轻质聚合物空心微球的改性及其在外墙隔热节能涂料的应用

【摘要】：轻质聚合物空心微球具有高弹性、压缩性能好、超低密度（25kg/m3）、导热系数低等特点使其能够作为填料应用于外墙隔热涂料。然而，由于轻质聚合物空心微球的超低密度使得它在应用的过程中出现分层、分散不均匀等现象，影响了涂料的稳定性。为了改善轻质聚合物空心微球与涂料之间的相容性，本论文采用机械搅拌混合法，用具有高反射率、遮盖力好、散射能力强的纳米TiO_2对轻质聚合物空心微球进行改性制备改性轻质聚合物空心微球。同时在其基础上探讨各种助剂、纳米TiO_2、改性轻质聚合物空心微球、金红石型二氧化钛对涂膜性能的影响，开发一种具有隔热节能功效的外墙隔热涂料。 研究中，以活化指数（H）为评价指标，对轻质聚合物空心微球的改性工艺进行了单因素优化。研究表明，轻质聚合物空心微球的最佳改性工艺条件和配方为：搅拌速度为4500r/min，搅拌时间为45min，水浴温度为25℃，纳米TiO_2/轻质聚合物空心微球质量比为9:1。SEM图片、FTIR测试、EDS测试结果表明，采用机械搅拌混合法可制备具有核壳结构的纳米TiO_2/轻质聚合物空心微球复合粒子；通过TG测试定量的计算出了包覆在轻质聚合物空心微球表面的纳米TiO_2的量，将其与活化指数（H）相比较得知，两者基本是相吻合的。 通过对外墙隔热涂料的配方和工艺研究，初步确定了涂料中所用增稠剂为纤维素类增稠剂，用量为0.55%（质量百分含量）；润湿剂用量为0.3%（质量百分含量）；分散剂用量为1.4%（质量百分含量）；纳米TiO_2/轻质聚合物空心微球复合粒子用量为10%（质量百分含量）。当涂膜厚度达到500μm时，制备出了导热系数为0.40W/（m·K）、反射率高达87%以上、涂料密度为0.75g/cm3，隔热温差可达到4℃以上的保温隔热涂料。 【关键词】：轻质聚合物空心微珠 外墙涂料 隔热节能 机械搅拌混合法
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU551;TU561.62
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 引言11
• 1.2 建筑隔热涂料的原理及研究进展11-18
• 1.2.1 阻隔型隔热涂料12-13
• 1.2.2 反射型隔热涂料13-16
• 1.2.3 辐射型隔热涂料16
• 1.2.4 复合型隔热涂料16-17
• 1.2.5 保温隔热涂料发展趋势17-18
• 1.3 功能性填料简介18-21
• 1.3.1 轻质聚合物空心微球简介19-20
• 1.3.2 纳米 TiO_2简介20-21
• 1.4 本论文的研究意义、研究内容及创新性21-24
• 1.4.1 本论文的研究意义21-22
• 1.4.2 本论文的研究内容22-23
• 1.4.3 本论文的创新与特色23-24
• 第二章 纳米 TIO2/轻质聚合物空心微球复合粒子的制备及性能研究24-38
• 2.1 引言24
• 2.2 实验部分24-27
• 2.2.1 实验试剂和原料24-25
• 2.2.2 主要仪器25
• 2.2.3 纳米 TiO_2/轻质聚合物空心微球复合粒子的制备25-26
• 2.2.4 纳米 TiO_2/轻质聚合物空心微球复合粒子表面改性效果的评测及表征26-27
• 2.3 实验结果与讨论27-37
• 2.3.1 改性工艺的单因素研究27-33
• 2.3.2 最佳改性工艺条件下复合粒子的表征33-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 功能填料在涂料中的稳定性研究38-51
• 3.1 引言38
• 3.2 实验38-43
• 3.2.1 实验原料和仪器38-39
• 3.2.2 助剂的选择39-41
• 3.2.3 涂料的制备工艺41
• 3.2.4 涂料稳定性的表征41-43
• 3.3 实验结果与讨论43-49
• 3.3.1 增稠剂种类和用量对涂料稳定性的影响43-45
• 3.3.2 分散剂用量对涂料稳定性的影响45-46
• 3.3.3 润湿剂用量对涂料稳定性的影响46-47
• 3.3.4 纳米 TiO_2用量对涂料稳定性的影响47-49
• 3.3.5 轻质聚合物空心微球用量对涂料稳定性的影响49
• 3.4 本章小结49-51
• 第四章 隔热节能涂料的制备及其性能测试51-65
• 4.1 引言51
• 4.2 实验51-55
• 4.2.1 实验原料和仪器51-52
• 4.2.2 实验原料的选择52-53
• 4.2.3 涂料的制备工艺53-54
• 4.2.4 涂料的性能评价及表征54-55
• 4.3 实验结果与讨论55-63
• 4.3.1 反射率的影响因素考察55-57
• 4.3.2 隔热温差的影响因素考察57-60
• 4.3.3 轻质聚合物空心微球用量对涂料密度的影响60-61
• 4.3.4 轻质聚合物空心微球用量对导热系数的影响61-62
• 4.3.5 涂料的基本性能测试62-63
• 4.4 本章小结63-65
• 结论与展望65-67
• 结论65
• 展望65-67
• 参考文献67-73
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果73-74
• 致谢74-75
• 附件75

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