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SiO_2气凝胶透明隔热涂料的制备及性能研究

郭迪  
【摘要】:随着社会对绿色、环保、节能的日益重视,人们对玻璃的透明和隔热性能也提出了越来越高的要求。普通玻璃虽然透明性好,但是隔热效果不佳,造成了很大的能量损失和能源消耗。SiO2气凝胶是热导率最低的固体材料且有着优异的可见光透过性,是一种优异的透明隔热材料。将SiO2气凝胶制成浆料,以水性丙烯酸树脂为成膜物制成透明隔热涂料,可有效解决玻璃的透明隔热难题,具有工艺简单和性能优异的优点,有着广泛的应用价值和市场前景。 本文首先研究了SiO2气凝胶在水中的分散行为,考察了PH值、分散剂种类和用量、稳定剂用量、气凝胶用量等对SiO2气凝胶分散性能的影响,研究了分散方法和分散时间等制备工艺对制备SiO2气凝胶水分散浆料的影响。结果表明:在PH值为8.5左右、Si02气凝胶用量为10-12%(wt%)、分散剂SF-1用量为1.90%(wt%)和稳定剂SW-1用量为3.81%(wt%),采用混合分散的工艺手段,其中高速分散2000r/min(15min),超声分散30min及研磨分散3000r/min(3h),此条件下SiO2气凝胶水分散浆料具有很好的分散稳定性,透过率为10%,30天后沉降体积百分比(RSH)值为30%,平均粒径在50nm左右。 然后以水性丙烯酸树脂为成膜物,在助剂的配合下制得水性纳米透明隔热涂料。考察了SiO2气凝胶浆料的含量、助剂的种类和用量对SiO2气凝胶透明隔热涂料性能的影响,研究了涂覆膜厚、固化温度和固化时间等工艺条件对涂料性能的影响。结果表明:当SiO2气凝胶浆料的添加量为25%(wt%)左右,涂膜湿膜厚为22μm、固化温度为120℃、固化时间为20min时,涂膜外观均匀透明,有着良好的机械性能,与普通玻璃的透过率相比,可见光透过率达到了95%,红外光阻隔率达到了65%,与普通玻璃的温差对比为5-10℃左右,Si02气凝胶隔热涂层的整体性能达到最优。SiO2气凝胶透明隔热涂料储存一个月后,沉降体积百分比(RSH)值为42%,团聚不严重,符合实际需求。


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