高性能保温隔热内墙涂料采用空心微珠和水性丙烯酸乳液等李莹河

高性能保温隔热内墙涂料，采用空心微珠和水性丙烯酸乳液等

建筑能耗在人类整个能源消耗中所占比例一般在30 %~40%，且其中绝大多数是采暖和空调的能耗，故建筑保温隔热的节能意义重大。作为一种新型的建筑保温隔热材料，保温隔热内墙涂料提高了建筑物的居住和使用功能，因其经济、使用方便和保温隔热效果好等优点越来越受到人们的青睐。

文章采用空心微珠(Hollow Spheres)与水性丙烯酸乳液等，配制了一种高性能的保温隔热内墙涂料考察了其作为内墙涂料用的常规性能，并讨论了影响其保温隔热效果的因素。

1 实验部分

1.1 原料及配方设计

目前用于生产乳胶漆的合成树脂乳液有十几种。实验过程中，我们先后试用了聚醋酸乙烯乳液、丙烯酸酯乳液、苯丙乳液、硅丙乳液和VAE 乳液，结果发现乳液的类型和用量对涂膜的保温隔热效果影响区别不大。综合考虑涂膜的表观效果、理化性能和成本因素，我们最终选择了水性丙烯酸乳液(固体含量约50 %)来配制高性能的保温隔热内墙涂料，并选用了texanol 作为成膜助剂。

在保温隔热涂料的配方设计中，最主要的一点是其中的颜填料全部使用轻质填料，以得到尽可能低的干密度，进而得到很小的导热系数。考虑成本因素和涂膜的保温隔热效果，配方当中我们选用了三种轻质填料：膨胀珍珠岩、海泡石粉和空心微珠。其中，膨胀珍珠岩和海泡石粉是传统的轻质高效保温填料，海泡石还可以作为有效的涂料增稠剂、触变剂、悬浮剂和流变助剂使用；

空心微珠是一种新型的超轻质高效能保温填料，我们采用了美国PQ 公司的Q-CEL 产品，所用的两种样品平均粒径分别为40 u和70 u，产品外观均为白色微细粉状。金红石型钛白粉(白度≥95)在颜填料中具有最高的折光指数，适量加入涂料体系可有效反射光和热，此外还有助于提高涂膜的遮盖力、表观效果和理化性能。增稠剂的加入使得配制出来的涂料呈稠状浆体，便于抹涂涂装。杀菌剂和防腐剂也是高性能乳胶漆配方设计中不可或缺的。

1.2 基础配方

涂料的基本配方如表1 所示。

涂料的基本配方

1.3 制备工艺

由于空心微珠不能承受大的剪切力，所以应当在制漆最后阶段加入，并采用均匀慢速搅拌的工艺。涂料的制备流程见图1。

保温隔热内墙涂料制备工艺流程

1.4 性能测定

1.4.1 涂料和涂膜的常规性能

参照合成树脂乳液内墙涂料优等品的主要指标，我们按照GB/T 9756-2001 的方法和标准对涂料和涂膜的常规性能作了测试，结果见表2。

由表2 可见，该涂料完全达到了乳胶漆的常规性能指标要求。

保温隔热内墙涂料和涂膜的常规性能

注：保温隔热内墙涂料为粘稠浆体，为保证干燥后涂膜具有良好的隔热保温效果，宜采用直接抹涂或适量稀释后高压无气喷涂的方式制板或施工

1.4.2 温差对比试验

在埃塔板的一面涂上本产品或参比产品后，将其垂直安放在密闭的胶合板箱中，分割成两个小室。面对涂层的小室中设有100W 的灯泡对涂层进行加热，用Fluke Hydra 数显式接触温度计测量隔板两侧的温度。温度计的探针一根放在涂层的右下角，另一根放在埃塔板另一面，每隔5 min 记录数据。每个样品都进行相同试验，分别计算出隔板的两面温差，再进行比较。

2 结果与讨论

2.1 保温隔热机理

热传递是通过传导、对流和辐射三种途径来实现的。对于保温隔热涂料而言，热传导主要由涂料中的固体部分来完成；热对流则主要由涂料中的空气来完成；热辐射的传递不需要任何介质。空心微珠是一种中空、轻质、高强的玻璃微球，一般可以承受-268 ℃至482 ℃的温度范围和250 psi 至4000 psi 的工作强度范围，并具有耐水汽、不吸湿、耐腐蚀和抗微生物侵蚀等显著优点。

空心微珠具有的玻璃质表面具有对光和热的反射作用，其内表面均匀沉积的金属也能形成反射层，内部包裹的N2 或CO2 低压气体能产生一定的真空度，因而在干燥后的涂膜中紧密排列的空心微珠能有效地阻隔热传导，抑制热对流和减少热辐射(金红石型钛白粉的使用也有助于减少热辐射)。

由于所用的膨胀珍珠岩、海泡石粉和空心微珠体积密度都较小，相当或约大于涂料填料的细度，可以以填料的方式引入涂料配方体系，使固化后的涂膜具有较小的干密度和导热系数，进而获得理想的保温隔热效果。

2.2 空心微珠粒径和含量对涂膜性能的影响

2.2.1 空心微珠粒径的影响

固定涂料配方，不同粒径的Q-CEL 产品的涂膜温差对比试验结果见表3。

不同粒径空心微珠涂膜的温差对比试验结果

由表3 可见，空心微珠粒径增大，涂膜的保温隔热效果更好，但是获得的涂膜表面孔隙增大，其表观效果、物理性能、耐洗刷和耐沾污性逐步下降。

2.2.2 空心微珠含量的影响

我们测试了空心微珠(40 u∶70 u =1∶1)含量对涂膜保温隔热效果的影响，并用国外同类产品和我司生产的普通乳胶漆作为参比进行了温差对比试验，结果见表4。

空心微珠含量对涂膜保温隔热效果的影响

由表4 可见，我们配制的空心微珠保温隔热内墙涂料性能相当于国外同类产品，但对比普通乳胶漆则优势明显。同样的，随着空心微珠含量的增加，涂膜的保温隔热效果更好，但是其表观效果和理化性能受到影响。

2.3 钛白粉用量对涂膜性能的影响

我们也测试了钛白粉用量对涂膜保温隔热效果的影响，结果见表5。

钛白粉用量对涂膜保温隔热效果的影响

由表5 可见，钛白粉用量的增加对提高涂膜的保温隔热效果作用不大，原因在于所用的热源为普通的100 W 白炽灯泡，没有充分发挥钛白粉在红外区的高反射特性；此外，钛白粉本身密度较大，用量过大反而会导致涂膜干密度和导热系数增大，进而影响保温隔热效果。不过随着钛白粉用量的增加，涂膜的表观效果和理化性能有所提高，这就要根据实际使用的需要来合理选择用量。

2.4 其它因素对涂膜性能的影响

2.4.1 洗刷前后的影响

我们又对洗刷1000 次前后，涂膜的保温隔热效果进行了对比试验，结果见表6。

洗刷对涂膜保温隔热效果的影响

由表6 见，洗刷前后的涂膜都具有较好的保温隔热效果。

2.4.2 罩光前后的影响

由于涂膜表面存在孔隙，耐沾污性能要差于乳胶漆。考虑到涂料的实际应用，我们又用水性丙烯酸乳液对涂膜进行了保护处理，并研究了罩光前后涂膜的保温隔热效果变化，结果见表7。

罩光对涂膜保温隔热效果的影响

由表7 见，罩光后涂膜仍然具有较好的保温隔热效果，因而具有良好的应用价值。

3 结语

我们自主研制的保温隔热内墙涂料，常规性能超过乳胶漆优等品指标，并具有良好的施工性能和高效的保温隔热效果。该涂料对于节能降耗有显著作用，具有较高的使用价值和经济价值，市场应用前景非常广阔。

朱怀刚1，李明阳2

(1．广州秀珀化工股份有限公司 市场部，广东 广州 511495；2．中山大学 化学与化学工程学院，广东 广州 510275)

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