近来很热门的保温涂料未来会是什么样?
发布时间:2016-12-07 浏览次数:
早在 20 世纪七八十年代,美国就有资料显示,由丙烯酸乳液和复合材料制备的绝缘涂膜适用于金属表面起到隔热作用,随后美国开始研发陶瓷隔热涂料,特别是将其应用在燃气轮机、柴油机行业。 我国对隔热涂料的研究起步较晚,最先研究应用的是阻隔型隔热涂料,尤其是目前使用最广泛的复合硅酸盐类隔热保温涂料,这类涂料是20世纪80年代末才发展起来的。隔热保温涂料的应用引起了国内外学者的关注,并对其进行了研究。Raouf 等国外学者将富勒烯应用到新型隔热保温材料中,制得的微米级富勒烯薄膜可使基体在 800 ℃的环境中表面温度降低100 ℃以上。德国盾牌选取极小粒径的真空陶瓷微珠加入到陶瓷隔热涂料中,使涂膜对太阳光有很高的反射率,涂覆0.3mm左右即可令被涂物内部温度大大降低,节能 40%。美国研发的一种水性超薄隔热保温涂料的隔热性能可与10 cm 厚的R20等级泡沫绝热材料相媲美,在基体表面涂刷0.33mm就可将 95% ~ 98%的外部热量阻隔在基体之外。有业内专家以纯丙乳液为成膜基料,高性能空心玻璃微珠为填料制备出了一种新型隔热保温涂料。也有专家以金红石型 TiO2、空心陶瓷微珠及 SiO2 为隔热颜填料经特殊工艺研制了一种太阳热反射隔热涂料,这种涂料的隔热性能非常良好,在满足隔热、耐候及装饰功能的同时,也达到了节能环保的目的。科学研究的不断进步、生产技术的不断成熟及应用领域的不断扩展为隔热保温涂料的发展提供着无限的可能性。
多功能薄型隔热保温涂料
在露天环境中,最理想的隔热保温涂料需具备全 面协同的光谱特征和高的阻抗。这三种隔热涂料各具优良特性,但不够全面,因此集多种保温功效于一体的多功能薄型隔热保温涂料成为众多科研工作者研究的重中之重。目前对于这种涂料的研究已经有所成绩,例如,有专家以水性聚氨酯为成膜剂,以分散良好的滑石粉和绢云母为填料,金红石型 TiO2、空心玻璃微珠为隔热颜填料,采用高速分散提高纳米填料在涂料中的分散性,制备具有3种隔热机 理协同作用的水性纳米复合隔热涂料。有专家制备的新型多功能薄层保温涂料不仅具有良好的耐久性和高热反射率,而且导热系数较低,适用于外墙保温体系中,能够降低能耗并延长体系的使用寿命。还有一家公司研发的一种 ZS221 型防晒隔热涂料,它综合了3种隔热机理,对400~2500 nm范围的红外线和紫外线具有高反射率,能够自动发生 热量辐射散热降温。同时由于涂料中加入导热系数极低的空心微珠,因此能够阻隔热传导,保证了物体内部温度恒久不变。
纳米孔超级绝热涂料
纳米孔超级绝热材料是建立在低密度和超级细孔(小于50 nm)的结构基础上,其导热系数可趋近于0。SiO2气凝胶及其复合材料是目前研究较深入的纳米孔超级隔热材料,且又具有防水阻热、环保节能、耐候性好、使用寿命长等优点。近年来,采用纳米SiO2气凝胶来开发高效隔热保温涂料已成为主流趋势。有学者根据传热学的机理,选取硅气凝胶和空心玻璃微珠为功能性填料研制了一种新型的隔热保温涂料,展望了其在多个领域的应用前景。有学者将自制的 SiO2 凝胶经表面疏水改性后作为隔热填料,掺入到丙烯酸酯白色外墙涂料中制成了一种高效的隔热涂料。2010年上海世博会零碳馆及万科实验楼都采用了气凝胶超级绝热涂料,表明这种涂料具有突出的节能效果。
真空隔热涂料
热传递方式中的导热和对流都是基于分子间的碰撞和能量的传递来进行的,而真空状态下无分子的相对运动,因此这两种热传递方式无法进行,很大程度上减少了热传递的途径。由此采用真空的功能性填料来制备隔热保温涂料,势必赋予涂料更加优异的隔热性能,成为未来的发展方向。
环境友好型涂料
社会进步就要求人类的生产、生活对环境的不良影响越来越小,因此,水性、环保型、无溶剂型涂料也 将成为涂料发展的必然趋势。
隔热保温涂料发展研究存在的问题
对于阻隔型隔热涂料的研究已经相当成熟,在各个领域都有着广阔的应用,对于反射型隔热涂料,仍在综合研究阶段,在生产实际中也有一定的应用。对于辐射型隔热涂料,还仅限于实验室研究阶段,研究报道不多。制约它们发展所面临的问题有以下几点。
1)成膜基料的选择和研发对于生产高性能的隔热保温涂料至关重要,根据各个应用领域的特点,因地适宜,研制出高性能的基料具有一定的困难。
2)纳米化已成为涂料发展的必然趋势,纳米颜填料的分散状况直接影响着涂层的性能,然而其分散问题并没有完全解决,其储存稳定性也有待进一步的提高。
3)目前针对光、热的反射和辐射理论研究还存在不足,因而对于开发性能更为优异的新型反射、辐射型隔热材料的研究具有较大的困难。
4)多种隔热材料(SiO2 气凝胶、中空微珠、纳米半导体等)的理论研究较成熟,但将其作为隔热填料加入到隔热涂料的系统性试验研究还较少。
5)目前涂料隔热性能的测试方法并不规范,且不统一,性能表征指标也不够严格,这样对涂料性能的判断不是很准确,制约着涂料的发展。