- 時(shí)間：2016-08-04 13:47:03
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PC板正日益成為建筑節(jié)能的首選材料之一。但其保溫性主要依賴于雙層間空氣較低的熱傳導(dǎo)和對(duì)流,效果不理想,而若增加PC板層數(shù)又將大大提高了其加工難度和工藝復(fù)雜性。從隔熱保溫原理上講,通過(guò)透明設(shè)施的熱量中,有60%是經(jīng)紅外傳遞的,因此減小紅外輻射是增加PC板隔熱保溫性能的另一重要策略。
ATO(二氧化錫銻)納米顆粒是一種對(duì)太陽(yáng)光譜具有理想選擇性透明隔熱材料,即在可見(jiàn)光區(qū)透過(guò)率高,而對(duì)紅外光卻有很好的阻隔性能。目前它主要以涂料(水分散聚氨酯WPU為基體樹(shù)脂)的形式應(yīng)用于玻璃,起到透明隔熱作用。但尚未見(jiàn)到將其應(yīng)用于PC板的報(bào)道。這可能跟涂層在PC板表面的附著力較低有關(guān)。如能解決此難題,將有很高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。
基于工程化考慮,首先利用濕法球磨工藝研制了納米分散的ATO水漿液。分別進(jìn)行了小試和中試研究。系統(tǒng)考察了球磨前ATO懸浮液pH值、球磨時(shí)間、球磨罐/珠材質(zhì)、球磨機(jī)轉(zhuǎn)速、球磨珠直徑、ATO漿液后處理與否等因素對(duì)ATO納米分散效果的影響。發(fā)現(xiàn)球磨前調(diào)節(jié)pH值到10,使用不銹鋼球磨罐和粒徑0.2mm的鋯珠,在480rpm轉(zhuǎn)速下球磨7.5h,最后再在4000rpm下離心40min,即可得到納米級(jí)穩(wěn)定分散的ATO水性漿液(粒徑在80nm左右),固含量在28%以上。
其后,將上述制得ATO漿液與水性聚氨酯(WPU)物理?yè)交?并添加助劑,涂敷在玻璃基底上,干燥固化后得到ATO/PU涂層。透射電鏡觀察證實(shí)ATO顆粒在涂層中達(dá)到納米級(jí)均勻分布。考察ATO含量對(duì)所制涂層(涂層厚度約為40μm)透明隔熱性能的影響發(fā)現(xiàn),當(dāng)ATO含量為9.1%時(shí),涂層可見(jiàn)光區(qū)透過(guò)率為75%,紅外阻隔率達(dá)83%,紫外阻隔率達(dá)80%。
另外,添加偶聯(lián)劑KH560(γ-環(huán)氧基丙基三甲氧基硅烷)可大幅提高涂層耐水性；
為提高涂層附著力,對(duì)PC板表面進(jìn)行了適度堿液處理,引入能反應(yīng)的羥基和羧基。它們與ATO/WPU涂料中的KH560反應(yīng),使得涂層附著力明顯提高(由5級(jí)上升到1級(jí))。
同時(shí),仍保留了涂層良好的透明隔熱性能。當(dāng)ATO/PU涂層厚度為30μm時(shí),PC陽(yáng)光板依然具有較高可見(jiàn)光透過(guò)率(80%)和較高的紅外光及紫外光阻隔率(分別為65.6%及94%)；
且實(shí)際隔熱效果明顯,與空白PC板相比自測(cè)箱內(nèi)溫度降低了7℃左右。
最后,進(jìn)一步深入研究了ATO的隔熱機(jī)理。
采用摻混法和涂層法分別將ATO納米級(jí)分散至PC樹(shù)脂內(nèi)部和表面,對(duì)比測(cè)試實(shí)際隔熱效果,表明涂層技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì),進(jìn)一步證實(shí)了ATO對(duì)紅外光的阻隔是基于吸收而非反射。同時(shí),利用疊合技術(shù)模擬納米ATO分布位置,以及增加風(fēng)吹模擬PC陽(yáng)光板使用環(huán)境。
證實(shí)納米ATO只需分布在PC板表面、環(huán)境風(fēng)吹有利于更好地發(fā)揮隔熱效果。
