金属用反射太阳热的水性涂料研制及相关机理研究

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1、摘要摘要金属腐蚀要造成巨大经济损失。涂料涂层防腐蚀是最有效、最经济、应用最普遍的方法。在众多的金属用涂层中，近年来一种具有太阳热反射功髂的涂料引起人们的重视。地面上物体吸收太阳辐射引起表面温度过高会给工业生产和日常生活带来诸多问题和不便，因此运用各种方法降低或防止太阳光强烈辐射所引起的升温，节约能源，是一个重要的研究课题。另外，在追求防腐蚀涂料高性能的同时，开发环境友好型产品，成为全球涂料工业的一种发展趋势。本研究正是针对这一情况和我国的实际需求，以研制一种有效防腐、高效降温、耐候性强的水性涂料产品为目标。我们成功开发了单涂和双

2、涂两种形式的金属防腐蚀涂料产品。在双涂型涂料产品的研制中，针对环氧乳胶底漆，通过双组分混合以后体系的粘度、硬度和光泽变化规律，揭示出环氧乳胶涂料的固化机理为在多相体系中发生的由扩散过程决定的不充分固化反应，这样环氧乳胶涂料的适用期就不能通过体系的粘度变化来反映，采用涂层光泽度指标，以涂层光泽下降75％的时间作为适用期的终点。环氧乳胶清漆涂层的耐水性、耐盐水性和耐碱性能优良，耐酸性能较弱，从市售中选择出环氧乳液3560-W一50和水性固化剂EPI—CURE“8537一wY一60配合所得清漆涂层的防腐蚀性能突出，可以达到浸泡在水和栽

3、水中120h，碱液中超过500h，漆膜的状态保持完好；色漆的配制选择氧化铁红、磷酸锌和三聚磷酸铝、滑石粉、沉淀硫酸钡、空心微珠作为体系所用颜填料，当采用两种防锈颜料配合使用时，涂层的防腐蚀效果有极大提高。空心微珠的添加对体系的防腐蚀性能没有明显影响，但是可以显著提高涂层的隔热降温效果，采用后添加方式(体系高速搅拌分散后再加入)以避免空心微珠破裂，添加量在10-15％(涂料总量)比较适宜。当体系的对比颜料体积浓度(A)大于0．80时，涂层的耐化学腐蚀起泡性大为降低。在助剂选择中，润湿分散剂和增稠剂的选择是关键，配制方法不同，使用的

4、助剂也不同。采用固化剂色浆法配制得到的环氧乳胶底色漆比乳液色浆法存在明显的优势，当环氧当量(EEW)与活性胺氢当量(HAV)比例在1．0—1．1：1时，涂层综合防护效果最佳。在双涂型涂料产品的研制中，针对面漆，发现涂料的成膜物质对涂层的太阳熟反射率没有显著影响，涂层中含有的反射材料对涂层的热反射能力有决定性影响。反射材料的折光指数越大，涂层对太阳热的散射能力越强：当钛白粉颜料的粒径分布在0．2-1．0Iam之间越多时，涂层的降温效果越显著；当体系中存在其它颜料时，颜料之间的相互作用导致干燥涂层中的颜料呈现出不同的分华南理工大学博

5、士学位论文散聚集状态，当体系中颜料及其聚集体粒径分布适宜时，涂层的太阳热反射能力就强。单涂体系研制的难点是在一种涂层中满足多项要求。采用苯丙乳液Primal@WL—i00作为成膜物质，使用多种颜填料，体系的A在0．57左右。在白色单涂体系中可以使用润湿分散剂Hydropalat@100和Tego@Dispers750w，灰色单涂体系适宜使用Hydropalat@100；体系存在自增稠现象，螬稠剂Acrysol圆RM一8w可以减少加入量或不加，选用Acrysol@RM一2020NPR作为流平剂；为避免“闪蚀”现象的发生，需添加SE

6、R—ADFA—179：采用一种特殊助剂T，可以有效降低涂层对太阳热的吸收。本研究的双涂型和单涂型白色R光热反射涂层，平均反射比达到80％以上；研制的灰色热反射涂层，采用钛白粉+酞青绿+氧化铁红配色方案，平均反射比超过50％：涂层在“大气窗口”的辐射能力强。与市面上的日光热反射涂料比较，单涂型温度变化规律与之相仿，但防腐蚀性质要明显好于市售涂料，双涂型的试板温度要明显低于市售涂料。采用加碱法对空心微珠表面包裹TiO。层，较好的工艺条件是：反应温度70—80。C，体系pH值2．0—2．5，针对200目的空心微珠309，采用四氯化钛的

7、量为24—309，加料时间控制在4—5h，搅拌速度400r／min，得到的样品经过950℃，2h煅烧处理。TiO：层的包覆率和均匀性是影响处理颜料反射太阳光线能力的重要因素。对涂层进行传热分析，提出理想的灰色日光热反射涂层光谱模型为在可见光0．4-0．8um范围内与标准灰色涂层有相近的反射蓝线，在近红外0．8-4．011m范围内反射率为100％，而在大于4．0pm的中远红外波段反射率为零。在环境温度为36．O'C时，理想的灰色日光热反射涂层较标准灰色涂层，温度可以降低23．O℃。关键词：腐蚀；太阳热反射：环氧乳胶；反射材料；配方

8、AbstractsAbstractsMetalcorrosionwouldleadtolargeeconomicloss．Coatinganticorrosionisthemosteffective，economicandwidelyusedwaytoprote