新型節(jié)能隔熱涂料的研究及應(yīng)用

【摘要】：近年來(lái)，隨著國(guó)家城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，人們的居住環(huán)境得到不斷改善。但是由于絕大部分的建筑沒(méi)有采用節(jié)能結(jié)構(gòu)與節(jié)能材料，導(dǎo)致建筑能耗在我國(guó)社會(huì)總能耗中占了很大的比重，因此研究和開(kāi)發(fā)建筑節(jié)能材料以減少建筑能耗已成為當(dāng)前社會(huì)要解決的刻不容緩的問(wèn)題。本文以有機(jī)氟、有機(jī)硅兩種功能單體對(duì)丙烯酸樹(shù)脂進(jìn)行改性，結(jié)合了二者的優(yōu)越性能，制備了成膜性能好以及耐水性、耐高低溫性、保色保光性、附著力等膜性能優(yōu)越的有機(jī)氟-硅改性丙烯酸乳液。以其作為基料，分別以中空二氧化硅微球、金屬氧化物、陶瓷微珠為填料制備了單一機(jī)理的阻隔型、紅外輻射型、反射型節(jié)能隔熱涂料并且以三者的混合物為隔熱填料制備了綜合三種機(jī)理的復(fù)合型節(jié)能隔熱涂料，分別優(yōu)化了四種節(jié)能隔熱涂料的配方，并對(duì)其隔熱效果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，所制備的節(jié)能隔熱涂料具有較好的隔熱效果與優(yōu)異的綜合性能，有望在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮作用。 本課題第一部分以乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)、甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、丙烯酸正丁酯(BA)作為殼單體，以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)作為核單體，合成了氟硅改性核殼結(jié)構(gòu)納米丙烯酸乳液。研究了核殼結(jié)構(gòu)及VTES、DFMA等功能單體對(duì)涂膜性能的影響。采用紅外光譜、激光光散射(DLS)和透射電鏡(TEM)對(duì)乳液的化學(xué)結(jié)構(gòu)、粒徑分布和微觀形貌進(jìn)行表征；通過(guò)接觸角測(cè)量對(duì)涂膜表面親疏水性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明：核殼結(jié)構(gòu)的納米乳液粒徑分布窄且均勻；VTES、DFMA的加入對(duì)涂膜的附著力、耐水性、耐紫外光、耐污性有提高，當(dāng)VTES、DFMA加入量分別為單體總量的6%、8%時(shí)，所制得的納米乳液的穩(wěn)定性好，涂膜的綜合性能好，其接觸角高達(dá)110.2o，耐水性突出，可以很好的應(yīng)用在節(jié)能隔熱涂料中。 本課題第二部分分別以正辛胺和吡咯烷酮功能化的聚苯乙烯為模板制備了中空二氧化硅微球，研究了各種反應(yīng)條件對(duì)所制備的中空二氧化硅的微觀結(jié)構(gòu)和分散性的影響。用紅外光譜(FTIR)、熱重分析(TGA)、掃描電鏡(SEM)等方法對(duì)中空粒子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，通過(guò)電子顯微鏡觀察了中空粒子的粒徑和分散性。通過(guò)對(duì)兩種制備方法進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)以正辛胺為模板制備的二氧化硅中空粒子不僅結(jié)構(gòu)完整，粒徑分布均勻，而且以其為填料制備的涂料具有很好的隔熱效果。 本課題第三部分利用第一部分制備的氟硅改性納米丙烯酸乳液作為基料，分別以第二部分制備的中空二氧化硅微球、金屬氧化物、陶瓷微珠以及三者的混合物為隔熱填料，制備了阻隔型、紅外輻射型、反射型以及復(fù)合型節(jié)能隔熱涂料。通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型的節(jié)能隔熱涂料的隔熱效果進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)復(fù)合型隔熱涂料的隔熱效果最為顯著，其次以中空二氧化硅為填料制備的阻隔型隔熱涂料也有較好的隔熱效果。 【關(guān)鍵詞】：氟-硅改性 納米乳液 中空二氧化硅 節(jié)能隔熱涂料
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TQ637
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目錄6-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 前言9
• 1.2 節(jié)能隔熱涂料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)9-11
• 1.2.1 節(jié)能隔熱涂料的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 節(jié)能隔熱涂料的發(fā)展趨勢(shì)11
• 1.3 節(jié)能隔熱涂料的分類(lèi)和隔熱原理11-15
• 1.3.1 阻隔型節(jié)能隔熱涂料12
• 1.3.2 輻射型節(jié)能隔熱涂料12-14
• 1.3.3 反射型節(jié)能隔熱涂料14
• 1.3.4 復(fù)合型節(jié)能隔熱涂料14-15
• 1.4 節(jié)能隔熱涂料用樹(shù)脂的研究15-17
• 1.4.1 有機(jī)硅改性丙烯酸乳液15-16
• 1.4.2 有機(jī)氟改性丙烯酸乳液16-17
• 1.5 傳統(tǒng)節(jié)能隔熱材料17-18
• 1.5.1 礦棉17
• 1.5.2 發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)17
• 1.5.3 擠塑聚苯乙烯(XPS)17
• 1.5.4 軟木17-18
• 1.5.5 礦棉聚氨酯(PUR)18
• 1.6 節(jié)能隔熱涂料的應(yīng)用領(lǐng)域18-19
• 1.6.1 建筑行業(yè)18-19
• 1.6.2 化工行業(yè)19
• 1.6.3 汽車(chē)制造行業(yè)19
• 1.7 立題依據(jù)與研究?jī)?nèi)容19-21
• 第二章 節(jié)能隔熱涂料用樹(shù)脂的制備21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分21-24
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料21
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與表征方法21-22
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟22-24
• 2.2.3.1 油酸改性納米 SiO222
• 2.2.3.2 各種不同類(lèi)型的丙烯酸乳液的合成配方22-23
• 2.2.3.3 核-殼結(jié)構(gòu)苯丙乳液的制備23
• 2.2.3.4 納米 SiO2改性核-殼結(jié)構(gòu)苯丙乳液的制備23
• 2.2.3.5 有機(jī)硅、納米 SiO2改性核-殼結(jié)構(gòu)苯丙乳液的制備23
• 2.2.3.6 有機(jī)無(wú)機(jī)雜化氟-硅改性丙烯酸乳液的制備23-24
• 2.3 結(jié)果與討論24-29
• 2.3.1 紅外光譜(FT-IR)24-25
• 2.3.2 乳液粒徑及粒徑分布（DLS 表征）25-26
• 2.3.3 乳液微觀核-殼結(jié)構(gòu)（TEM 表征）26
• 2.3.4 乳液與涂膜的性能26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 第三章 中空 SiO2微球的制備31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分31-32
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器31
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟31-32
• 3.2.2.1 正辛胺模板法制備中空 SiO2微球31-32
• 3.2.2.2 聚苯乙烯模板法制備中空 SiO2微球32
• 3.3 結(jié)果與討論32-41
• 3.3.1 正辛胺模板法制備的中空 SiO2的表征及結(jié)果分析32-35
• 3.3.1.1 紅外分析33
• 3.3.1.2 熱重分析33-34
• 3.3.1.3 光學(xué)顯微鏡分析34-35
• 3.3.1.4 掃描電鏡分析35
• 3.3.2 反應(yīng)條件對(duì)正辛胺模板法制備的中空 SiO2的影響35-38
• 3.3.2.1 反應(yīng)溫度的影響35-36
• 3.3.2.2 反應(yīng)時(shí)間的影響36-37
• 3.3.2.3 攪拌速率的影響37-38
• 3.3.2.4 鹽酸的影響38
• 3.3.3 聚苯乙烯模板法制備中空 SiO2的表征及結(jié)果分析38-41
• 3.3.3.1 紅外分析38-39
• 3.3.3.2 熱重分析39-40
• 3.3.3.3 聚苯乙烯微球的微觀形貌40-41
• 3.3.3.4 聚苯乙烯模板法制備的 SiO2的微觀形貌41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 第四章 不同節(jié)能隔熱涂料的制備與性能研究43-53
• 4.1 引言43
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分43-45
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑43
• 4.2.2 不同節(jié)能隔熱涂料的制備43-45
• 4.2.2.1 阻隔型節(jié)能隔熱涂料的制備43-44
• 4.2.2.2 輻射型節(jié)能隔熱涂料的制備44
• 4.2.2.3 反射型節(jié)能隔熱涂料的制備44-45
• 4.2.2.4 復(fù)合型節(jié)能隔熱涂料的制備45
• 4.3 結(jié)果與討論45-51
• 4.3.1 阻隔型節(jié)能隔熱涂料的隔熱性能45-48
• 4.3.1.1 不同中空 SiO2含量對(duì)阻隔型節(jié)能隔熱涂料隔熱效果的影響46-47
• 4.3.1.2 不同類(lèi)型的填料對(duì)阻隔型節(jié)能隔熱涂料隔熱效果的影響47-48
• 4.3.2 輻射型節(jié)能隔熱涂料的隔熱性能48-50
• 4.3.2.1 不同紅外輻射功能粉體含量對(duì)輻射型節(jié)能隔熱涂料隔熱效果的影響48-49
• 4.3.2.2 輻射型節(jié)能隔熱涂料隔熱效果測(cè)試49-50
• 4.3.3 反射型節(jié)能隔熱涂料的隔熱性能測(cè)試50
• 4.3.4 復(fù)合型節(jié)能隔熱涂料的隔熱性能測(cè)試50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-53
• 第五章 主要結(jié)論與展望53-55
• 主要結(jié)論53-54
• 展望54-55
• 致謝55-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 附錄：作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文60

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