摘要:目的制备新型弹性无机隔热涂料并测试其隔热性能。方法选择不同比例的无机保温材料，添加到弹性自交联乳液中，在搅拌过程中逐步添加各种助剂，得到本实验涂料。结果确定不同组分对隔热性能的贡献，制得符合标准的弹性反射隔热涂料。结论通过连续相乳液与填料的选择和有机结合，制得新型弹性无机反射隔热涂料。 
  关键词:弹性;隔热涂料;性能;自交联乳液 
  中图分类号:TU56  文献标识码:A  文章编号:1004-7115(2012)11-0789-03 
  建筑隔热保温涂料因经济、使用方便和隔热效果好等优点而越来越受到人们的青睐，发展前景广阔。目前，根据涂料隔热机理和方式的不同，可以把隔热涂料分为:阻隔型隔热涂料、反射型隔热涂料及辐射型隔热涂料三类［1］。 
  建筑能耗占人类能源消耗的三分之一，相对占比较高，因此提高建筑物保温隔热性能是节约能源、提高建筑物使用功能的重要途径，与我国提倡绿色环保节能的思路不谋而合。外墙外保温技术能明显起到保护墙体和节约能源的作用。传统的外保温体系中其饰面涂层仅具有装饰和一般防水功能，不具有保温隔热功能，这对于整个系统的保护具有一定的局限性，并且使用时间相对较短。如果选用合适的弹性树脂，添加一定比例的保温材料，会制得附着力强、柔软、弹性适宜的保温涂料［2－3］。 
  1·材料和方法 
  1．1主要原料 
  自交联弹性乳液;空心玻璃微珠(秦皇岛);金红石型二氧化钛、重钙、滑石粉;分散剂、消泡剂、偶联剂S512、增稠剂等均为市售。 
  1．2试验仪器 
  高速分散机(天津润通精试科技发展公司)、电子天平、斯托默黏度计、反射隔热测试仪(自制)、温度计(100℃)、红外线测温仪、刮板细度计、漆膜制备器。 
  1．3基本配方 
  弹性无机反射隔热涂料配方(见表1)。

表1 弹性无机反射隔热涂料配方

  1．4试验过程 
  在低速搅拌状态下，按顺序加入水、润湿剂、分散剂、增稠剂、一定量消泡剂等以上助剂，待搅拌均匀后，按顺序加入成膜助剂、金红石型钛白粉、滑石粉、重钙，并高速搅拌均匀。再将空心玻璃珠、弹性自交联乳液、剩余消泡剂加入混合料浆中，低速搅拌均匀后搅拌30min后，将涂料的黏度调整至120KU左右，出料。 
  1．5性能测试 
  将涂料刷涂于铁板上，恒温恒湿室内保存4h。控制膜厚为0．2mm。 
  按照图1所示将样品固定安装，热源位于试样板上方20cm处。加热并恒温30min，接着降温30min，每隔5min记录温度变化。 

图1 隔热效果测试装置

  2·结果与讨论 
  2．1涂料反射隔热效果 
  依据图1隔热装置，将制得涂料涂成样板，与空白样板作对比试验，用所得数据作图，得到图2。其中通过图2曲线1代表空白样板，曲线2代表试样板。可以看出:随着温度的升高，空白样板升温很快，30min时接近65℃，而试样板则接近45℃。后30min撤去加热装置，空白样板降温较试样板更为迅速。这表明涂料涂刷后可使被覆盖物温度波动范围减小，为反射隔热做出一定贡献。  
 

图2 涂料反射隔热对比图

  2．2乳液的选择 
  作为主体的连续相，选择苯乙烯与丙烯酸酯类共聚这种自交联型纯丙烯酸系乳液(图3)，是特地为使用在墙壁和屋顶涂料之中设计的，其漆膜具有“即时复原”的弹性和优良的伸长率，为适应砂浆表面上的“活”裂纹的运动，使涂膜免于破裂或皱起;而且这种弹性乳液能够自交联，具有很好的弹性恢复和弹性，从而能承受基础的热膨胀和收缩;由于内部结构有较长脂肪链，所以有着较好的柔韧性，从而能抵抗开裂;还因为结构中有极性较强的羟基和羧基，可提供足够的附着力。而其优良的抗积尘性、引人的外观、对紫外线的抗性，这些优越的耐候性、耐风吹雨打的性能，使该涂料适应各种类型的墙壁。  
 

图3 自交联型纯丙烯酸系乳液结构示意图

  2．3空心玻璃微珠用量的选择 
  在搅拌过程中将空心微球加入到树脂的连续相中，可使其在隔热涂膜中紧密排列，分布均匀，呈分散相。而空心微球可明显提高涂膜的隔热性能，并且涂膜的隔热性能与空心微球的特性及体积含量密切相关。如果选用闭孔率和球形度的空心微球，可显著提高外壳固相的声子散射以降低固相传热因子;如果增加空心微球体积含量，则可明显降低涂层导热系数。但应权衡涂层物理机械性能与隔热性能，防止因空心微球用量过多而导致涂膜机械性能下降过快。所以，将空心微球体积含量应控制在30%～40%，通过调整空心微球的体积含量尽量降低涂层表观导热系数。 
  2．4颜填料的选择 
  2．4．1颜料的选择浅色涂料对太阳辐射能的反射系数大于深色涂料。太阳辐射热是影响建筑热过程的主要热源，夏天温度高，辐射热大，保温层密度低，隔热性差，涂层颜色影响大;冬天温度低，辐射热少，保温层导热系数低，涂层颜色影响小。因此，外墙外保温饰面涂料颜色的选择应以夏天隔热为主，不宜选择颜色太深的涂料。在此选择金红石型钛白粉，有较强的耐候性，长期暴晒不易粉化。 
  2．4．2填料的选择涂料的隔热保温性能主要由隔热填料决定，因此涂膜中填料含量对隔热效果有很大影响。本实验填料添加量选定为47%、50%、53%(质量分数)，按照相应的制备及涂膜方法，制得涂覆于钢板表面的涂膜，干膜厚度约为0．2mm。完全干燥后，测得不同温度下的隔热性能。由实验得出，随着隔热填料添加量的增加，隔热性能提高。当然隔热骨料的添加量也不是越高越好，添加量过多，会导致填料在连续相的树脂之中分散不均匀，彼此之间无法有效与连续相结合，会导致局部涂膜的物理机械性能降低，同时对隔热效果也有相当明显的副作用。结合有关文献［4－6］综合考虑，选定骨料的最佳用量为50%。 
  3·结论 
  3．1选择弹性自交联乳液可使涂料附着力、外观、耐候性等性能有较大提升，而这些性能的获得取决于连续相树脂的内部结构。 
  3．2颜填料的选择可以使涂膜获得较高的保温隔热效果，尤其是空心玻璃微珠与重钙和滑石粉的有机结合，可大大降低导热系数，提高保温性能。