保温涂料原理和类型

1、保温涂料原理和类型保温是指物体的圉护給构在筝爭威内部温度较坏境温度咼程箕时.为酚止山物体内部向外部传热.从而使物体内部保持适当温度的能力.隔热是指同护结构化艮李或坏境温度较内:劇代髙很多时，隔离太阳辐射和空外高隘的彤响.从而便其内表面隘度保持适半温度的能力|術两者的I要区别如卜:L传热过程不同保隘是般指冬孚的传热过程，適常按稳定传热来考虑，同时考虑不稳定传热的一些彰响;NS热是18夏季的传搭过程，通常是以24h为周期性伎热来考虑°2.评价播标不同保温性能通常用传热系数值或传热胆值来评价.隔热性能迪常用夏季笔外计算温度条件卜（即较热天气）同护结构内表向M髙爲度值柴评价3*构逍措施不同由

2、于保温性能並要联抉于閘护结构的传热系敌或传热阻值的大小.采用探温材料与围护结构、屋顶臭合在一起或直接川口許墙体，其传热系数牧小.传热阻值校Al因而其保温性能校好.而隔热采用能反射太阳辐射的材料与堆护结构、屋顼奴杵住一起，利用瓦校大的太阳热反时甲和辐射率，使真宅内表面保持适十視度，达到隔热的目的X保温和隔热既肓联系乂冇区别，是一个系统匸用做好保温与隔热工作，可以阳上热传导，降低热损矢.改善工作环境，提高安全性，”釣能源.是一个极具研究意义的璽葵课逊。2.2保温涂料的保温机理及类型根据保温涂料的保温隔热机理和方式的不同.将其分为反射型保镒涂料、阳隔型保温涂料、轴射熨保温涂料“及结存三者的Q命熨保温

3、涂料四类卩叫反射型保温涂料圧射熨隔热涂料保温讯理：波长在4-O.Spm的nJWA和纣外朮区集中太«I辐射的宅9能即巴所以需据此要求&射型保温性保温涂料在此波长范m内村JI(J较高的太阳辐射反射率,以保证涂层有较好的保温效果。反射型保温涂料中以金属或金属饥化物颜料烦料制得岛反肘率的涂层來反射太阳热辐射.从而达到保温降温的目的。反射型隔热涂料的优缺点：反射熨隔热涂料与各种基材附着力好，与底漆、中何漆具有良好的亲合性，耐候性强，易于涂刷,具何较好的施工性能一般便用的溶剂无剌激性气味，大大减少了施匸对环境的河染.其缺点是现实存在大多反射吃保温涂料是溶剂体系，具有一定的有机物挥发物放出

4、.因此,如何制得具有广泛应用询歸的水性反射空隔热涂料是广人涂料工作咅新的研究方向.阻隔型保温涂料附隔熨隔热涂料保温机理：热传递是通过对流、辐射及传导三种途栓來实现的。阻隔空保温涂料是针対热传#的显盲阻抗性来实现保温的涂料。涂料所采用材n导热系数的大小决定材料保温性能表现为导热系数越小,保温性能就越好【“】这种类型的涂料通常以嫌松的内部结构、校小的密度、较髙的气孔率以及具仃较低的含水率的材料作为轻骨料。依靠在粘结剂的作用f结合在一起,直接涂刷于墙体或者设备的衣而达到保温的效果。阻隔型隔热涂料的优缺点:阻隔型隔热涂料原材料易得,生产设备简单,生产效益高，投少产出人：施工方便.适于弯头、阀门、旋转体

5、、球体等开形体的保温施工,可连续对热管、设备进行施严.其缺点是对降低对流和辐射传热效果差且保温处较耳，吸水率高，不抗振动，使用春命矩，而H为了形成一个稳定的保温体系，还需另设防水层及外护层。图2.1是吴E等提出的在外墙保温隔热层的外侧加(J-个辅助配套的防护层的示意图pq.保护民保护民图2.1外墙保泪层的辅助配住防护层阻隔型隔热涂料在工业中的应用研究较多.技术也较成熟,目前正处于由工业应用向建筑应用、由厚质向池层的转型阶段.因此本论文着重研究在建筑中应用的薄层阳隔熨隔热涂料。2.23辐射型保温涂料波Kpm图22A阳辐射能城分布图辐射熨保温涂料是以辆射的形势把建筑物吸收热呈以一定的波长反射到空气

6、中.从而达到很好的降温保温效来的类涂料称为辐肘保温涂料E）。其保温机理为：图2.2为太阳辐射能址分布图.当太阳光照射到涂料表而上时,涂料对太阳光吸收、透过和反射各占一部分（如图2.3所示）图2.3中以p、a和r分别代表涂料股的衣浙总反射率、吸收率和透过率.另外£（813.5pm）代表表层吸收的太阳能转为8135pm波段内的红外辐射率.则仃透过率尸0.由于涂料表煜卜面大多数为不透明的水泥层、钢铁层等不透明物质，因此,可以近似认为其透过率尸0.由此.上式乂可简化为：p+a=l其中P和CI均随波长变化而变化W(8134pm)图2.3辐射能分配及转换示盘图辐射型涂料的上要特性是希璽其化可见光

7、和近红外光范圉内反射率尽可能地高：而在X135pm波段内，其发射率（等同于吸收申，即£=<!）也尽可能高。太阳的能呆绝大部分集中在波长O.32.5pm区域，把这部分能虽反射回大气是此种涂料的一个上要功能。但是在8-13.5Pm波段范閘内，太阳辐射能和大气辐射能远低于地面向外层空何的辐射能.因此在此波段内，如果尽可能提高涂料的吸收率即发射率,这样就能尽可能多的把涂层和下厘的水泥层中吸收到的太阳能中的紫外光能和可见光及近红外光能转化为热能，以红外辐肘的方式在此波段内穿过大气红外窗L1,髙效地发射到大气外层的绝炖零度区，从而达到保温的H的。辐射熨保温涂料的优缺点：辐射电保温涂料优/反

8、射型保温涂料和阻隔熨保温涂料的优势（J*后两者只能缓慢减少但不能阳扌为热虽的传递|391.详热If：缓慢地通过阻隔层和反射层后,内部空何的温度也将缓慢地升高,此时,即使涂层外部温度降低，热能也只能困陷其中.rto辐射型隔热涂料却能够以热发射的形式将吸收的热址辐射出室内，从而促使室内以牢外同样的速率降温。但是辐射熨保温涂料的制备艺如原材料的选取和烧结艺比较鸞复，要想达到稳定的发射率还需要进一步研究.阻隔型隔热涂料、反射型隔热涂料和辐射型隔热涂料齐仃其优缺点，可以占便将他们综合起來.充分发挥各门的特点.进行优势互补(阿现阶段比较有效可行的方法之一是做-个多涂层的貝合体系，面涂层的功能要求符合光、热

9、的反射、吸收和发射机理：中涂出的功能是通过热传递的阻抗作用实现隔热.股采用低导热率的组合物或在涂膜中引入热导率极低的空气，以获得良好的隔热效果。配合具存防腐防水功能的底漆，使Z成为一个完整的隔热体系.狂合涂料是在三种涂料的基础上，综合占虑上述三种涂料的优缺点让它们充分发挥各门的特点.扬长避短而制成的。郑其俊等综合利用上述三种原理制成了具仃高辐射率的薄层保温涂料.这是一种液态涂料,涂层固化后的热阻较大,尤其是热反射率较高.U具仃较好的施工性便、辐对传热低、接合性好、涂层薄、附着力好.并11可以对基料改性使其集防水保温保护于一休.由此可见，高效保温、涂膜机械及化学性能优良的复合熨保温涂料代衣了未來

10、建筑保温涂料的发展趋势.2.3保温涂料的特点保温涂料是以保温、降温和隔热为目的功能性涂料伺保温涂料呈纤维稠状膏体，它综合了涂料及保温材料的女重特点，涂抹在要求保温的设备和墙体表面，F燥后形成具仃一定强度及邦性的保温层，不易开裂脱落。这种涂料形成的保温从导热系数低，保温效果显著等冋.与传统保温材料(制品)相比其优点在于:(1) 导热系数低,保温效果显著(2) 可与基层全面粘结,整体性强特别适用于其它保温材料难以解决的异型设备保温.(3) 质轻、层薄.建筑内保温用相对提高了住宅的使用而积。(4) 阳燃性好，环保性强。(5) 施工相对简单，可采用人工涂抹的方式进行。(6) 材料生产工艺简单，能耗低.

11、基于以上优点,保温涂料发展迅速,在各行业的应用日益广泛,带来了极大的经济效益和坏保效益【“)。保温材料首先耍仃较小的导热系数.影响导热系数的因索很多.它不但与物质的种类密切相关，而且与物质的结构、密度、便用温度等因素有关冋.从导热机理肴,材料的导热系数主耍受如卜咽素的形响I"）.3.1生产保温涂料的原材料对其保温隔热性能起决定作用如询所述，保温涂料的保温性能収决于上品相与基质木身的热物理性能。轻质保温涂料的匸体材料是以纤维状保温材料作骨架塡以多孔状细颗粒轻质保温骨料、这些原材料经一定的生产工艺流程后.在粘结剂的作用下.有机地结合在一起，形成参孔性保温涂料.因而在选取生产保温涂料的原材

12、料时，要求各fl都具何较好的保温性能、它们保温性能的好坏対保温涂料保温性能的好坏起看决定性的作用。3.2材料的组成与结构对保温涂料保温隔热性能的影响-股情况卜，仔机高分子材料的导热系数小于无机材料.而在无机材料中.lh金帕的导热系数小于金屈材料气态物质的导热系数小于液态物质.液态物质小一于同体*】一股要求保温隔热材料的组成物质首先要H仃较低的导热系数。同时.相同材料的不同结构也对导热系数有着显苦的形响,如马忠辉等研究表明:纤维密度的增加从整体上捉高了多层隔热结构的隔热性能，但纤维密度也不能太人，W为密度的增人将会增加整个结构的质星3.3表观密度对保温涂料保温隔热性能的影响材料在n然状态卜，单位

13、表观体枳内的质呆称为材料的表观密度。n然状态卜.的表观既包括固体部分的体积又包括其中孔隙的体积.在一股情况F.孔謀中的气体可以看作是无对流的静止气体,仅有导热,没有对流换热.由于的止空气的导热系数比固体的导热系数小得多所以Mi着孔隙率的提髙或表观密度的降低，其导热系数变小何.甘于炙孔材料，假设固体部分的“热系数为入，气体部分的导热系数为入纣孔隙率为p.则其总体导热系数i股介FXrnln与入“Z何.心（3i）(3-2)(3-2)心+心）材料的导热系数也并不是随n表观密度的减小而无限降低的【刖.半表观密度小于某一个临界值后,由于孔隙率太高，孔隙中的空气开始产生对流，同时由于气体对热辐射的阻抗能力很

14、低.如果孔隙率过高,辐射传热也相应加强,这时材料的总传热系数反而増大.对F多孔隔热材料,只何当材料导热系数、对流换热系数和辐射换热系数气三者Z和最小时，才具竹最好的隔热性能.此时材料的表观密度,称为最佳密度。3.4温度和湿度对保温涂料保温隔热性能的影响由于辐射传热的影响.多孔材料的导热系数般飯着温度的升高而増大且温度与导热系数二拧近似呈线性关系）水的导热系数比静止空气的导热系数人得多,水的导热系数约为空气的25倍左右所以保温材料的孔隙若吸入水后或材料的平衡含水率过高，都会便导热系敌相应増A3.5热流方向对保温涂料保温隔热性能的影响如果材料是各向异性的.则在不同方向上的导热系数也各不相同,甚至差别很大.所以,为了降低材料的导热系数必要时可利用热流方向性对它的彩响来实施.通过以上对影响材料导热系数肉索的分析可以知道：保温隔热材料的