AF高性能建筑反射隔热涂料的研究

周 沫 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230031）

1 引言

反射隔热涂料通常是指涂膜能够有效反射照射到其表面的太阳热辐射，降低涂膜表面对太阳辐射能量吸收而具有明显隔热效果的一类功能性涂料，通常是以合成树脂（乳液或溶液）为基料，以功能性颜料（包括填料）为主要颜料组分，与助剂和分散介质等一起配制而成、具有较高太阳热反射比、近红外反射比和半球发射率（或红外发射率），并能够产生良好隔热效果的一类功能性涂料。

建筑反射隔热涂料是在建筑物外表面使用的反射隔热涂料，主要应用于夏热冬暖和夏热冬冷地区。我省是应用建筑反射隔热涂料较早的省份，早在2011年就制定了建筑反射隔热涂料应用技术规程，本文主要介绍作者协助安徽先飞新型建材有限公司开发AF高性能建筑反射隔热涂料的研制。

反射隔热涂料的基本应用基础在于，在夏热冬暖和夏热冬冷地区，夏季几乎是无穷无尽的太阳能照射到物体表面，会使物体表面的温度骤然升高，由此而带来诸如加速物体老化、增大产生事故的风险和提高温度调节的能耗等一系列负面效应。反射隔热涂料的应用能够使这些负面效应得以缓解或显著降低。

人类进入21世纪初的信息时代以来，一方面是科学技术以几乎超出人们想象的速度向高、精、尖方向飞速发展；另一方面是四E（能源、资源、环境和效益）压力继续不断加大，研究开发新能源、节约利用能源和资源成为人类保持可持续发展的当务之急，乃至节能减排技术成为重中之最。反射隔热涂料的应用能够顺应这种潮流，其应用所带来的许多好处日益受到重视，加之其应用的灵活性和方便性，使之在一些不同的领域得到应用或正在研究其应用的可能性。

2 试验

2.1 原材料与配方

2.1.1 原材料

淄博坤瀚化工有限公司的KH600A弹性建筑乳液和BC200聚丙烯酸酯乳液；中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司生产的GS60型和GS20型商品玻璃空心微珠。两种微珠均为硼硅酸盐质，GS60型的密度约0.60kg/cm，平均粒径约（50～85）µm ；GS20型的密度约0.20k/cm，平均粒径约（65～120）µm；金红石型钛白粉、“快易”分散剂、texa⁃nol酯醇-12、ASE-60增稠剂、TT-935增稠剂、681F消泡剂、PE-100润湿剂和K20防霉剂等。

2.1.2 基本配方

研究AF建筑反射隔热涂料使用的基本配方，见表1。

研究AF建筑反射隔热涂料用基本配方 表1

2.2 涂料制备程序

AF建筑反射隔热涂料的制备是物理混合过程。在制备程序的设计上应注意空心玻璃微珠不能够受到研磨，否则会使其破碎而损失反射性能。

制备涂料时，将水、防霉剂、乙二醇（或丙二醇）、酯醇-12（或丙二醇丁醚）、阴离子型分散剂、润湿剂、氨水和适量消泡剂等在混料罐中混合均匀，制得料浆。将该料浆通过砂磨机研磨至合格细度后，转移至调漆罐中加入弹性聚丙烯酸酯乳液搅拌均匀，再投入空心玻璃微珠中速搅拌均匀。最后视涂料中泡沫的多少，再补充消泡剂，慢速搅拌消泡。最后，还可以根据涂料的黏度状况，使用适量的有机类增稠剂调整涂料的黏度。

涂料配制后，一般需要放置24h后再进行各种性能的试验。

3 结果与讨论

3.1 弹性乳液和普通乳液不同复合比例对涂料性能的影响

由于空心玻璃微珠的添加，使得AF建筑反射隔热涂料在原材料的选用方面和普通弹性涂料有所不同。例如，仅用弹性建筑乳液能够配制出性能良好、满足建工行业标准《弹性建筑涂料》（JG/T 172—2014）的涂料。但同样的技术却不能够配制出性能良好的建筑反射隔热涂料。主要是仅选用弹性建筑乳液，所得到的涂膜拉伸强度很低。为了解决这一问题，采取将弹性建筑乳液和普通聚丙烯酸酯乳液复合使用，再选择合适的PVC浓度的技术。

不同乳液拼混比例时涂料PVC对涂膜拉伸强度的影响 表2

不同拼混比例时涂料PVC对涂膜断裂伸长率的影响 表3

3.1.1 弹性乳液和普通乳液不同复合比例对涂膜拉伸强度的影响

将KH600A弹性建筑乳液和BC200聚丙烯酸酯乳液复合，在不同拼混比例时涂膜拉伸强度如表2所示。

3.1.2 弹性乳液和普通乳液不同复合比例对涂膜断裂伸长率的影响

KH600A弹性乳液和BC200聚丙烯酸酯乳液拼混比例不同时的涂膜拉伸强度，如表3所示。

试验结果表明，随着KH600A弹性乳液在成膜物质中比例的降低，涂膜的拉伸强度提高、延伸率降低。

3.2 涂料PVC值对涂膜性能的影响

上述表2和表3中的试验结果表明，在PVC为28%～43%范围内，随PVC的增大，涂膜的拉伸强度增大、延伸率降低。

这种变化趋势不难理解，因为KH600A弹性乳液膜的延伸率很高，实际试验数值大于1000%，但抗拉强度很低；而BC200聚丙烯酸酯乳液膜的延伸率很低，抗拉强度很高，因而二者复合使用时能够产生互相平衡的作用。

通过适当调整弹性乳液和普通乳液的混拼比例以及涂料配方的PVC值，可使AF建筑反射隔热涂料涂膜的力学性能满足不同的使用要求。

3.3 空心玻璃微珠添加量对涂膜反射率的影响

3.3.1 单用GS20型空心玻璃微珠时添加量对涂膜反射率的影响

空心玻璃微珠是提高涂膜反射率的主体功能材料，在钛白粉添加量为8%的情况下，其添加量对涂膜反射率的影响，如表4所示。

从表4可见，在空心玻璃微珠的一定添加量的情况下，涂膜反射率随着空心玻璃微珠添加量的提高而明显提高，但当达到20%大小时，涂膜反射率有所下降。且涂膜的外观效果也不好，因而考虑到涂膜效果和生产成本，空心玻璃微珠的添加量不应高于20%。

3.3.2 GS60型+GS20型空心玻璃微珠复合使用时添加量对涂膜反射率的影响

涂膜反射率随着空心玻璃微珠添加量的变化 表4

涂膜反射率随着空心玻璃微珠添加量的变化 表5

考虑到单使用一种型号的空心玻璃微珠，其粒径单一，在涂膜中分布和密堆积形态不好，将30%GS60型和70%GS20型空心玻璃微珠复合使用，因为二者粒径不同，小粒径空心微珠能够填充在大微珠的堆积空隙中，在涂膜中能够形成更好的分布状态，使涂膜致密，得到更大的反射率，见表5所示。

3.4 改善涂料耐沾污性的研究

弹性涂料一般使用低玻璃化温度的乳液，PVC值又低，因而涂膜的耐沾污性较差。为此，进行了改善涂膜耐沾污性的研究。我们通过添加低表面能有机类耐沾污剂的方法改善涂料的耐沾污性。耐沾污剂能使涂膜表面具有疏水性，受液体沾污物沾污时，可呈现类似水珠在荷叶上的不润湿效果，易于用水冲洗干净，这样能够提高涂料的耐沾污性。

3.5 AF建筑反射隔热涂料的综合性能

所研究的AF建筑反射隔热涂料的综合性能良好，并进行了试生产，所生产产品的性能满足建工行业标准《反射隔热涂料》（JG/T 235-2014）的要求。

AF建筑反射隔热涂料经安徽先飞新型建材有限公司生产，其产品的工程应用超过百万平方米，应用效果良好。由于该涂料生产技术的先进性，产品具有较强的市场竞争力。

4 结论

①研究了弹性乳液和普通建筑乳液不同复合比例时，对涂膜断裂伸长率的影响。研究表明，随着KH600A弹性乳液在成膜物质中比例的降低，涂膜的延伸率降低。

②研究了弹性乳液和普通建筑乳液不同复合比例，对涂膜拉伸强度的影响。研究表明，随着KH600A弹性乳液在成膜物质中比例的降低，涂膜的拉伸强度提高。

③研究了涂料PVC值对涂膜性能的影响。研究表明，在PVC为28%～43%范围内，随PVC的增大，涂膜的拉伸强度增大、延伸率降低。

④研究了空心玻璃微珠添加量对涂膜反射率的影响。研究表明，在空心玻璃微珠的一定添加量的情况下，涂膜反射率随着空心玻璃微珠添加量的提高而明显提高，但当达到20%大小时，反射率开始下降。使用两种型号的空心玻璃微珠，能够提高涂膜的致密度和反射率。

⑤添加低表面能有机类耐沾污剂能够提高涂料的耐沾污性。