氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)保溫隔熱表征參數(shù)研究

王長(zhǎng)山 李珊珊 鐘 巍 樂(lè)少軍 徐金枝 高 鵬

1.南京綠臻建筑技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210012

2.中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100048

3.上海中南建筑材料有限公司，上海 200235

氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)是由底涂漆、氣凝膠絕熱厚質(zhì)中涂漆、氣凝膠絕熱面涂漆組成的，施涂后形成總干膜厚度大于2 mm，具有裝飾、絕熱功能的復(fù)合涂層。氣凝膠作為整個(gè)系統(tǒng)最主要的功能材料，賦予系統(tǒng)具有阻隔熱傳導(dǎo)、反射隔熱和輻射隔熱保溫的作用[1]。在該系統(tǒng)中，底涂漆主要起到基層封閉和增強(qiáng)黏結(jié)性的作用。氣凝膠絕熱厚質(zhì)中涂漆起著重要的承上啟下作用，不僅需與上、下涂層均具有良好的結(jié)合力和附著力，還需具有填平性，使面漆涂飾后得到平整、豐滿的表面；更重要的是，中涂漆承擔(dān)著整個(gè)氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)的阻隔熱傳導(dǎo)的。同時(shí)，還起到強(qiáng)化面涂漆輻射換熱和反射隔熱功能的作用[2]。氣凝膠絕熱面涂漆是氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)中最外層的涂料，主要起到裝飾、保護(hù)、輻射換熱和反射隔熱的作用。

基于氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)的絕熱作用機(jī)理，本研究對(duì)氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)、氣凝膠絕熱厚質(zhì)中涂漆、氣凝膠絕熱面涂漆的保溫隔熱性能的表征參數(shù)分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究。對(duì)于氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)，表征參數(shù)為太陽(yáng)光反射比、近紅外反射比、垂直發(fā)射率。鑒于氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)用于建筑物外表面，容易沾污且易于老化，會(huì)降低其節(jié)能效果，故對(duì)污染后太陽(yáng)光反射比變化率、人工氣候老化后太陽(yáng)光反射比變化率也進(jìn)行了研究[3]。氣凝膠絕熱厚質(zhì)中涂漆的表征參數(shù)為太陽(yáng)光反射比、近紅外反射比、垂直發(fā)射率和導(dǎo)熱系數(shù)。氣凝膠絕熱面涂漆的表征參數(shù)為太陽(yáng)光反射比、近紅外反射比和垂直發(fā)射率[4]。

1 試驗(yàn)部分

1.1 氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)

1.1.1 試板的制備

氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)的制板要求如表1所示。

表 1 制板的要求

1.1.2 性能測(cè)試

明度（L*）值：按GB/T 11186.2—89《漆膜顏色的測(cè)量方法 第二部分：顏色測(cè)量》進(jìn)行測(cè)試。

太陽(yáng)光反射比、近紅外反射比、污染后太陽(yáng)光反射比保持率、人工氣候老化后太陽(yáng)光反射比變化率：按JG/T 235—2014《建筑反射隔熱涂料》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

垂直發(fā)射率：按GB/T 2680—1994《建筑玻璃可見(jiàn)光透射比、太陽(yáng)光直接透射比、太陽(yáng)能總透射比、紫外線透射比及有關(guān)窗玻璃參數(shù)的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)試。

1.2 氣凝膠絕熱厚質(zhì)中涂漆

1.2.1 試板的制備

導(dǎo)熱系數(shù)試件的制備：將氣凝膠絕熱厚質(zhì)中涂漆在容器中攪拌混合均勻，采用單道制膜，成型試件尺寸為300 mm×300 mm，總厚度不小于10 mm。試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下帶模養(yǎng)護(hù)7 d，拆模后放置于60 ℃±10 ℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥至恒量，烘干時(shí)間相隔24 h的質(zhì)量變化率不超過(guò)1.0%，即為恒量。

太陽(yáng)光反射比、近紅外反射比、垂直發(fā)射率的制板的制備：試板制備要求見(jiàn)表2。采用刮涂或噴涂方式，涂布多道時(shí)，每次刮涂或噴涂厚度不超過(guò)1 mm，每道間隔24 h。

表 2 氣凝膠絕熱厚質(zhì)中涂漆制板的要求

1.2.2 性能測(cè)試

太陽(yáng)光反射比、近紅外反射比和垂直發(fā)射率的性能測(cè)試方法同氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)，試驗(yàn)結(jié)果取3塊試板的算術(shù)平均值作為最終結(jié)果。

導(dǎo)熱系數(shù)：按GB/T 10294—2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定防護(hù)熱板法》進(jìn)行測(cè)試。

1.3 氣凝膠絕熱面涂漆

1.3.1 試板的制備

太陽(yáng)光反射比、近紅外反射比、垂直發(fā)射率的制板的制備：采用刮涂或噴涂方式，應(yīng)保證涂膜表面平整，無(wú)明顯氣泡、裂紋等缺陷，試板制備要求見(jiàn)表3。

表 3 氣凝膠絕熱厚質(zhì)中涂漆制板的要求

1.3.2 性能測(cè)試

太陽(yáng)光反射比、近紅外反射比和垂直發(fā)射率的性能測(cè)試方法同氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)，試驗(yàn)結(jié)果取3塊試板的算術(shù)平均值作為最終結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2.1 氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)

對(duì)6個(gè)明度的氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，明度值L*分別為38、60、75、85、90和96，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

表 4 不同明度值的氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)表征參數(shù)的測(cè)試結(jié)果

由表4的測(cè)試結(jié)果可以看出：隨著明度的提高，氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)的太陽(yáng)光反射比和近紅外反射比隨之增大，特別是太陽(yáng)光反射比在明度值85時(shí)，比明度值70的時(shí)候有顯著提高。垂直發(fā)射率與明度無(wú)關(guān)，基本保持一致。污染后的太陽(yáng)光發(fā)射比變化率則隨著明度的提高而增大，人工氣候老化后太陽(yáng)光反射比變化率則基本不變。

測(cè)試結(jié)果表明：氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)的反射隔熱性能主要與涂料的明度、顏色有關(guān)，而輻射換熱性能與明度無(wú)關(guān)；污染后太陽(yáng)光反射比變化率隨明度增大而增大，因?yàn)槊鞫仍酱?，顏色越淺，受污染的程度相對(duì)更為嚴(yán)重，表現(xiàn)為變化率更大；人工氣候老化主要是表征乳液性能優(yōu)劣的指標(biāo)，與明度值無(wú)關(guān)，在乳液品種、用量一定的條件下，人工氣候老化后太陽(yáng)光反射比變化率基本一致。

2.2 氣凝膠絕熱厚質(zhì)中涂漆

氣凝膠絕熱厚質(zhì)中涂漆表征參數(shù)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5。

表 5 氣凝膠絕熱厚質(zhì)中涂漆表征參數(shù)的測(cè)試結(jié)果

從表5的測(cè)試結(jié)果可以看出：氣凝膠絕熱厚質(zhì)中涂漆的太陽(yáng)光反射比和近紅外反射比測(cè)試值滿足JG/T 235—2014《建筑反射隔熱涂料》中高明度涂料太陽(yáng)光反射比0.65、近紅外反射比0.80的最高要求；垂直發(fā)射率為0.996，與氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)測(cè)試值基本一致，具有極佳的輻射換熱性能；導(dǎo)熱系數(shù)低，為0.037 W/(m·K)，與EPS保溫板接近，保溫隔熱效果好。

2.3 氣凝膠絕熱面涂漆

選用了與氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)相同的6個(gè)明度值進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表6。

表 6 不同明度值的氣凝膠絕熱面涂漆表征參數(shù)的測(cè)試結(jié)果

從表6的測(cè)試結(jié)果可以看出，氣凝膠絕熱面涂漆的太陽(yáng)光反射比、近紅外反射比和垂直發(fā)射率的測(cè)試值與氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)的太陽(yáng)光反射比、近紅外反射比和垂直發(fā)射率的測(cè)試值基本相同，趨勢(shì)一致。因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)室條件下，氣凝膠絕熱面涂漆試樣制板厚度要求為干膜厚度不得小于150 μm，在足夠厚度的條件下，兩者的測(cè)試值基本相同。

3 結(jié) 語(yǔ)

氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)的保溫隔熱性能表征參數(shù)包括太陽(yáng)光反射比、近紅外反射比、垂直發(fā)射率、污染后太陽(yáng)光反射比變化率、人工氣候老化后太陽(yáng)光反射比變化率。隨著明度的提高，氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)的太陽(yáng)光反射比和近紅外反射比隨之增大，污染后的太陽(yáng)光反射比變化率也隨之增大，而人工氣候老化后太陽(yáng)光反射比變化率則基本不變，垂直發(fā)射率則與明度無(wú)關(guān)。

氣凝膠絕熱厚質(zhì)中涂漆的保溫隔熱性能表征參數(shù)包括太陽(yáng)光反射比、近紅外反射比、垂直發(fā)射率和導(dǎo)熱系數(shù)。太陽(yáng)光反射比和近紅外反射比均不小于0.85；垂直發(fā)射率與氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)測(cè)試值一致；導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.044 W/(m·K)。

氣凝膠絕熱面涂漆的保溫隔熱性能表征參數(shù)包括太陽(yáng)光反射比、近紅外反射比和垂直發(fā)射率，其測(cè)試值與氣凝膠絕熱涂料系統(tǒng)完全一致。