《高分子材料加L工实验》 实验三十一一种隔热涂料的制备及其性能测试实验 一、目的和要求 1、了解涂料配方的基本组成和各组分的作用： 2、熟悉涂料的制备方法： 3、掌握涂料隔热性能测试的方法和原理： 4、了解涂料综合性能测试的方法。 二、实验原理 辐射到地球表面上的太阳光能量，大约是每秒750w/m2,我国年日照时间在2200小时 以上的地区占我国国土面积的三分之二以上。在太阳光的照射下，热量不断地积聚在被辐射 的物体表面上，将使其表面温度不断地升高。物体吸收太阳辐射引起表面温度过高会给工业 生产和日常生活带来诸多问题和不便，在面对各种保温隔热材料的选择中，隔热保温涂料因 经济、使用方便和隔热效果好等优点而越来越受到人们的青睐，运用隔热保温涂料进行涂装 是目前各国重点推广的节能方法，发展前景十分广阔。 涂料的组成：传统的涂料（油漆）都要使用易挥发的有机溶剂，例如汽油、甲苯、二甲苯、 醋、酮等，以帮助形成漆膜。这不仅浪费资源，污染环境，而且给生产和施工场所带来危险 性，如火灾和爆炸。现代涂料由合成树脂、有机/无机颜填料、溶剂、助剂组成。目前，树 脂和涂料的配方设计大多是以降低VOC为中心，综合性能优异的环保型水性涂料已获得市 场的认可。本实验选用水性丙烯酸乳液为基料，具有弹性好、延伸率高、对基层变形适应力 强、对气温变化适应范围广、耐老化、无毒环保、颜色浅等特点，适用范围广泛。 隔热涂料的组成：与普通涂料的组成不同，隔热涂料体系中加入了具有良好隔热效果的 隔热功能填料，能够在实现涂料基本功能的同时，对物体起到隔热保温的作用，可以有效的 降低能耗，节约资源。 太阳的能量产生于热核反应，以热辐射的形式向外发送， 能量分布见表1。 表1太阳的能量分布情况 分区 波长/μm 占总能量/100% 紫外区 0.2-0.4 5 可见光区 0.4-0.72 45 红外区 0.72-2.5 50 由表可见，太阳的能量主要集中在可见光和红外区，即400~2500nm范围。在该波长 范围内，利用涂膜对光和热的高反射作用使太阳照射到涂膜上的大部分能量得到反射，而不 是被涂膜吸收，可以起到显著的隔热效果。涂层对太阳光的反射率越高，其隔热效果就越好， 这就是反射型隔热涂料的隔热机理。一般在涂料体系中加入一些轻质、孔隙率高、热绝缘系 数大及反射率高、表面光洁的热反射填料作为隔热功能填料，可以制备得到具有优异隔热效 果的反射型隔热涂料，实现对太阳光和热辐射较高的反射作用，本实验选用具有中空结构、 质轻、热导率低空心玻璃微珠作为隔热功能填料。 三、涂料隔热性能的测试原理 涂料隔热性能的检测主要采用隔热箱测试法，包括隔热箱在外加光源下测试和隔热箱在 自然条件下测试，具体如下： 1、隔热温差测试 试验装置：用30mm厚的聚苯乙烯泡沫板制成内腔尺寸为300mm×300mm×300mm的 箱子，在箱子的上表面裁出一个150mm×30mm的长方形孔洞，如图1所示。 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
《高分子材料加L工实验》 试样制备：隔热性能测试用的底板均为透明玻璃板，规格为100mm×200mm×3mm, 涂膜前使用稀盐酸对玻璃片表面进行预处理，清除杂质。将涂料用30um线棒涂布器均匀涂 覆于玻璃片上，室温下放至表干，然后置于电热鼓风恒温干燥箱，从180℃逐渐升温至235℃， 固化30min成玻璃涂膜。 试验环境：室内测试，试板和箱子先于环境温度中放置2h以上，使测试装置的温度与 环境温度平衡，测量时需紧闭门窗，使环境风速为0，尽量减小试验误差。 测试步骤：①分别将空白样和隔热涂料样的玻璃板放在2个隔热测定装置的长方形空洞 上，各用500W的碘钨灯挂在2个装置正上方30cm处： ②同时开启2盏碘钨灯，每隔10mn记录2个样板在同一时间点下保温箱内的温度： ③至温度变化不超过1℃（视为平衡温度）时，两保温箱内的温度相减即得隔热涂料的 隔热温差。 2、太阳光照射下的隔热效果测试 为模拟太阳光照射下的自然环境中氟碳涂料的隔热效果，制作了2个空腔尺寸为300mm ×300mm×300mm的隔热箱，隔热箱的5个面用XPS板构成，上盖300mm×300mm×3mm 的玻璃片，试验装置示意图见图2。参照2.1中方法制备试样，将2个隔热箱放在同一地点 和同一高度，每隔30min记录1次箱内温度。 灯 味试涂暖 温度计 西窝诗厦 温度计 票希隔狼保 君执 图1自制隔热效果测定装置 图2模拟太阳光照射下的隔热效果测试装置 四、配方设计、实验材料及试剂 1、水性丙烯酸乳液，空心玻璃微珠，溶剂，分散剂，消泡剂： 2、不同规格的透明玻璃板： 3、精密增力电动搅拌器，高速搅拌分散机，超声分散仪，隔热箱（自制），嵌入式碘钨灯 灯具，30μm线棒涂布器，玻璃棒，烧杯，温度计。 4、隔热涂料的配方设计： 以水性丙烯酸乳液为基料，空心玻璃微珠为隔热功能填料，设计水性丙烯酸隔热涂料的 基本配方如表2所示： 表2水性丙烯酸隔热涂料基础配方 原料 用量/质量份 水性丙烯酸乳液 25-45 空心玻璃微珠 0-10 溶剂 20-35 分散剂 适量 消泡剂 适量 五、实验步骤 2 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
《高分子材料加工实验》 1、色浆制备 将分散剂加入溶剂中，然后将隔热功能的填料空心玻璃微珠缓慢加入容器，先静置浸泡一段 时间，在经过超声分散，最后在搅拌器中低速搅拌均匀后再高速搅拌，高速分散（转速为 3000-4000r/min)约30min,调节pH值，即可得颜填料色浆。 2、隔热涂料制备 按隔热涂料基础配方将1中得到的颜填料色浆加入水性丙烯酸乳液中，高速剪切搅拌约 30mi,使其充分分散均匀，调节黏度和pH值出料，即得相应的隔热节能涂料浆料。 3、涂料隔热性能测试 采用隔热箱测试法对涂料的隔热性能进行测试。 4、涂料综合性能测试 (1)涂料固体含量的测定(GB/T1725-2007): (2)涂料粘度的测定（采用旋转粘度计在25℃温度下测定）： (3)涂膜耐湿热性能测试(GB/T1740-2007): (4)涂膜的耐碱、盐的浸泡测试(GB/T1740-2007): (5)涂膜耐洗刷性测试(GB/T9266-2009): (6)涂膜耐沾污性测试(GB9780-1988): (7)涂膜的耐老化性能测试(GB/T14522-2008)。 六、实验记录与处理 1、进行涂料助剂的筛选： 2、考察玻璃微珠对隔热性涂料能的影响规律： 3、根据涂料隔热温差的测试结果，优化隔热涂料的配方，并对优化得到的水性丙烯酸隔热 涂料的隔热性能和综合性能进行测试，评价涂料的隔热效果和综合性能。 3 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information