硅酸盐系隔热涂料的配方设计及性能研究

论文摘要

隔热涂料,能够有效地阻止热传导,降低表面涂层和内部环境的温度,从而达到改善工作环境,降低能耗的目的。因其优良的经济性、方便的适用性和可靠的绝热性等优势,已成为当今建筑材料的发展热点。本文旨在研制一种制作工艺简单,环保无毒,可以涂刷在金属表面或者墙体上使用,干燥后能起到较佳隔热作用的环保型硅酸盐系隔热涂料。首先对涂料使用的粘结剂钠水玻璃进行了改性研究,主要针对水玻璃粘结剂在常温下形成的涂层机械性能差、耐水性不好的问题,从无机和有机两个方面对水玻璃进行了改性研究,通过对比无机酸、硅溶胶以及聚合物乳液等的改性效果,最终确立了具体的改性配比为水玻璃:苯丙乳液:无机酸:甲基硅酸钠:稳定剂=100:20:5:5:1。接着对几种常见隔热填料的隔热效果进行了对比,确立了海泡石和玻璃微珠双组分隔热体系,并对玻璃微珠和海泡石进行了相应的改性研究:对微珠来说是通过溶胶-凝胶法制备镀液,然后以浸镀的方法在微珠的表面镀覆一层高折射率的氧化钛薄膜,经检测微珠壳层表面镀覆了一层厚度为100纳米左右的氧化钛膜层物质,而且经过850℃的高温煅烧后氧化钛的晶型完全转变为高折射率的金红石型;对海泡石来说,通过球磨调整其纤维粒径水平,在料球比为1:1.5时,控制球磨时间为3h时,球磨后海泡石的粒径分布均匀,平均粒径保持在7.3μm左右。实验发现,隔热填料改性后可以保证其在涂料体系中发挥较好的隔热作用,对于提高涂料的隔热效果具有重要的意义。最后采用正交试验L9（33）的方法对涂料配方主要隔热组分中空玻璃微珠、海泡石、钛白粉的隔热性能进行了分析研究,发现三者对隔热效果的影响:海泡石>玻璃微珠>钛白粉,并通过对正交结果的进一步优化得到较好的涂料配方:成膜物质改性水玻璃47%,空心玻璃微珠12%,海泡石19%,钛白粉10%,滑石粉5%,高岭土5%,其他助剂2%。根据相应的国家标准对涂料的常规性能指标以及隔热效果进行检测,发现涂料的附着力为01级,抗冲击强度大于50cm,和普通涂料相比隔热效果提高20℃。随后,对涂料体系中几个重要的指标如涂层厚度,涂料的粘度,颜基比,以及涂层的耐热性能进行了测试研究,并通过综合热分析、扫描电子显微镜（SEM）等分析手段对其隔热机理进行分析表征。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 背景及发展
• 1.1.1 节能工程
• 1.1.2 建筑节能措施与绝热涂料
• 1.2 隔热涂料的分类
• 1.2.1 阻隔型隔热涂料
• 1.2.2 反射型隔热涂料
• 1.2.3 辐射型隔热涂料
• 1.2.4 其他隔热涂料
• 1.3 隔热涂料的制备
• 1.3.1 隔热原料选择依据
• 1.3.2 隔热涂料中的原料组成
• 1.3.3 隔热涂料的制备工艺
• 1.4 隔热涂料存在的问题和发展的趋势
• 1.4.1 需要注意的问题
• 1.4.2 主要发展方向
• 1.5 本课题选题依据与研究内容
• 第2章 实验
• 2.1 实验原料及仪器
• 2.1.1 主要原材料规格及来源
• 2.1.2 实验装置与仪器
• 2.2 实验过程
• 2.2.1 原料的预处理
• 2.2.2 填料的改性
• 2.2.3 料浆的制备
• 2.2.4 涂层的制备
• 2.3 性能检测
• 第3章 钠水玻璃粘结剂的共混改性
• 3.1 水玻璃概述
• 3.1.1 水玻璃的种类及组成
• 3.1.2 水玻璃涂层的固化
• 3.2 水玻璃改性
• 3.2.1 无机系列的改性
• 3.2.2 聚合物改性
• 3.2.3 综合改性
• 3.3 本章小结
• 第4章 隔热填料的选择与改性研究
• 4.1 常见的隔热填料
• 4.2 不同填料在涂料中的隔热性能研究
• 4.2.1 填料在涂料中的隔热性能测试
• 4.2.2 涂刷二道性能比较
• 4.3 隔热填料的改性研究
• 4.3.1 玻璃微珠改性
• 4.3.2 海泡石的粒径分级
• 4.4 本章小结
• 第5章 隔热涂料配方的探索研究
• 5.1 原料的选择
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 正交试验
• 5.2.2 涂料的最终配方
• 5.3 因素分析
• 5.3.1 海泡石在涂料体系中对隔热效果的影响
• 5.3.2 玻璃微珠在涂料体系中对隔热效果的影响
• 5.3.3 钛白粉以及其他填料在涂料体系中对隔热效果的影响
• 5.4 涂层相关性能分析
• 5.4.1 涂层厚度与涂层隔热效果研究
• 5.4.2 涂料的颜基比对涂料性能的影响
• 5.4.3 涂层的耐热性能研究
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录