一種陶瓷智能隔熱涂料的研制和應用初探

張文杰

【摘 要】將彈性丙烯酸防水乳液與有機硅酸液相混合，構成一種混合物的成膜物質，通過一系列的研究，最終研制出一種性能良好的陶瓷智能隔熱涂料。研制的智能隔熱涂料在具體應用過程中，應當具有耐沾污性，并且在實際應用過程中，不會因為受到污染，而降低對太陽輻射的反射作用，能夠在一個相對較長的時間內，起到穩(wěn)定的隔熱作用，因此得到了廣泛應用。

【關鍵詞】陶瓷；隔熱涂料；熱反射

傳統的隔熱涂料在具體應用過程中，就是通過反射外表面太陽光熱能，最終更達到隔熱效果，同時在該過程中，通過熱傳遞顯著阻抗，達到最終的隔熱目的，使其具有保溫隔熱的作用，從而實現對被待保護物的合理保護。

1 陶瓷隔熱涂料研制試驗

1.1 試驗原料

在具體研制過程中，會使用大量的原材料，其中比較重要的原材料有：惰性填料、礦物油類、有機硅類消泡劑、聚醚類流平劑等不同類型的試劑，在具體試驗過程中，要依據特定的比例進行配置。

1.2 涂料制備

向配漿容器中加入適量的分散劑、水、丙二醇、PH值調節(jié)劑、潤濕劑、防霉劑、濕潤劑，完成各項試劑的加入后，應當利用高速分散劑完成相應的攪拌，在具體攪拌期間，攪拌的速度必須要保持均勻，避免由于攪拌不合理，對涂料的制備造成不良影響[1]。依次加入不同類型的惰性填料，同時還需要加入適量的金紅石型鈦白粉，完成各種材料的加入后，要適當攪拌，直到攪拌均勻后，停止攪拌。完成攪拌后，將漿料全部轉移到研磨設備中，在具體轉移過程中，操作一定要小心，一方面不能讓雜質進入到漿液中對漿液的質量造成破壞，另一方面則不能出現外灑情況，避免造成材料浪費，完成轉移后，利用以研磨裝備對漿液進行研磨處理，通過一段時間的研磨，使?jié){液的細度小于30μm；將經過研磨后的漿料轉移到調漆容器中，然后嚴格的依據計量加入乳液和成膜助劑，完成添加后，攪勻；攪拌分散后，加入復合陶晶體微分（經過硅烷偶聯劑處理），需要注意的是該過程中必須要在低速下完成，完成材料的加入后，進行均勻攪拌。完成上述操作后，為了調節(jié)黏度，要加入適量的流平劑和增稠劑，然后攪勻[2]。

完成對材料的制備后，需要依據相應的標準，對制備材料的在容器中的狀態(tài)、施工性能、涂抹外觀、耐水性、耐酸性等各項性能進行全面檢測，通過檢測，確保材料的可用性。

2 材料研制的分析與探討

2.1 選擇成膜物

陶瓷智能隔熱涂料經常被應用在一些環(huán)境溫度變化相對劇烈的機房中，因此對于涂抹在隔熱涂層的材料在柔性和抗裂性上都有著較高的要求 。通過分析不難發(fā)現，在具體操作過程中，如果采用普通丙烯酸乳液進行涂抹，其在韌性彈性、遮蓋微裂能力上相對較弱，在具體施工過程中，經常無法達到要求標準，而如果為確保以上兩方面能夠滿足施工要求，進行較厚的涂抹，將容易導致涂層發(fā)生收縮，最終將會引起開裂現象。

彈性丙烯酸乳液在具體應用過程中，具有一定的彈性，因此能夠很好的遮蓋基層的微細裂紋，從而使涂層在具體應用期間不會出現開裂，但是需要注意的是，由于玻璃化溫度相對較低，因此使用低溫下涂膜，涂膜將會隨著溫度的不斷上升而變軟，并且會出現反黏情況，這一情況的出現，將會導致涂膜的表面容易粘附大量的污染物，使其在具體應用過程中，耐沾污較差，達不到具體應用標準，在具體應用過程中，經常會出現各種各樣的問題。涂膜在經過一段時間的使用后，膜的表面會變臟，這將會大幅度降低隔熱涂料在應用過程中的反射隔熱效果，同時也會使涂層的裝飾效果降低，無法達到令人滿意。

為了平衡好涂膜的強度與彈性，使其耐污性可以得到提高，在具體試驗過程中，將彈性丙烯酸防水乳液作為整個試驗過程中的基料，依據一定比例，將其與特殊結構改性有機硅酸微乳液依據特定的比例混合，最終形成隔熱涂料成膜物，從而使涂膜彈性、耐水性、機械強度、耐沾污性等多個方面的性能都要優(yōu)于一般建筑物外墻發(fā)射隔熱涂料，從而在具體應用過程中，可以發(fā)揮出良好的作用 。通過對新研制的涂料成膜物進行應用，能夠有效避免水性隔熱涂層戶外暴露和環(huán)境灰塵、雨水、廢氣等各項污染情況導致的臟污情況，從而使涂層的設計使用壽命得到進一步延長。

2.2 選擇顏料

在進行顏料選擇時，對其的一項關鍵要求就是其對可見光和紅外的吸收率必須小，同時還應當具有較強的散射太陽光的能力。通過具體分析可以發(fā)現，顏料散射的具體能力主要是由顏料與樹脂兩者折光指數間的數差值決定的，通常來說樹脂的折光指數都較低，而隨著折光指數的變大，顏料呈現出的散射率也就越大。受太陽反射隔熱涂膜光學屬性限制，涂料顏色必須為淺色，最好為白色 。這主要因為，白色顏料對太陽能的發(fā)射系數要原大于對太陽能的吸收系數，而如果顏料為深色，則正好相反，從而將會導致顏料的性能無法令人滿意。依據分析結果可知金紅石型鈦白粉折光系數為2.8，發(fā)射反射系數≥80%，在各種顏料中，是性能最好的一種，因此在可選用金紅石型鈦白粉，其可以確保隔熱涂料的性能能夠達到要求，完成相應的保護工作。

2.3 選擇功能性填料

空心玻璃微珠在具體應用過程中，具有低導熱、高反射、低蓄熱系數等，在涂層中對其進行應用，可以呈緊密多級排列，從而可以形成復壓惰氣層和真空層，對太陽輻射熱具能夠起到良好的隔熱和發(fā)射作用，降低對流傳熱和輻射傳熱，最終能夠降低物體表面熱平衡溫度。

但是，從實際情況來看，空心玻璃微珠的堆積密度相對來說比較小，其體積則較大，因此，在應用期間，容易導致涂料增稠，并且會致使涂料的貯存穩(wěn)定性下降，無法滿足使用需求，所以要采用特殊的添加和分散工藝，從而確保其性能能夠達到要求標準。

除此之外，隨著空心玻璃微珠粒徑的增大，其在應用期間的隔熱效果也會變得更加顯著，但是，需要注意，空心玻璃微珠粒徑的變大，將會導致空腔壁變薄，此時如果受到高速剪切，則容易發(fā)生破裂，施工性能較差 。通過添加空心玻璃微珠涂料的方式，最終制成涂膜，經過固化后，表面相對比較粗糙，其應用期間，耐沾污性能差，一旦受到污染，隔熱效果下降明顯。多種金屬氧化物摻雜形成的具有反型尖晶石結構的物質，其具有熱反射率高特點，因此其被廣泛應用在隔熱節(jié)能材料的填料中，并且取得了不錯效果。本次試驗，選擇常溫環(huán)境下，都具有單向反射散射的復合陶瓷晶體微粉作為功能性填料，同時加入適量的稀土氧化物，使陶瓷粉體材料晶格振動活動性得到提升，起到激活催化效果，最終提升反射率。

3 智能隔熱涂料的具體應用

研制了一種陶瓷智能隔熱涂料，其在具體應用過程中，具有單相反射散射特點，該涂料有著廣泛的應用空間，例如將其應用在通信系統機房外表面，其一方面能夠發(fā)射太陽光，控制進入機房內部的太陽輻射能量，另一方面可以使機房外部的熱量迅速向外遷移，快速降低室內的溫度，從而達到節(jié)能效果。該涂料在具體應用期間，采用單向反射散熱技術，在通信機房外表面進行應用，太陽輻射升溫時，可以將機房外表面的太陽光能反射到大氣中。在沒有太陽光照時，可以向外散發(fā)機房積蓄的高溫，減少空調的用電量。其能夠依據機房內部溫度的改變，自動選擇對太陽光照進行反射，還是散射機房內積蓄的熱量，因此，可以稱為“智能”隔熱涂料。

4 結束語

研制的智能隔熱涂料，能夠對太陽輻射進行合理反射，在溫度過高時，可以降低夏季太陽輻射導致機房內部溫度上升的情況。并且，能夠將機房內儲蓄的熱量散出，同時其還具有良好的沾污性，因此能夠長時間保持良好的隔熱效果。

【參考文獻】

[1]楊光，鄧安仲.填料對建筑節(jié)能涂層隔熱性能的影響和機理[J].表面技術，2017（10）：218-223.

[2]陳榮華，向波，瞿金清.新型有機/無機反射型隔熱建筑涂料的研制[J].中國涂料，2017，32（01）：32-35.endprint