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建筑用透明反射隔熱涂料的制備與應用

作者:星日金屬包裝機械 發布時間:2015-10-20
內容摘要:透明反射隔熱涂料 隔熱涂料 涂料 建筑涂料

   摘要:建筑用透明反射隔熱涂料有二種類型:一種為反射型,其特點是透明且對中遠紅外有高的反射率;另一種為吸收型,其特點是透明且對近紅外有很高的吸收性。反射型透明涂料涂覆于玻璃表面制成保溫玻璃,適于北方地區應用。吸收型透明涂料可制成隔熱玻璃,適于我國廣大南方地區應用。建筑玻璃隔熱涂料的應用已      政策的支持,預計今后幾年,這種透明隔熱涂料將在現有建筑玻璃門窗的節能改造工程中   廣泛的應用;也可以用這種涂料制成新型的“隔熱涂膜玻璃”產品。

       前言:為解決建筑物、汽車等場所玻璃的透明隔熱問題,   進行了廣泛的   和嘗試。目前市場上常見的有鍍膜熱反射玻璃和各種隔熱玻璃貼膜等產品。為適應中國國情,我們采用制備透明隔熱涂料的方法解決玻璃的隔熱節能問題。為此,特制了二種納米半導體金屬氧化物制備了透明隔熱涂料取得成功【1-5】。2004年11月我們   先在國內研制成功納米透明隔熱涂料并獲得了   發明   【6】,同時,用這種涂料直接在玻璃生產加工線上涂敷于玻璃表面,制備出納米“隔熱涂膜玻璃”【7】
1.透明反射隔熱涂料的制備
       我們采用納米氧化銦錫(ITO)粉體制成分散良好的ITO水漿,用有機硅樹脂做成膜劑,選用其它適當助劑和工藝條件,將其制備成反射型透明隔熱涂料【8】。該涂料在可見光區具有高的透過率并在中遠紅外區具有強的反射性。
1.1 實驗原料及配方(見表1)
       表1 反射型透明隔熱涂料實驗原料及配方
 
 
       圖1.ITO透明反射隔熱涂料的光學特性
 
       圖1是ITO透明反射隔熱涂料的光學特性。由圖可知,該涂料(ITO)在可見光區(0.4-0.8微米)有較高的透過率(80%),在波長為4.0~15微米中遠紅外區有很高的反射率,是一種良好的反射型透明隔熱涂料。
 
1.2 反射型透明涂料的隔熱保溫原理
 
圖2. 太陽輻射和熱輻射的強度曲線
       圖2為波長從0.3μm到40μm的太陽輻射和熱輻射的強度曲線,A區是紫外線波段;B區是可見光波段,玻璃的可見光透過率越高,室內的采光效果越好;C區是近紅外波段,近紅外輻射照射到物體上時,將會轉換成遠紅外線再次輻射出來;D區是22℃黑體的遠紅外輻射強度,暖氣、人體、炎熱的路面等所發出的熱輻射主要集中在此波段上。
       對于寒冷氣候,我們應該防止室內的熱能(D區遠紅外波段)向室外泄露,同時提高可見光(B區)和近紅外(C區)的獲得量,俗稱保溫。對于炎熱氣候,應將外部的近紅外(C區)、遠紅外(D區)輻射阻擋在室外,而讓可見光透過,俗稱隔熱。反射型透明玻璃涂料對于0.8-2.5微米的近紅外光有   的反射性,因此能將一部分外部的近紅外輻射阻擋在室外,而讓可見光透過,在炎熱氣候時有   的隔熱作用。由于這種反射型透明玻璃涂料主要是對中遠紅外輻射有較強的反射能力,因此,在寒冷氣候下,它可以防止室內的熱能(D區遠紅外波段)向室外泄露,同時提高可見光(B區)和近紅外(C區)的獲得量,是一種   的透明保溫涂料。用這種涂料制成的“隔熱涂膜玻璃”類似于   的LOW-E(低輻射)玻璃。
2.吸收型隔熱涂料
2.1透明吸收型的隔熱原理
       如圖2所示太陽輻射的能量主要集中在波長為0.2~2.5μm的范圍內,具體能量分布如下:紫外區:0.2~0.4μm,占總能量的5%;可見光區:0.4~0.72μm,占總能量的45%;近紅外區:0.72~2.5μm,占總能量的50%。由此可見,太陽光譜中的能量絕大部分分布在可見光和近紅外區,其中近紅外區就占了一半的能量。紅外光對視覺效果沒有貢獻,若將這一部分能量進行   阻隔,可以起到很好的隔熱效果而不影響玻璃的透明性。因此,只要讓涂層具有屏蔽紅外光的能力(如吸收此波段紅外光),而同時讓可見光透過就可能使得涂層即“透明”又“隔熱”。
2.2納米透明隔熱涂料的制備方法及工藝
       我們制備了氧化錫銻(ATO)等納米半導體合金粉體,這種材料對太陽光譜具有理想的選擇性,在可見光區透過率高,對近紅外光也有較強的吸收性,將ATO納米粉體分散后加入到樹脂溶液中,可獲得吸收型納米透明隔熱涂料。由于ATO具有的   性能,是目前已知半導體材料中綜合性能   佳的材料,其生產成本較低,可以保證涂料產品較高的性價比,具有良好的推廣應用價值。
納米透明隔熱涂料可采用共混法制備。取   量的有機硅樹脂及丙烯酸樹脂,在攪拌的條件下加入適量納米濕漿攪拌均勻,然后加適量增稠劑、流平劑等各種水性助劑,混合均勻配得納米透明隔熱涂料。涂料制備工藝流程見圖3:
2.3納米透明隔熱涂料的相關標準
       透明隔熱涂料是一種全新的涂料品種,具有特殊的功能和應用范圍,目前國內為此產品制定了二個標準【9,10】。
       行業標準:《建筑玻璃用隔熱涂料》, 標準編號為JG/T338-2011,
          標準:《隔熱涂膜玻璃》, 標準編號為GB/T 29501-2013
       二個標準中有關涂料及玻璃的光學性能指標見表2和表3.
3.隔熱涂料的應用
3.1 透明隔熱涂料的優勢
       眾所周知,建筑物熱量來源的48%來自窗戶,門窗玻璃必然成為建筑節能改造項目的重中之重。隨著中空玻璃、Low-E玻璃、鍍膜玻璃等玻璃深加工產品在建筑節能方面的廣泛應用,又一新型節能玻璃材料-隔熱涂膜玻璃也加入節能玻璃產品的隊伍中。
用透明隔熱涂料制成的隔熱涂膜玻璃較同類產品比較其優勢見表4
 
 
3.2北京建筑技術發展公司產品的特點
       (1)透明隔熱涂料產品在耐候性、耐久性能方面較同類產品具有明顯優勢,涂層硬化后硬度可達3H以上,附著力0級,人工耐候性試驗2000小時。
       (2)樣品在自然條件下放在陽光下暴曬,在放在冰箱中-5℃冷凍循環測試一年后,涂層附著力仍為0級,無開裂脫落現象。 
       (3)涂料配用特有固化劑,涂膜施工后10min內即可面干,涂膜的快速干燥防止了空氣中灰塵的附著。 
       (4)膜層固化后,與硅酮密封膠、丁基密封、聚硫密封膠均具有良好的相容性,不影響中空玻璃的密封效果和   性能。
       (5)解決了涂膜玻璃的深加工技術難題,建有生產線,在原有中空玻璃生產線中加入納米隔熱涂膜玻璃生產線制成納米隔熱涂膜中空玻璃,填補了國內空白。
       (6)通過納米涂層遮陽技術開發出了具抗風壓性能高、水密性、氣密性好、使用操作方便的   節能門窗結構體系。推動節能門窗整體系統的升級和   新換代
3.3應用案例
       透明隔熱涂料適用于夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區等有夏季遮陽、隔熱要求的地區。適用工程類型:既有建筑門窗節能改造、建筑節能玻璃工廠加工領域。
 
3.4政策的支持和應用前景
發展“建筑玻璃隔熱涂料”已獲得   政策的支持,如:
       《住房城鄉建設部、財政部關一于推進夏熱冬冷地區既有居住建筑節能改造的實施意見》(建科〔2012〕55號)關于建筑外窗的改造方法中明確指出:“外窗玻璃外(內)涂建筑玻璃隔熱涂料”或外窗玻璃內貼建筑玻璃隔熱膜。
       《江蘇省綠色建筑發展條例》將于2015年7月1日實施,其中第四章“改造拆除管理”第三十七條指出“公共建筑改擴建時,應按建筑節能標準同步進行節能改造。老舊居住小區出新、環境綜合整治及建筑修繕時應同步進行節能改造。鼓勵既有建筑改造時按照綠色建筑相關標準進行綠色改造。”
       江蘇省省住房和城鄉建設廳“江蘇省民用建筑外窗應用暫行規定”(規定自2014年1月1日起執行)第四條指出:“ 建筑外窗的主要性能應符合民用建筑節能設計要求,并積   推廣采用傳熱系數不大于2.0 W/m2·K的建筑外窗系統;居住建筑外窗玻璃不得貼膜;不宜采用Low-e玻璃,如需采用Low-e玻璃,其冬季外窗遮陽系數不得小于0.6”。此文件為在江蘇及   進行建筑門窗的節能改造指出正確的途徑和方法,也為透明隔熱玻璃涂料的廣泛應用掃除了障礙。
關于“納米透明隔熱涂料”的應用前景:
          現有建筑為600億平方米(從1980年-2013年累計33年完成的建筑面積總量)。 若每年有2%的建筑面積進行節能改造,即有12億平方米,其中建筑玻璃面積約為1億平方米。采用納米隔熱玻璃涂料進行處理,若以1公斤可涂10平米計,則一年對納米透明隔熱涂料的需求量將達1萬噸(價值35億);現每平方米包工包料價格是60元/M2,則   每年現有建筑玻璃節能改造工程總值約為60億。
4.結論
       (1)建筑用透明反射隔熱涂料有二種類型:一種為反射型,其特點是透明且對中遠紅外有高的反射率;另一種為吸收型,其特點是透明且對近紅外有很高的吸收性。目前獲得應用的主要是吸收型透明隔熱玻璃涂料
       (2)應用的領域與優勢:可用于既有建筑門窗、幕墻等節能改造;亦可用于對平板玻璃進行加工,制新型產品“隔熱涂膜玻璃”,   節能中空玻璃、以及隔熱夾膠玻璃。透明隔熱涂料與同類產品玻璃貼膜和隔熱玻璃(LOW-E玻璃)相比有明顯的優勢。
       (3)建筑玻璃隔熱涂料的應用已      政策的支持,又有了相關的行業和   標準,預計今后幾年,這種透明隔熱涂料將在現有建筑玻璃門窗的節能改造工程中   廣泛的應用,也將逐步擴大到制新型產品“隔熱涂膜玻璃”。
參考文獻:
1.趙石林, 張永進,聚氨酯納米ATO透明隔熱涂料的研制,化學建材,2004,6,18-20
2.王靚; 趙石林,納米氧化錫銻透明隔熱涂料的制備及性能   ,涂料工業,2004,10.01 
3.羅淑湘等(北京建筑技術發展有限責任公司),一種對玻璃進行涂膜的加工處理裝置,中國實用新型   ,ZL201020553914.8
4.姚晨,趙石林,納米透明隔熱涂料的特性與應用.涂料工業,2007,37(1):29-32
5.趙石林; 韋亞兵,許仲梓,納米透明隔熱復合涂料及其該涂料的隔熱效果測試裝置,南京工業大學學報,2005-01-12
6.趙石林,許仲梓. 納米透明隔熱復合涂料,中國發明   ,ZL200410014672.4,
7.趙石林,許仲梓. 一種透明隔熱玻璃,中國發明   ,ZL200510123067.5 
8.陳飛霞; 付金棟; 韋亞兵; 趙石林,“納米氧化銦錫透明隔熱涂料的制備及性能表征”, 涂料工業,2004-02-01
9.中國標準出版社,《建筑玻璃用隔熱涂料》, 標準編號為JG/T338-2011, 發布時間:2012-11-11
10.中國標準出版社, 《隔熱涂膜玻璃》, 標準編號GB/T 29501-2013 ,發布時間:2013-05-07
 
 
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