建筑外墙保温隔热水性涂料的制备分析

建筑外墙保温隔热水性涂料的制备分析

兰广哲

浙江创兆建筑装饰工程有限公司 浙江杭州 310000

摘要：现阶段，最有效的方法是对建筑外墙进行保温防护，外墙保温材料品种较多，其中有机保温材料因价格低廉，保温效果好，因而被广泛使用。但有机保温材料防火等级较差，使用的同时又带来了新的安全隐患，因此，亟需一种新型建筑外墙保温材料，既能保温隔热，又安全环保。下面本文就对此展开探讨。

关键词：建筑外墙保温；隔热；水性涂料；制备；

1 高层民用建筑外墙有机保温材料的种类与特点

1.1 PU

随着时代的发展，聚氨基甲酸酯泡沫的原料变为了异氰酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、稳定剂、催化剂、发泡剂等。在长时间的应用中发现，聚氨基甲酸酯泡沫的优点在于:隔音效果好、隔热性强、防水性能较高、耐油性强、耐磨性强。与其他高层民用建筑外墙有机保温材料相比，聚氨基甲酸酯泡沫是最好的合成材料。在高层民用建筑中，常用的聚氨基甲酸酯包括浇筑聚氨酯、喷涂聚氨酯、聚氨酯泡沫板等。聚氨基甲酸酯泡沫最大的特点就是热导率低。聚氨基甲酸酯泡沫在高层民用建筑中广泛应用之前，研发人员进行了实践、探究，发现在没有进行阻燃处理的情况下，硬质聚氨基甲酸酯泡沫氧指数不足1/5，倘若遇到了火灾还会释放一氧化碳等毒性较大的气体。为解决这一问题，相关工作人员对其进行了深入研究，发现制作聚氨基甲酸酯泡沫塑料时加入2:1的膨胀阻燃剂可将硬质泡沫阻燃性提高；制作聚氨基甲酸酯泡沫塑料时加入磷酸三苯酯及氢氧化铝，并按照1:5的比例进行添加，可使硬质泡沫塑料氧气数值最大化；倘若把蒙脱土进行化学改性，可将聚氨基甲酸酯泡沫塑料的抗燃烧性能提高。

1.2 PF

PF简单来说就是泡沫类塑料，组成部分包括表面活性剂、固化剂、不燃填料、酚醛树脂等。相较于聚氨基甲酸酯，泡沫类塑料的优势在于:氧指数较高，耐火性较强。在实践中发现，高层民用建筑外墙保温材料中如果应用了酚醛树脂，那么其就可以在高温下长期运行，且其可承受瞬间温度为300℃。酸醛树脂泡沫由分子结构构成，且有较多粉状物，所以其特点为：粉化度较高、脆性较大。为了解决这些特点给高层民用建筑带来的不良影响，相关工作人员对其进行深入探究，并总结出了几种增强酸醛树脂泡沫材料韧性的途径：（1）在酸醛树脂泡沫材料中添加增韧剂。（2）把苯酚合成树脂换成改性苯酚。（3）利用化学反应增加酸醛树脂泡沫材料的韧性。通过长时间的实践发现，将苯酚合成树脂换成改性苯酚的增韧效果是最好的。

1.3 EPS

EPS通俗来讲就是模塑聚苯乙烯泡沫，其基本原料为聚苯乙烯颗粒，将其预发泡加热之后倒入相关模具中，进而制作出泡沫塑料板。一般情况下，模塑聚苯乙烯泡沫分为两种，一是阻燃型，二是普通型。其最大的特点就是性价比高、容易进行加工、吸水性较弱、导热性小、密度小等，但其对温度有着较高要求，即:不能高于75℃。也就是说，模塑聚苯乙烯泡沫在遇到火的时候容易燃烧起来，且氧气指数较低。为解决这一问题，相关学者、专家进行了深入研究，研究出了多种阻燃方法。比如:黏土阻燃、本体阻燃、卤系阻燃、无机阻燃、膨胀阻燃、磷系阻燃等。本体阻燃简单来说就是把一些化学元素添加到聚苯乙烯分子链上，进而达到阻燃这一目的。而卤系阻燃虽然有较高的阻燃效率，但是燃烧过程中会出现很多烟雾、有毒气体。

2 保温隔热水性涂料的制备及其性能检测

2.1 制备原料

制备建筑外墙保温隔热水性涂料原料及用量见表1。

表 1保温隔热涂料的原材料及配比

2.2 制备过程

按表 1 配比，将分散剂分散到水中并搅拌均匀，加入纳米二氧化硅，以 800 r/min 的速度高速搅拌30 min，继续加入二氧化硅空心微球，二氧化硅空心微球用量参照文献，以 400 r/min 的速度高速搅拌30 min，得到所需浆料，然后往浆料中加入纯丙乳液、成膜助剂（醇酯十二）、润湿剂、增稠剂、消泡剂、氨水、防腐剂，以 400 r/min 的速度高速搅拌 30 min，即得所需样品。

3 性能测试

样品的导热系数使用沈阳鑫合 PDR-300 型导热系数测定仪进行测定，其他相关性能按照《合成树脂乳液外墙涂料》（GB/T9755-2014）国家标准进行检测。

4 结果与讨论

4.1 导热系数结果及分析

按照表 1中的原材料及用量，纳米二氧化硅作为变量，其他用量不变，共制备了 5 组样品，由于纳米二氧化硅具有较强的红外反射能力，随其用量的增加，涂料的导热系数随之减小，当纳米二氧化硅用量增加至 8 g 时，涂料的导热系数达到最小值 0.038 W·m^-1·K^-1，但纳米二氧化硅用量大于 4 g 后，涂料的导热系数变化不大。考虑原材料成本及涂料的保温隔热效果，纳米二氧化硅的用量选取 4 g 较为合适。

4.2 其他相关测试结果及分析

根据表 2实验结果，按照表 2 中各组分用量，当纳米二氧化硅用量为 4 g 时，测得保温隔热水性涂料的各项相关性能见表 5。

表 2 保温隔热系数测试结果

综上可以看出，建筑外墙保温隔热水性涂料的容器中状态、施工性、低温稳定性、涂膜外观、表干时间、耐沾污性、耐刷洗性、耐碱性、耐水性、涂层耐温变性、透水性及耐人工气候老化性各项性能均能到达国标要求，其中耐沾污性、透水性及耐人工气候老化性测试结果能够达到较高的水平，该涂料可以满足应用的要求。

结语

本实验研究了纳米二氧化硅与二氧化硅空心微球作为保温隔热材料对建筑外墙涂料保温性能的影响，根据文献确定了二氧化硅空心微球的最佳用量，通过实验确定了纳米二氧化硅的最佳用量，得出实验结论如下：（1）与传统建筑外墙水性涂料相比，二氧化硅空心微球的加入能够显著提高建筑外墙水性涂料的保温隔热性能，综合考虑到涂料的其他相关性能及成本问题，根据文献确定了二氧化硅空心微球的最佳用量为 40 g。（2）纳米二氧化硅的加入能够提高建筑外墙水性涂料的保温隔热性能，当其添加量为 4g 时，涂料的保温隔热性能即得到提升，继续加入纳米二氧化硅，涂料的保温隔热性能变化不大，综合考虑成本及保温隔热效果，确定纳米二氧化硅的最佳用量为 4 g。（3）纳米二氧化硅与二氧化硅空心微球同时添加到建筑外墙水性涂料中能起到增效作用，通过不同的作用机理提高涂料的保温隔热性。当二氧化硅空心微球的用量为 40 g，纳米二氧化硅的用量为 4 g 时，建筑外墙水性涂料的其他相关性能均符合合成树脂乳液外墙涂料》（GB/T9755-2014）的要求。（4）掺杂二氧化硅空心微球与纳米二氧化硅的建筑外墙保温隔热水性涂料是一种新型的保温隔热涂料，具有较好的保温隔热效果，能够满足应用的要求，在节能减排、环保降耗方面能够起到一定的积极作用，具有一定的市场潜力。

参考文献：

[1] 赵金山.纳米材料复合外墙乳胶漆的制备及性能研究[J].城市建筑,2019,16(30):163-164.

[2] 陈玉启.大型沥青搅拌站的使用管理及节能化管理[J].城市建设理论研究(电子版),2019(31):129+120.

[3] 张荣,唐建亚,顾春旺,彭泽宇.沥青路面施工期机械设备能耗监测与评价研究[J].交通节能与环保,2018,14(06):123-126.