隔热涂料是一种新型建材,大多数都用在建筑的外墙和房顶涂抹,有很好的保温隔热功能。据介绍,涂抹了隔热涂料的外墙即使在夏天30多度的高温度下,手扶上去却很清凉。目前比较好的隔热涂料是纳米保温隔热涂料,它常用作太空绝热材料,下面我们请专业技术人员详细的介绍隔热涂料的组成及性能原理。
纳米保温隔热涂料以自交联丙烯酸乳液为成膜物,以SiO2气凝胶、空心玻璃微珠、六钛酸钾晶须等为填料,在多种助剂的下制备而成。隔热涂料中有20-30%的去离子水,有30-40%的弹性丙烯酸乳液,有2-5%的六钛酸钾晶须,有4-8%的SiO2气凝胶,有10-30%的空心玻璃微珠,有2-5%的助剂。隔热涂料具有施工薄层、纳米孔绝热、安全防火、环保节能、性价比优等优点。
热量的传导总是由高温区向低温方向传递,热量的传导有固体热传导、空气对流热传导、辐射热传导3种方式。纳米保温隔热涂料的特点是,能够将上述3种热传导途径进行相对有效阻隔或屏蔽。在涂料组分中,起关键隔热作用的是纳米SiO2气凝胶,其次是六钛酸钾晶须和空心玻璃微珠。纳米SiO2气凝胶是一种保温隔热能力的轻质纳米多孔非晶固体材料,其孔隙达80%~99%,孔洞的典型尺寸为2~50nm,平均孔径为20nm,比表面积为600~1000m2/g,表观密度为0.003~0.35g/cm3,室温导热系数可低达0.013W/(mk),即使在800℃高温下,其导热系数才为0.043W/(mk),且高温下不分解,无有害化学气体放出,是纯绿色环保材料,其缺点是强度低、脆性大,单独使用困难。将纳米SiO2气凝胶与硅酸铝纤维和空心玻璃微珠混配,在弹性成膜物的交联作用下,可大大改善涂层的物理机械性能。
SiO2气凝胶的隔热机理:SiO2气凝胶是由若干Si-0-Si基团相互连接聚集形成的纳米三维网络骨架结构,由于近无穷多纳米孔的存在,固体热传递只能沿着孔壁传递,近无穷多气孔壁构成了近于无穷长路径效应,使得固体热导率降到几乎低极限。SiO2气凝胶的介孔尺寸为2~50nm,当材料中的气孔直径<70nm时,孔内的空气分子就失去了自由流动的能力,相对地附着在气孔壁上,此时,纳米孔处于近似真空状态,材料中的空气对流减弱到小极限。由于空气的主要成分是氮气和氧气,局域热激发无法通过空气分子跨越凝胶表明上进行对流作用,从而对热对流传热产生隔绝作用。辐射传导热是一种非接触式的热量传递。由于气凝胶为均匀的纳米气孔,且具有极低的体积密度,使材料内部气孔壁数目趋于无穷多,而每个气孔壁都有遮阳板的作用,由此产生近于无穷多遮阳板效应,使辐射传热下降到低极限。
六钛酸钾晶须的隔热机理:六钛酸钾晶须为连锁隧道式结构,松散密度为0.1~0.3g/cm3,比表面积为11m2/g,介孔尺寸为直径0.8~1.2m、长度30~50m,导热系数低(常温0.0534W/(mk),且具有负温度系数(温度越高导热系数越),760℃时导热系数为0.0174W/(mk);红外线m范围,厚0.25m六钛酸钾晶须透过率仅为8.4%。且无毒无害,常规使用的寿命长,可以耐1200℃的高温,耐酸耐碱,耐磨绝缘,力学和物理性能好。六钛酸钾晶须集结构隔热、物理隔热、红外线反射于一体,红外反射率>95%。
空心玻璃微珠的隔热机理:空心玻璃微珠是由特殊工艺制成的中空薄壁圆球粉状、性能优异的新型轻质材料,是一种银白色光泽的球体,中空,有坚硬的外壳,壳内为N2或CO2惰性气体,壁厚为直径的8%~10%,导热系数0.07W/(mk)左右,具有密度低、体积大、导热系数低、抗压强度高、吸油率低、自流动性好等优点。纳米SiO2气凝胶保温涂料中加入超细空心玻璃微珠,其涂膜具有独特的微孔结构,在保持导热系数上升幅度不大的前提下,明显提高涂层的抗住压力的强度,同时具备优秀能力的热反射和热辐射性能。