分析彩色建筑節(jié)能涂料的制備和性能

張毅鵬

（三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南三門峽 472000）

目前經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)出遞增的趨勢，對(duì)能源的需求也越來越高，建筑企業(yè)在發(fā)展過程中必須要使用節(jié)能性涂料，緩解能源緊張問題，建筑節(jié)能材料在使用過程中，它能有效地改變傳統(tǒng)保溫隔熱材料存在的問題，極大地提高節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，它能在最大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)彩色建筑節(jié)能涂料不斷發(fā)展，對(duì)于建筑節(jié)能涂料來說，它主要是以功能型外墻為主，在提高紅外反射率和紅外發(fā)射率的基礎(chǔ)之上，全面實(shí)現(xiàn)隔熱降溫的作用。通常情況下，涂料在使用過程中，它的紅外熱反應(yīng)涂層在太陽光的照射之下，表面溫度不會(huì)超過60℃，使用新型的彩色建筑節(jié)能涂料。它具有較好的隔熱降溫作用，在某種程度上，對(duì)于新型的彩色建筑節(jié)能涂料來說，它的近紅外反射率和紅外發(fā)射率較高，更是一種功能型的建筑涂料。對(duì)于建筑節(jié)能涂料來說，近幾年在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)之下，研究報(bào)道日益增多，對(duì)隔熱節(jié)能機(jī)理進(jìn)行劃分，建筑節(jié)能材料包括阻隔型、輻射型以及反射型，未來建筑節(jié)能涂料的發(fā)展方向就是復(fù)合型建筑節(jié)能涂料，和普通的彩色外墻涂料相比，它具備較高隔熱以及反射性能。通過研究表明，隔熱涂料在運(yùn)作過程中，它的隔熱性能反射率較高。尤其是對(duì)于夏季較為炎熱的區(qū)域，使用反射隔熱涂料，能大大的降低建筑物的能耗，成為節(jié)能建筑的主要指標(biāo)。目前，在彩色建筑節(jié)能涂料使用過程中主要有四種：鈦鉻黃、鐵黃、鈷綠、鉻綠。

在以上四種無機(jī)及顏料制備過程中，需要考慮到涂層顏料、摻量相關(guān)內(nèi)容，為彩色建筑節(jié)能涂料的制備和探究提供一定的理論參考。

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

在實(shí)驗(yàn)原料準(zhǔn)備階段，需要有相關(guān)的基料、顏料、填料以及助劑。對(duì)于基料來說，最常使用的是：苯丙乳液、納米硅溶膠、硅烷偶聯(lián)劑。而顏料最常使用的是：鈦鉻黃（CrTiSbO6）、鐵黃［FeO（OH）］、鈷綠（LiCoTiO4）、鉻綠（Cr2O3）。填料最常使用的是：重鈣粉、云母粉、滑石粉，助劑最常用的是：增稠劑、消泡劑、分散劑、潤濕劑等。此外，還有鋁板、石棉水泥板。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 基料的制備

在彩色建筑節(jié)能涂料制備過程中，首先，在基料制備過程中需要做好準(zhǔn)備工作，可以通過計(jì)量儀器納米硅溶液注入到三口，燒瓶中將燒瓶放置在60℃的水浴鍋中，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)攪拌。最重要的一點(diǎn)，需要做好溫度計(jì)和冷凝管的管控工作，才能為后續(xù)材料制備奠定基礎(chǔ)。在三口燒瓶內(nèi)的加入相應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑，這時(shí)需要進(jìn)行恒溫?cái)嚢?h，之后注入一定量的苯丙乳液以及成膜助劑，然后再攪拌2h，對(duì)溶液體系中的pH進(jìn)行控制，最好在pH為八時(shí)，進(jìn)行出料。一般情況下，在進(jìn)行基料性能分析時(shí)，要對(duì)固含量、最低成膜、溫度平均粒徑和類型進(jìn)行分析，詳細(xì)見表1。資料在制備過程中，在某種程度上，如果彩色建筑節(jié)能涂料在制備過程中發(fā)現(xiàn)有材料的光學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，出現(xiàn)透明介質(zhì)、光學(xué)介質(zhì)等，這時(shí)會(huì)使得一部分的光速發(fā)生散射，結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生不均勻的次級(jí)波，光線偏離原來的方向，這時(shí)候，需要嚴(yán)格的參照粒子的尺寸對(duì)散射程度進(jìn)行分析，考慮到輻射波長和瑞利散射相關(guān)的散射系數(shù)，如果粒子的尺寸接近于輻射波長，可以按照相應(yīng)的米氏散射理論得到散射系數(shù)。

表1 基料的性能

1.2.2 節(jié)能涂料的制備

通常情況下，節(jié)能彩色涂料塞制備過程中還需要做好鋁板的打磨，可以使用無水乙醇。除油烘干操作之后進(jìn)行備用。在進(jìn)行節(jié)能建筑涂料稱量過程中，可以在內(nèi)部噴入一定的噴涂裝置，適當(dāng)?shù)目刂茐毫?，將噴槍和基材進(jìn)行垂直，一般兩者垂直距離為0.3m。在鋁板和水泥石板表面噴抹均勻的涂料，對(duì)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)溫度進(jìn)行分析。一般情況下，它的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)溫度為23±2℃，相對(duì)濕度50±5%。

1.2.3 節(jié)能涂層的制備

值得注意的是，在節(jié)能涂料制備過程中，如果養(yǎng)護(hù)溫度和相對(duì)濕度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后，需要在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行維護(hù)，168h之后完全干燥，這時(shí)需要對(duì)干膜厚度進(jìn)行控制。一般情況下，對(duì)于節(jié)能涂料制備來說，必須要嚴(yán)格的分析研填料在涂料制備過程中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在某種情況下會(huì)影響它的最終反射系數(shù)和顏填料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，為了充分發(fā)揮熱反射性能，在相關(guān)的原材料選擇之后，要做好熱反應(yīng)系數(shù)的分析。如果發(fā)現(xiàn)顏填料它的粒子半徑過小，會(huì)發(fā)生折射散射現(xiàn)象，使得光線發(fā)生彎曲。因此，在節(jié)能涂層制備時(shí)要考慮到兩種以上顏填料的配比。在進(jìn)行制備過程中，節(jié)能涂料在制備過程中，和普通的涂料制備的工業(yè)流程是相似的，再添加空心玻璃微珠的同時(shí)，要嚴(yán)格的對(duì)高速分散機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，也可以使用醇丙乳液添加必要的水和助力劑。為了避免過破壞空心結(jié)構(gòu)，影響隔熱反射能力，需要使用空心玻璃珠。在節(jié)能涂料制備過程中，還需要通過真空噴涂進(jìn)行操作，在涂裝作業(yè)時(shí)，卻要確保表面無裂縫，還需要做好表面助理工作，然后使用砂紙打磨，除去氧化層，用酒精擦去表面的油脂。

1.3 實(shí)驗(yàn)測試

目前，針對(duì)彩色建筑節(jié)能涂料制備性能分析時(shí)，需要做好結(jié)果測試，使用的是日本島津的XRD-6100X射線衍射儀對(duì)顏料的物象結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面探究，除此之外，最大掃描范圍為80°，最低掃描范圍為10°，掃描速度4°/min，步長0.02°/s這時(shí)所需要做好基線的校準(zhǔn)工作，對(duì)紅外反射率進(jìn)行計(jì)算，要考慮到涂層的CIE色度值，還需要使用涂層測厚儀測量制備涂層的厚度。

2 結(jié)果與討論

2.1 顏料基本性能

在彩色建筑節(jié)能涂料制備過程中，還需要考慮到顏料的基本性能。首先，常見的是XRD的譜圖。根據(jù)上文對(duì)鈦鉻黃、鐵黃、鈷綠、鉻綠四種顏料分析可以得到，說明以上三者顏料的結(jié)晶度較好，在進(jìn)行分析過程中使用的是高溫煅燒工藝，經(jīng)過高溫發(fā)生固相反應(yīng)之后，形成相應(yīng)的離子而鐵黃譜圖。則表明結(jié)晶度不好，存在一定的非鐵黃譜圖。還需要考慮到節(jié)能涂料熱反射性能在進(jìn)行耐候性和耐久性測試，在進(jìn)行涂裝時(shí)需要考慮到用戶的審美需求，在某種程度上，外墻和屋頂需要使用深色系的多彩涂料，對(duì)于深色顏料來說，它會(huì)在全波段內(nèi)具備較高的吸收率，全面提高波段的平均反射率。在彩色建筑節(jié)能材料制備過程中，需要使用到炭黑，它主要是在紫外和可見光波段具有較大的吸收系數(shù)，為了在最大范圍內(nèi)保證散射系數(shù)，具備可靠性，要針對(duì)小部分區(qū)域內(nèi)的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)該顏料在檢測過程中，它是一種全波段的熱吸收材料。

其次，在近紅外反射率譜圖分析時(shí)，需要針對(duì)四種顏料在近紅外波段的反射率，對(duì)于鈦鉻黃來說，它具有優(yōu)異的近紅外反射線特效，隨著波長的增加而呈現(xiàn)遞增的趨勢，尤其是波長在900nm、1500nm、1950nm范圍內(nèi)，更具明顯的反射峰。通常情況下，對(duì)于鈦鉻黃來說，它的近紅外平均反射率較高，近紅外光譜反射曲線變化和顏料自身的反射圖譜基本一致。

2.2 涂層性能分析

2.2.1 近紅外反射率

近紅外反射率來說，需要對(duì)不同的摻量進(jìn)行分析，主要對(duì)材料質(zhì)量進(jìn)行分析，要考慮到彩色建筑節(jié)能涂料在波長范圍之內(nèi)所能吸收到的光。一般情況下，使用的是基料，這時(shí)需要考慮到近紅外線所吸收的內(nèi)容。在進(jìn)行參量過程中，涂層近紅外反射率影響并不大。在進(jìn)行反射率曲線分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，平均反射率為0.05。在進(jìn)行四種顏色涂料近紅外平均反射率分析時(shí)發(fā)現(xiàn)鈦鉻黃近紅外平均反射率為68.69%，見表2。

表2 不同摻量下4種顏料涂層的近紅外平均反射率

通常情況下，彩色建筑節(jié)能涂料都使用在建筑外墻和屋頂，面臨著長期的太陽暴曬和雨水沖刷，含有各種有害物質(zhì)，在節(jié)能涂料熱反射性能分析時(shí)，要考慮到耐久性和耐候性，需要對(duì)節(jié)能涂料進(jìn)行制備做法，將其放在實(shí)際的太陽照射環(huán)境中?？紤]到節(jié)能涂料在密閉體內(nèi)的溫度變化。一般情況下，如果節(jié)能涂料樣板，經(jīng)過自然光照射老化之后反熱隔熱性能出現(xiàn)大幅度的下降，老化后色調(diào)會(huì)發(fā)生變化，樣板表面堆積了大量的灰塵和微生物，經(jīng)過洗刷可以沖掉，然而大部分的已經(jīng)滲透到涂層的內(nèi)部，可能會(huì)有與外界溫度的上升，使得涂料的熱反射性能急劇下降。在節(jié)能涂料涂刷過程中，需要將它放在封閉的封閉體頂上，將其放在不同自然光的照射環(huán)境中，做好內(nèi)部溫度的測試實(shí)驗(yàn)，最好測試實(shí)驗(yàn)集中在中午，每隔五分鐘測量一次模型內(nèi)部的溫度變化，然后進(jìn)行記錄，得到不同時(shí)段涂料覆蓋模型和普通涂料覆蓋模型內(nèi)部溫度變化情況。彩色建筑節(jié)能涂料它的內(nèi)部溫度模型，平均溫度要比普通涂料的9℃。需要考慮到反射太陽的熱輻射能有效的阻隔熱能，降低內(nèi)部物體的溫度。

2.2.2 紅外發(fā)射率

這時(shí)需要對(duì)建筑反射隔熱涂料的紅外發(fā)生率進(jìn)行探究，在最大范圍內(nèi)計(jì)算不同材料涂層的紅外發(fā)射率。一般情況下，建筑反射隔熱涂料紅外發(fā)生率應(yīng)該參照當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?biāo)準(zhǔn)。不同的顏料，它所使用的材料涂層也是不同的，會(huì)隨著產(chǎn)量的增加有所改變，由于顏填料的產(chǎn)量增加，可能會(huì)引發(fā)涂層表面出現(xiàn)粗糙，進(jìn)而加大紅外發(fā)生率，節(jié)能涂料的使用。在某種程度上來說，紅外發(fā)射率，它是一種彩色建筑節(jié)能涂料，它是一種功能性的涂料，被廣泛使用在外墻和屋頂上，由于它在紅外區(qū)域具有較高的反射率和發(fā)射率，能在最大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)太陽輻射能，能有效阻礙熱能在建筑內(nèi)部的傳播。通常情況下，在彩色建筑節(jié)能涂料制備和選擇過程中，使用的是硅丙乳液，它是最主要的成膜物質(zhì)，具有較高的反射率，還有耐候性，顏填料的熱反射性能需要考慮，是否具有反射、隔熱、輻射三種性能。其中白色顏料它的反射率最高。尤其是在近紅外區(qū)，反射率要比普通色系中的顏料高出數(shù)百倍，能有效地降低物體內(nèi)部的溫度。在進(jìn)行顏填料折光指數(shù)，粒徑大小以及含量分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，折光指數(shù)越高，成膜物質(zhì)也就越大，反射率也相應(yīng)越高。與此同時(shí)，還需要使用熱反射性能測量工具進(jìn)行檢測。使用分光光度計(jì)的測量方式相比，它更加的簡單快捷，一方面，能有效地節(jié)約資源。另一方面，能進(jìn)行初期配方篩選工作。

2.2.3 CIE色度值

在進(jìn)行CIE色度值分析時(shí)，通常情況下，彩色建筑節(jié)能涂料太過鈦鉻黃它會(huì)隨著摻量的增加，色度值逐漸遞增，一般情況下，它的平均梯度約為4%。會(huì)隨著鈦鉻黃增加，發(fā)色離子顏色的積累，導(dǎo)致涂層顏色逐漸紅移，使涂層逐漸的變黃。對(duì)于鐵黃涂層來說，鐵黃的摻量對(duì)CIE色度影響并不大。在彩色建筑節(jié)能涂料制備和性能分析時(shí)，要考慮到內(nèi)部物品的安全性，要以節(jié)約資源為目的的物體表面溫度逐漸降低。通常情況下，普通建筑物使用的是傳統(tǒng)供熱的方式，能有效地抑制傳熱速率，它能有效地解決強(qiáng)烈太陽光照射下深色建筑物表面溫度過高的問題?？梢允褂貌煌N類的顏色，太陽熱反射涂料涂層主要有樹脂陶瓷中的空微珠和相關(guān)的顏料組成，將其涂抹在建筑物表面，使得太陽熱輻射進(jìn)外波段具有較高的反射率，一方面，它在近紅外區(qū)具有較大的反射比。另一方面，它能將光能輻射到外層空間進(jìn)行綜合使用，更好的吸收熱量，充分發(fā)揮雙重的保護(hù)功能，一般情況下，在我國建筑物節(jié)能涂料制備和選擇過程中使用的是隔熱層、金屬鍍膜以及涂刷銀粉的方式，雖然它有一定的隔熱效果，然而如果它的溫度一旦傳到內(nèi)部，會(huì)使外度外部的溫度逐漸遞減，熱能很難釋放。為了考慮到建筑物的有效性和耐久性，需要對(duì)CIE色度值進(jìn)行分析，才能在一定范圍內(nèi)提高涂料的色彩飽和度。

3 結(jié)論

綜上所述，在對(duì)四種顏料分別進(jìn)行近紅外平均反射率分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)，鈦鉻黃和鈷綠紅外平均反射率更高。除此之外，還受到摻量的影響，需要對(duì)隔熱性能進(jìn)行全面對(duì)比，實(shí)現(xiàn)兩種涂層板平衡溫度和空白板相比，溫度分別設(shè)置為：17℃、9℃，在最大范圍內(nèi)，充分發(fā)揮彩色建筑節(jié)能涂料的個(gè)性化性能。