纳米氧化铟锡透明隔热涂料的制备及性能表征_陈飞霞

1 — 照明光源 ;2 — 涂有涂料的玻璃 ;3 — 泡沫塑料隔热层 ; 4 —木盒 ;5 — 铁片(上表面涂有黑色涂料);6 — 挡板 ; 7 — 水银温度计 ;8 — 热电偶测温仪 图 1 隔热效果测试装置
2 结果与讨论
2 .1 透明隔热涂料的光学性能研究 不同氧化铟锡用量在波长为 220 ～ 2 500 nm 的
关键词 :环保型涂料 ;乳胶漆 ;有机挥发物 ;游 离甲醛 ;内墙涂料 ;配方设计 中图分类号 :T Q 630.6 +8 文献标识码 :B 文章编号 :0253-4312(2004)02 -0051 -05
0 引 言
目前 , 建筑内墙乳胶漆已成为室内装饰材料的主 打产品 。 建筑内墙乳胶漆以其透气性好 、耐擦洗 、遮 挡墙体裂纹 、便于施工等诸多优势而深得消费者的喜 爱 。因此 , 建筑内墙乳胶漆的安全性 、健康性越来越 引起人们的重视 , 市场需要性能优越 、功能独特 、健康 环保的室内涂料产品 。
高分子聚合物乳胶漆的成膜机理是粒子堆砌聚 集 , 涂膜具有透气性 、透水性 , 并制约了乳胶漆光泽度
的提高 。因此 , 在配方设计中 , 乳液粒子大小的选择 、 稳定性的选择 、硬度的选择 、颜填料体系的选择和各 种助剂的协调作用尤为重要 。
第 34 卷第 2 期 2004 年 2 月
涂料工业 PA IN T & CO AT IN GS IN DU ST RY
V ol.34 No .2 Feb .2004
环保型内墙乳胶漆配方设计
李学燕 , 胡文阁 , 李政 , 姬金花 (红狮涂料国际有限公司 , 北京 100078)
摘 要 :在进行内墙乳胶漆的配方设计中 , 研究了乳液 、杀菌 剂 、增 稠剂 、成膜助 剂 、抗冻剂 及分散剂 的选择 , 并 介 绍了环保型内墙涂料的配制 。
甲醛树脂的特征裂解碎片峰 , 而二氢苊 、芴 、蒽 、萤蒽 、 芘等为沥青树脂中煤焦沥青的主要裂解产物 。 该裂 解谱图是 2 种树脂裂解碎片的加和 , 而不存在 2 种单 体以上化学键连接的特征碎片 。因此 , 该涂料基料是 由叔丁基酚甲醛树脂和煤焦沥青混合而成的 。 既具 备酚醛树脂耐磨 、附着力强 、耐腐蚀的优点 , 又具有沥 青耐水 、价廉等特色 。
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1 — 空白玻璃 ;2 — 4 #试样 ;3 — 3 #试样 ;4 — 2 #试样 图 6 涂膜中氧化铟锡含量对隔热性能的影响
2 .3 涂料的基本性能 根据涂料的相关标准 , 对涂有双涂层(隔热涂层
和保护涂层)的透明隔热涂料进行了基本性能测试 , 结果见表 3 。
表 3 透明隔热涂 料基本性能检验结果
释剂及其他适宜的助剂 , 用 0 .1 mol 稀盐酸调节体系 的 pH 值至 3 ～ 4 , 继续搅拌 10 min 后 , 静置 30 min , 备用 。
表 1 原料与配方
原料名称
用量
纳米 IT O 水浆(自制) 10 mL
透明隔热涂料配方
有机硅树脂成 膜物(自制) 正丁醇
变量 变量
0.1 mol 稀盐酸
用浸涂 、辊涂或刷涂的方法将上述制得的涂料涂 覆于处理过的玻璃基材表面 , 室温下待溶剂挥发后放 入烘箱 , 在一定温度下固化成 膜 。 用 30 μm 线棒涂 布器在上述隔热层上涂覆一层保护涂料 , 室温下放置 至溶剂挥发后放入烘箱固化 。
1 .5 透明隔热涂料的表征
1 .5 .1 光学性能 在岛津 UV3101 型紫外 -可见光 -近红外分光
84 .05
太阳光直接透过率 (大气质量为 1)/ %
59 .80 62 .98 63 .35 66 .39 70 .94 70 .74
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陈飞霞等 :纳米氧化铟锡透明隔热涂料的制备及性能表征
由表 2 可见 , 各试样的可见光透过率均在 80 %
以上 , 随着纳米氧化铟锡用量的减少 , 可见光 随着涂料中 IT O 用量的增大 , 隔热效果随
1 — 空白玻璃 ;2 —3 #试样 图 3 红外灯照射下 3 #试样的底板升温速度
1 — 空白玻璃 ;2 —3 #试样 图 4 碘钨灯照射下 3 #试样的底板升温速度
碘钨灯照 射下木盒 内空气 的升温 速度见 图 5 。 由图 5 可见 , 空气升温速度要比底板升温速度慢 , 而 且温度达到平衡所需的时间较长 。 但使用空白玻璃 和隔热玻璃的温差仍保持在 5 ℃左右 , 照射时间达到
关键词 :纳米氧化铟锡 ;透明隔热涂 料 ;光学性能 ;隔热效果 ;有机硅树脂 中图分类号 :T Q 630.6 文献标识码 :A 文章编号 :0253-4312(2004)02 -0048 -04
0 引 言
目前制作透明隔热玻璃最常用的方法是在玻璃 表面镀膜或贴膜 , 但由于生产成本较高 , 难以广泛应 用 。在制作隔热膜时一般采用高纯氧化铟锡(I TO) 纳米复合粉末制成 I TO 靶材[ 1] , 然后在基体上成膜 。 IT O 粉体具有优良的光电性能 , 在红外区的反射率达 80 %。若能采用 I TO 粉体制成透明隔热涂料 , 用于 玻璃等基材 , 将有良好的市场前景和推广价值 。
近红外分光光度计 , 日本岛津公司 ;隔热效果测试装 置 , 自制 ;线棒涂布器 , 上海现代环境工程研究所 。 1 .3 透明隔热涂料的制备
取分散好的纳米 IT O 水浆 10 mL , 在磁 力搅拌 下缓慢加入一定量的成膜物 , 然后加入适量正丁醇稀
① 江苏省高新技术计划项目(编号 :BG 2001007)
之增强 。 2 .2 透明隔热涂料的隔热效果表征
红外灯照射下 3#试样的底板升温速度见图 3 。 由图 3 可见 , 空白玻璃和试样之间的升温速度差异很
明显 , 开始时两者温度呈线型增加 , 随着时间的延长 , 温度 逐渐 接近 平衡 状态 , 30 min 时两 者温 差达 到 10 ℃。 这说明 3#试样具有明显的隔热效果 。
摘 要 :采用在水中分散好的氧化铟锡(I T O)水浆 , 以及 有机硅 树脂成膜 剂 , 通过加入 共溶剂 并调整 体系 pH 值 , 制得了性能好的透明隔热涂料 。 试验结果表明 , 该涂料具有 良好的 光谱选 择性 , 在可见 光区具 有高的透 过性 , 并能 有 效阻隔红外光区的热辐射 。
“ 室内 装饰 装修 材 料 内 墙涂 料 中 有 害 物 质 限量 ” 国家强 制标 准中 规 定 有机 挥 发 物(V OC)的最 高 限 量 是 200 g/ L , 游离甲醛是 0 .1 g/ kg 。 乳胶漆中的有机 挥发 物(V OC)和 游 离甲 醛 主 要来 源 于 乳 液及 各 种 助 剂 。 内墙乳胶漆产品的配方设计 , 首先要考虑乳液的 VOC 含量 、游离甲醛含量 , 选择乳液的类型 , 控制成 膜助剂用量 , 特别是要选择游离甲醛含量低或不含游 离甲醛的助剂 , 在此基础上 , 再研究涂料和涂膜的综 合性能 。
碘钨灯照射下 3#试样的底板升温速度见图 4 。 与红外灯相比 , 碘钨灯的 能量更多地分布在 可见光 区 , 而涂膜主要阻隔红外光的能量 , 所以 30 min 后底
板达到的温度高于红外灯照射试样 , 但是其升温趋势 与红外灯相似 。 120 min 时温度达到平衡状态 , 不再 随时间的延长而继续升高 , 此时 3#试样和空白玻璃 之间的温差为 18 ℃。
图 2 不同氧化铟锡用量对涂膜光谱透过性的影响 表 2 不同氧化铟锡用量涂膜的可见光透过率
及太阳光直接透射比
样品编号
P VC
可见光透
(颜料体积浓度) 过率/ %
1#
0 .72
80 .15
2#
0 .53
83 .00
3#
0 .34
83 .01
4#
0 .22
85 .23
5#
0 .13
85 .49
6#
0 .07
料[ 3 -4] , 而我国则未见报道 。 本研究采用 ITO 粉体制成分散良好的 ITO 水
浆 , 用有机硅树脂作为成膜物 , 选用其他适宜助剂和 工艺条件 , 制备了透明隔热涂料 。
1 实验部分
1 .1 原料及配方 原料及配方见表 1 。
1 .2 仪器与装置 磁力搅拌器 , 江苏中大仪器厂 ;紫外 -可见光 -
光度计上测定透明隔热涂层在波长 220 ～ 2 500 nm 范围内的透射光谱曲线 , 比较不同样品在各个波段的 透过特性 。
1 .5 .2 隔热性能 采用自制的隔热效果测试装置 , 测定所制得的透
明隔热玻璃的隔热效果 , 如图 1 所示 。 当光源照射试样时 , 通过温度计测量木盒内的空
气温度以及热电偶测温仪测量底板的温度 , 可得知试 样的隔热效果 。 照明光源采用 250 W 红外灯和 500 W 碘钨灯 , 红外灯的能量主要集中在红外光区 , 而碘 钨灯的光谱能量分布与太阳光更接近 。
G B1729— 79
G B/ T 6739 —1996
GB/ T 1720 — 79 GB 1768 — 79
GB/ T 1732 — 93 GB/ T 1731 — 93 GB/ T 1733 — 93
GB 1735 — 79
表 3 可见 , 该透明隔热涂料不仅具有优良的隔热 性能 , 而且具有良好的综合性能 。
透射光谱见图 2 。1 # ～ 6# 6 个试样在可见光区均有 较高的透过率(80 %～ 90 %), I TO 用量提高 , 可见光 透过率略有下降 。在波长大于 800 nm 的近红外区透 过率开始下降 , 波长在 1 500 nm 以上的红外光透过 率几乎为零 。
根据 G B/ T 2680 —94 中的计算公式[ 5] 和图 2 中 对透 过 光 谱 的 测 定 , 计 算 图 中 各 试 样 在 380 ～ 1 800 nm波长范围内的可见光透过率和太阳光直接 透过率 , 见表 2 。
检 验 项 目