AF高性能建筑反射隔熱涂料的研究

周 沫 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230031）

1 引言

反射隔熱涂料通常是指涂膜能夠有效反射照射到其表面的太陽熱輻射，降低涂膜表面對太陽輻射能量吸收而具有明顯隔熱效果的一類功能性涂料，通常是以合成樹脂（乳液或溶液）為基料，以功能性顏料（包括填料）為主要顏料組分，與助劑和分散介質等一起配制而成、具有較高太陽熱反射比、近紅外反射比和半球發射率（或紅外發射率），并能夠產生良好隔熱效果的一類功能性涂料。

建筑反射隔熱涂料是在建筑物外表面使用的反射隔熱涂料，主要應用于夏熱冬暖和夏熱冬冷地區。我省是應用建筑反射隔熱涂料較早的省份，早在2011年就制定了建筑反射隔熱涂料應用技術規程，本文主要介紹作者協助安徽先飛新型建材有限公司開發AF高性能建筑反射隔熱涂料的研制。

反射隔熱涂料的基本應用基礎在于，在夏熱冬暖和夏熱冬冷地區，夏季幾乎是無窮無盡的太陽能照射到物體表面，會使物體表面的溫度驟然升高，由此而帶來諸如加速物體老化、增大產生事故的風險和提高溫度調節的能耗等一系列負面效應。反射隔熱涂料的應用能夠使這些負面效應得以緩解或顯著降低。

人類進入21世紀初的信息時代以來，一方面是科學技術以幾乎超出人們想象的速度向高、精、尖方向飛速發展；另一方面是四E（能源、資源、環境和效益）壓力繼續不斷加大，研究開發新能源、節約利用能源和資源成為人類保持可持續發展的當務之急，乃至節能減排技術成為重中之最。反射隔熱涂料的應用能夠順應這種潮流，其應用所帶來的許多好處日益受到重視，加之其應用的靈活性和方便性，使之在一些不同的領域得到應用或正在研究其應用的可能性。

2 試驗

2.1 原材料與配方

2.1.1 原材料

淄博坤瀚化工有限公司的KH600A彈性建筑乳液和BC200聚丙烯酸酯乳液；中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司生產的GS60型和GS20型商品玻璃空心微珠。兩種微珠均為硼硅酸鹽質，GS60型的密度約0.60kg/cm，平均粒徑約（50～85）μm ；GS20型的密度約0.20k/cm，平均粒徑約（65～120）μm；金紅石型鈦白粉、“快易”分散劑、texa?nol酯醇-12、ASE-60增稠劑、TT-935增稠劑、681F消泡劑、PE-100潤濕劑和K20防霉劑等。

2.1.2 基本配方

研究AF建筑反射隔熱涂料使用的基本配方，見表1。

研究AF建筑反射隔熱涂料用基本配方 表1

2.2 涂料制備程序

AF建筑反射隔熱涂料的制備是物理混合過程。在制備程序的設計上應注意空心玻璃微珠不能夠受到研磨，否則會使其破碎而損失反射性能。

制備涂料時，將水、防霉劑、乙二醇（或丙二醇）、酯醇-12（或丙二醇丁醚）、陰離子型分散劑、潤濕劑、氨水和適量消泡劑等在混料罐中混合均勻，制得料漿。將該料漿通過砂磨機研磨至合格細度后，轉移至調漆罐中加入彈性聚丙烯酸酯乳液攪拌均勻，再投入空心玻璃微珠中速攪拌均勻。最后視涂料中泡沫的多少，再補充消泡劑，慢速攪拌消泡。最后，還可以根據涂料的黏度狀況，使用適量的有機類增稠劑調整涂料的黏度。

涂料配制后，一般需要放置24h后再進行各種性能的試驗。

3 結果與討論

3.1 彈性乳液和普通乳液不同復合比例對涂料性能的影響

由于空心玻璃微珠的添加，使得AF建筑反射隔熱涂料在原材料的選用方面和普通彈性涂料有所不同。例如，僅用彈性建筑乳液能夠配制出性能良好、滿足建工行業標準《彈性建筑涂料》（JG/T 172—2014）的涂料。但同樣的技術卻不能夠配制出性能良好的建筑反射隔熱涂料。主要是僅選用彈性建筑乳液，所得到的涂膜拉伸強度很低。為了解決這一問題，采取將彈性建筑乳液和普通聚丙烯酸酯乳液復合使用，再選擇合適的PVC濃度的技術。

不同乳液拼混比例時涂料PVC對涂膜拉伸強度的影響 表2

不同拼混比例時涂料PVC對涂膜斷裂伸長率的影響 表3

3.1.1 彈性乳液和普通乳液不同復合比例對涂膜拉伸強度的影響

將KH600A彈性建筑乳液和BC200聚丙烯酸酯乳液復合，在不同拼混比例時涂膜拉伸強度如表2所示。

3.1.2 彈性乳液和普通乳液不同復合比例對涂膜斷裂伸長率的影響

KH600A彈性乳液和BC200聚丙烯酸酯乳液拼混比例不同時的涂膜拉伸強度，如表3所示。

試驗結果表明，隨著KH600A彈性乳液在成膜物質中比例的降低，涂膜的拉伸強度提高、延伸率降低。

3.2 涂料PVC值對涂膜性能的影響

上述表2和表3中的試驗結果表明，在PVC為28%～43%范圍內，隨PVC的增大，涂膜的拉伸強度增大、延伸率降低。

這種變化趨勢不難理解，因為KH600A彈性乳液膜的延伸率很高，實際試驗數值大于1000%，但抗拉強度很低；而BC200聚丙烯酸酯乳液膜的延伸率很低，抗拉強度很高，因而二者復合使用時能夠產生互相平衡的作用。

通過適當調整彈性乳液和普通乳液的混拼比例以及涂料配方的PVC值，可使AF建筑反射隔熱涂料涂膜的力學性能滿足不同的使用要求。

3.3 空心玻璃微珠添加量對涂膜反射率的影響

3.3.1 單用GS20型空心玻璃微珠時添加量對涂膜反射率的影響

空心玻璃微珠是提高涂膜反射率的主體功能材料，在鈦白粉添加量為8%的情況下，其添加量對涂膜反射率的影響，如表4所示。

從表4可見，在空心玻璃微珠的一定添加量的情況下，涂膜反射率隨著空心玻璃微珠添加量的提高而明顯提高，但當達到20%大小時，涂膜反射率有所下降。且涂膜的外觀效果也不好，因而考慮到涂膜效果和生產成本，空心玻璃微珠的添加量不應高于20%。

3.3.2 GS60型+GS20型空心玻璃微珠復合使用時添加量對涂膜反射率的影響

涂膜反射率隨著空心玻璃微珠添加量的變化 表4

涂膜反射率隨著空心玻璃微珠添加量的變化 表5

考慮到單使用一種型號的空心玻璃微珠，其粒徑單一，在涂膜中分布和密堆積形態不好，將30%GS60型和70%GS20型空心玻璃微珠復合使用，因為二者粒徑不同，小粒徑空心微珠能夠填充在大微珠的堆積空隙中，在涂膜中能夠形成更好的分布狀態，使涂膜致密，得到更大的反射率，見表5所示。

3.4 改善涂料耐沾污性的研究

彈性涂料一般使用低玻璃化溫度的乳液，PVC值又低，因而涂膜的耐沾污性較差。為此，進行了改善涂膜耐沾污性的研究。我們通過添加低表面能有機類耐沾污劑的方法改善涂料的耐沾污性。耐沾污劑能使涂膜表面具有疏水性，受液體沾污物沾污時，可呈現類似水珠在荷葉上的不潤濕效果，易于用水沖洗干凈，這樣能夠提高涂料的耐沾污性。

3.5 AF建筑反射隔熱涂料的綜合性能

所研究的AF建筑反射隔熱涂料的綜合性能良好，并進行了試生產，所生產產品的性能滿足建工行業標準《反射隔熱涂料》（JG/T 235-2014）的要求。

AF建筑反射隔熱涂料經安徽先飛新型建材有限公司生產，其產品的工程應用超過百萬平方米，應用效果良好。由于該涂料生產技術的先進性，產品具有較強的市場競爭力。

4 結論

①研究了彈性乳液和普通建筑乳液不同復合比例時，對涂膜斷裂伸長率的影響。研究表明，隨著KH600A彈性乳液在成膜物質中比例的降低，涂膜的延伸率降低。

②研究了彈性乳液和普通建筑乳液不同復合比例，對涂膜拉伸強度的影響。研究表明，隨著KH600A彈性乳液在成膜物質中比例的降低，涂膜的拉伸強度提高。

③研究了涂料PVC值對涂膜性能的影響。研究表明，在PVC為28%～43%范圍內，隨PVC的增大，涂膜的拉伸強度增大、延伸率降低。

④研究了空心玻璃微珠添加量對涂膜反射率的影響。研究表明，在空心玻璃微珠的一定添加量的情況下，涂膜反射率隨著空心玻璃微珠添加量的提高而明顯提高，但當達到20%大小時，反射率開始下降。使用兩種型號的空心玻璃微珠，能夠提高涂膜的致密度和反射率。

⑤添加低表面能有機類耐沾污劑能夠提高涂料的耐沾污性。