高红外反射率隔热涂料的研究

论文摘要

高红外反射率隔热涂料是指对太阳辐射近红外波段具有高的反射比,涂层本身在中远红外波段具有高发射率,从而在不消耗能量的情况下降低涂层表面温度的功能性涂层材料。本文通过乳液聚合制备水性丙烯酸酯乳液,应用在高红外反射隔热涂料体系中作为成膜物质。在制备高红外反射隔热涂料过程中,加入金红石型钛白粉、空心微珠、六钛酸钾晶须、二氧化硅气凝胶四种功能填料形成不同隔热涂料体系,对加入的功能填料进行了SEM、XRD和反射率分布的分析。同时研究了隔热涂料的制备工艺,制备隔热涂料过程中纳米粒子的分散和表征方法,涂料的隔热、反射和基本性能测试方法。功能填料隔热效果由高到低依次为:六钛酸钾晶须、二氧化硅气凝胶、金红石型钛白粉、空心微珠。所以在以下的实验中我们主要考核六钛酸钾晶须、二氧化硅气凝胶和金红石型钛白粉的不同含量对涂料隔热性能的影响;同时含功能填料的涂层在玻璃试板上的隔热效果优于在铁、中密度和石膏试板上的隔热效果。试验结果表明:合理选择六钛酸钾晶须、二氧化硅气凝胶、金红石型钛白粉的添加量,能显著提高涂料的隔热性能。在模拟太阳光照射的试验装置下,当涂层中六钛酸钾晶须的添加量为15%,玻璃试板上、下面温度可以降低10℃左右;当涂层中二氧化硅气凝胶的添加量为1%,玻璃试板上、下面温度可以降低9℃左右;当涂层中金红石型钛白粉的百分含量为10%,玻璃试板上、下面温度可以降低8℃左右。涂层中含15%六钛酸钾晶须的玻璃试板比未添加六钛酸钾晶须的玻璃试板上、下面温度差大5℃左右。可见含15%六钛酸钾晶须的涂层有显著的隔热效果。由于六钛酸钾晶须的风洞状结构,使其具有结构隔热性能。目前,隔热涂料隔热机理的问题是在进一步研究中需要解决的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外隔热涂料的研究现状
• 1.2.1 国内隔热涂料的研究现状
• 1.2.2 国外隔热涂料的研究现状
• 1.3 隔热涂料的分类及原理
• 1.3.1 阻隔性隔热涂料
• 1.3.2 辐射性隔热涂料
• 1.3.3 反射性隔热涂料
• 1.3.4 复合性隔热涂料
• 1.4 目前隔热涂料研究中存在的问题
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第2章 隔热涂料用水溶性丙烯酸酯乳液的合成
• 2.1 实验仪器和原料的选择
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验试剂
• 2.2 丙烯酸酯乳液的基本组成及测试
• 2.3 单体的配比对乳液合成的影响
• 2.4 溶剂与单体的比例对乳液合成的影响
• 2.5 引发剂对乳液合成的影响
• 2.6 不同反应条件对丙烯酸酯乳液的影响
• 2.6.1 反应温度的影响
• 2.6.2 单体滴加时间的影响
• 2.6.3 反应时间的影响
• 2.7 合成水性丙烯酸酯乳液的红外光谱分析和基本性能
• 2.8 本章小结
• 第3章 高红外反射率隔热涂料的制备
• 3.1 具备高红外反射率功能填料的选择
• 3.1.1 金红石型二氧化钛的性能分析
• 3.1.2 空心微珠的性能分析
• 3.1.3 六钛酸钾晶须的性能分析
• 3.1.4 二氧化硅气凝胶的性能分析
• 3.2 高红外反射率隔热涂料的制备
• 3.2.1 高红外反射率隔热涂料配方的组成及参数
• 3.2.2 高红外反射率隔热涂料的制备工艺
• 3.3 本章小结
• 第4章 隔热涂料的性能分析
• 4.1 涂料隔热性能的测试方法
• 4.2 实验方案设计
• 4.3 四种功能填料对涂层隔热性能的比较以及优选
• 4.3.1 未添加功能填料的涂层对四种试板隔热性能的影响
• 4.3.2 四种功能填料的涂层对四种试板隔热性能的影响
• 4.4 不同含量功能填料对涂层隔热性能的影响
• 4.4.1 不同含量六钛酸钾晶须对涂层隔热性能的影响
• 4.4.2 不同含量二氧化硅气凝胶对涂层隔热性能的影响
• 4.4.3 不同含量金红石型钛白粉对涂层隔热性能的影响
• 4.5 隔热涂层的基本性能检测
• 4.6 隔热涂料的应用
• 4.7 本章小结
• 第5章 高红外反射隔热涂料的机理研究
• 5.1 传热学阐释热反射涂层隔热原理
• 5.1.1 热传导
• 5.1.2 热对流
• 5.1.3 热辐射
• 5.1.4 涂层保温、隔热机理
• 5.2 功能填料对隔热涂层光学性能的影响
• 5.2.1 功能填料对隔热涂层反射比的影响
• 5.2.2 功能填料对隔热涂层发射比的影响
• 5.3 隔热涂层热物性的确定
• 5.3.1 隔热涂料有效导热系数的计算模型
• 5.3.2 隔热涂料有效导热系数的测量
• 5.3.3 计算结果和讨论
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢