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新型节能隔热涂料的研究及应用

沈锋  
【摘要】:近年来,随着国家城镇化进程的不断加快,建筑产业发展迅速,人们的居住环境得到不断改善。但是由于绝大部分的建筑没有采用节能结构与节能材料,导致建筑能耗在我国社会总能耗中占了很大的比重,因此研究和开发建筑节能材料以减少建筑能耗已成为当前社会要解决的刻不容缓的问题。本文以有机氟、有机硅两种功能单体对丙烯酸树脂进行改性,结合了二者的优越性能,制备了成膜性能好以及耐水性、耐高低温性、保色保光性、附着力等膜性能优越的有机氟-硅改性丙烯酸乳液。以其作为基料,分别以中空二氧化硅微球、金属氧化物、陶瓷微珠为填料制备了单一机理的阻隔型、红外辐射型、反射型节能隔热涂料并且以三者的混合物为隔热填料制备了综合三种机理的复合型节能隔热涂料,分别优化了四种节能隔热涂料的配方,并对其隔热效果进行了比较。结果表明,所制备的节能隔热涂料具有较好的隔热效果与优异的综合性能,有望在实际应用中发挥作用。 本课题第一部分以乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)、甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、丙烯酸正丁酯(BA)作为壳单体,以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)作为核单体,合成了氟硅改性核壳结构纳米丙烯酸乳液。研究了核壳结构及VTES、DFMA等功能单体对涂膜性能的影响。采用红外光谱、激光光散射(DLS)和透射电镜(TEM)对乳液的化学结构、粒径分布和微观形貌进行表征;通过接触角测量对涂膜表面亲疏水性能进行表征。结果表明:核壳结构的纳米乳液粒径分布窄且均匀;VTES、DFMA的加入对涂膜的附着力、耐水性、耐紫外光、耐污性有提高,当VTES、DFMA加入量分别为单体总量的6%、8%时,所制得的纳米乳液的稳定性好,涂膜的综合性能好,其接触角高达110.2o,耐水性突出,可以很好的应用在节能隔热涂料中。 本课题第二部分分别以正辛胺和吡咯烷酮功能化的聚苯乙烯为模板制备了中空二氧化硅微球,研究了各种反应条件对所制备的中空二氧化硅的微观结构和分散性的影响。用红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)等方法对中空粒子的化学结构和微观结构进行了表征,通过电子显微镜观察了中空粒子的粒径和分散性。通过对两种制备方法进行比较,发现以正辛胺为模板制备的二氧化硅中空粒子不仅结构完整,粒径分布均匀,而且以其为填料制备的涂料具有很好的隔热效果。 本课题第三部分利用第一部分制备的氟硅改性纳米丙烯酸乳液作为基料,分别以第二部分制备的中空二氧化硅微球、金属氧化物、陶瓷微珠以及三者的混合物为隔热填料,制备了阻隔型、红外辐射型、反射型以及复合型节能隔热涂料。通过对不同类型的节能隔热涂料的隔热效果进行测试,发现复合型隔热涂料的隔热效果最为显著,其次以中空二氧化硅为填料制备的阻隔型隔热涂料也有较好的隔热效果。


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