- 時間：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和對流,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雜性。從隔熱保溫原理上講,通過透明設施的熱量中,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)納米顆粒是一種對太陽光譜具有理想選擇性透明隔熱材料,即在可見光區(qū)透過率高,而對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為基體樹脂)的形式應用于玻璃,起到透明隔熱作用。但尚未見到將其應用于PC板的報道。這可能跟涂層在PC板表面的附著力較低有關。如能解決此難題,將有很高的應用價值和廣闊的市場前景。
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、球磨時間、球磨罐/珠材質、球磨機轉速、球磨珠直徑、ATO漿液后處理與否等因素對ATO納米分散效果的影響。發(fā)現(xiàn)球磨前調節(jié)pH值到10,使用不銹鋼球磨罐和粒徑0.2mm的鋯珠,在480rpm轉速下球磨7.5h,最后再在4000rpm下離心40min,即可得到納米級穩(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)物理摻混,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ATO顆粒在涂層中達到納米級均勻分布。考察ATO含量對所制涂層(涂層厚度約為40μm)透明隔熱性能的影響發(fā)現(xiàn),當ATO含量為9.1%時,涂層可見光區(qū)透過率為75%,紅外阻隔率達83%,紫外阻隔率達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PC板表面進行了適度堿液處理,引入能反應的羥基和羧基。它們與ATO/WPU涂料中的KH560反應,使得涂層附著力明顯提高(由5級上升到1級)。
同時,仍保留了涂層良好的透明隔熱性能。當ATO/PU涂層厚度為30μm時,PC陽光板依然具有較高可見光透過率(80%)和較高的紅外光及紫外光阻隔率(分別為65.6%及94%)；
且實際隔熱效果明顯,與空白PC板相比自測箱內溫度降低了7℃左右。
最后,進一步深入研究了ATO的隔熱機理。
采用摻混法和涂層法分別將ATO納米級分散至PC樹脂內部和表面,對比測試實際隔熱效果,表明涂層技術具有明顯優(yōu)勢,進一步證實了ATO對紅外光的阻隔是基于吸收而非反射。同時,利用疊合技術模擬納米ATO分布位置,以及增加風吹模擬PC陽光板使用環(huán)境。
證實納米ATO只需分布在PC板表面、環(huán)境風吹有利于更好地發(fā)揮隔熱效果。
