理。     

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。     

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％。     

面漆对镍钛黄建筑节能涂层性能的影响

将镍钛黄颜料与苯丙乳液混合制备了建筑节能涂层,并涂覆上硅溶胶和苯丙乳液制备的面漆。采用紫外/可见/近红外分光光度计、接触角测量仪、红外辐射率测量仪、精密色差仪和氙灯老化箱探究了不同硅溶胶添加量所制面漆对建筑节能涂层性能的影响。结果表明,涂覆面漆不会改变建筑节能涂层的外观,而且硅溶胶与苯丙乳液比例适当的面漆有助于提高其性能。当硅溶胶与苯丙乳液的质量比为2:1时,涂层体系的太阳光反射比、水接触角、附着力、铅笔硬度、柔韧性和冲击强度分别为0.784 5、120.3°、6.54 MPa、3H、4 mm和65 kg·cm,耐沾污性、耐老化性和耐水性明显提高。     

反射隔热多彩涂料的制备及性能探讨

以现有纯色反射隔热涂层的制备工艺为基础,对水性多彩涂料进行改进,包括特殊颜、填料的使用及层结构的设计,讨论了基材处理、底涂、色点、颜料等诸多因素对涂层性能的影响,并讨论了改进罩面体系对多彩涂层的重要性;经改进后的多彩仿石涂层体系被赋予了反射隔热性能,其太阳光反射比、近红外反射比、沾污后太阳光反射比下降率均可符合标准JGJ/T 359—2015建筑反射隔热涂料应用技术规程的相关要求,进一步为水性多彩涂料的功能化和拓展使用提供了空间。     

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℃。     

提高灰色涂层红外反射率的方法研究

以水性纯丙乳液为成膜物质,红外反射颜料为主要颜料,分别以有机颜料、无机颜料、冷颜料相互组合,利用补色调色原理调配相同色相的灰色,重点研究了涂层在近红外区的反射率。结果表明,利用补色原理,使用红外反射颜料和有机颜料或者红外反射颜料和无机颜料,调配的灰色涂层在红外区反射率明显提高。能够达到JG/T 235-2014《建筑反射隔热涂料》中对于中明度涂层(40L*80)在红外光区的太阳光反射率大于L*/100要求。     

不同明度反射隔热涂料的制备及性能研究

采用优质乳液为基料,以空心玻璃微珠、陶瓷微珠和纳米金属氧化物为功能填料,研制开发了高耐沾污的反射隔热涂料,同时添加无机纳米颜料,制得不同明度的反射隔热涂料,并对其太阳光反射比、半球发射率和隔热温差进行测试。结果表明:高明度反射隔热涂料具有较高的太阳光反射比和半球发射率,隔热温差明显,节能效果突出。     

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。     

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。     

冷屋面涂料的天然老化试验

为研究环境因素对冷屋面涂料反射隔热功能的影响,进行了北京地区为期3 a的冷屋面涂料自然老化试验,定期观察样板涂层形貌变化,测试其太阳光反射比和发射率等功能性参数。试验结果表明:涂层表面受污染较为严重,是影响太阳光反射比的最主要因素。太阳光反射比总体呈下降趋势,初始反射比越高,衰减越明显。在3 a内,太阳光反射比随着季节呈现周期性变化,清洗对延缓太阳光反射比尤其是溶剂型涂层反射比的衰减有所帮助。发射率略有增加,变化不大,始终维持在一个较高的水平。     

热反射隔热涂料自然暴露后反射性能试验研究

对制备的5种热反射隔热涂料开展了2 a的自然暴露试验。研究分析了5种不同组成体系热反射隔热涂料产品的太阳光反射比、近红外反射比、半球发射率、明度值等性能变化规律。结果表明：自然老化前后的反射性能与基材种类无关;自然老化后,样品半球发射率变化不大,相同热反射隔热涂料样品的半球发射率基本在0.8～0.9之间,5种热反射隔热涂料的太阳光反射比经过24个月的自然暴露后,太阳光反射比的衰减都在30％以上。