【摘要】：本課題以低碳環(huán)保、建筑節(jié)能為主題,對涂料用水性光固化聚氨酯樹脂體系進行改性與彩色高近紅外反射顏料的制備進行了相關研究,并將二者結合起來制備了可用于建筑屋頂及外墻的反射隔熱涂層。水性聚氨酯(WPU)是一種公認的物理化學性能優(yōu)良的環(huán)境友好型樹脂體系。在WPU體系中引入紫外光固化技術,制備的紫外光固化水性聚氨酯(UV-WPU)與原有的WPU相比,更加的高效節(jié)能、經濟環(huán)保。UV-WPU雖然備受涂料行業(yè)人員的青睞,但是其涂膜易燃、耐水性差的缺點無法滿足建筑涂料的要求,因此本文使用有機氟、磷對傳統(tǒng)UV-WPU進行阻燃、耐水的復合改性以期獲得綜合性能優(yōu)異的成膜樹脂。目前,高近紅外反射顏料普遍存在顏色單一、缺乏理論指導、隔熱效果不明顯等諸多問題,因此本文制備了兼具較深顏色和高近紅外反射率的無機復合顏料,并對其實際的隔熱效果進行了相關測試。本文研究的主要內容及結果如下:第一部分:將含氟和含磷的功能鏈段引入到聚氨酯體系中,有效提升了UV-WPU材料的耐水、熱穩(wěn)定性和阻燃性能。以甲基丙烯酸十三氟庚酯(DFHMA)和巰代甘油(ME-DI)為原料,制備了單端羥基含氟二元醇(DI-DFOH);采用二羥甲基丙酸(DMPA)和季戊四醇(PER)合成了八羥基多元醇(DI-PE-8);使用異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PCDL)、羥基磷酸酯(OP-550)、DI-DFOH、甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)、DI-PE-8為主要原料制備了有機氟-磷復合改性的UV固化星形疏水阻燃水性聚氨酯(UV-WFPPU)。使用紅外光譜(FT-IR)和核磁共振(~1H-NMR)對所制產物的結構進行了表征和確認,并將其用于改性水性聚氨酯;對改性后的膠膜的表面相結構和性能進行了表征,考察了二元氟醇和阻燃劑OP-550用量對膠膜相結構及各項性能的影響。結果表明,氟元素含量為6%、OP-550添加量為25%時,得到的復合改性樹脂具有良好的綜合性能:吸水率為4.3%,水接觸角為101°,極限氧含量為28.1,UL-94等級達到V-0,可用作建筑防火材料。第二部分:利用液相沉積法對無機顏料的制備工藝進行改進,成功制得了粒徑在300nm以下的超細鐵鉻黑粉體,并考察了鐵、鉻添加量的摩爾比值對該系列顏料的相組成、顏色特性、近紅外反射力以及隔熱能力的影響。結果發(fā)現(xiàn),鐵鉻黑系列顏料兼具較深的顏色和一定的近紅外反射能力,同時,隨著鐵/鉻比值的增加,粉體顏色逐漸加深。當鐵、鉻的添加比為3時(CF-3),該粉體的顏色接近于黑色(L=46.69、a=1.95、b=-3.02),其在近紅外區(qū)域的平均反射率和太陽能反射率分別為44.34%和25.92%,遠高于普通炭黑顏料,同時兼具優(yōu)異的耐熱耐酸性能。將該CF-3粉體與之前自制的改性樹脂復配制備反射隔熱涂層,并進行模擬太陽光照射實驗,當CF-3粉體的固含量在25%時,該涂層與固含量相同的炭黑涂層的溫差達到了6.9℃。為進一步提高鐵鉻黑顏料的近紅外反射率,以CF-3粉體為基底,使用鋁元素對其進行摻雜。結果發(fā)現(xiàn),摻入鋁后的顏料整體顯現(xiàn)出棕紅色,同時,摻雜顏料在近紅外區(qū)的反射性能得到了大幅提升,當鋁和鉻的添加比為4時(CF-3-4),該粉體在780-2500 nm波段的平均反射率高達71.4%,太陽能反射率為42.3%,具有良好的熱反射性能。第三部分:以金紅石型TiO_2和納米Cu O為基礎,利用絡合沉淀法制備了具有核殼結構的CuO/TiO_2復合顏料,并對該顏料的結構組成、顏色特性以及綜合反射隔熱能力進行了相關的表征。結果發(fā)現(xiàn),CuO/TiO_2復合顏料整體表現(xiàn)出深灰色,且隨著銅、鈦添加比的增加而逐漸變深,當銅、鈦的添加比為0.6時(CuTi-0.6),該粉體表現(xiàn)出深灰色(L*=47.69、a=1.32、b=-3.02),近紅外反射率達到了87.3%,同時,該粉體對近紅外波段和全波段的太陽能都具有較高的反射能力(NI-SR=70.6%、TSR=37.2%);將CuTi-0.6粉體與自制的改性樹脂復配制得反射隔熱涂層,當粉體的固含量為20%時,該涂層具有良好的近紅外反射能力(NIR=50.27%、NI-SR=54.21%),與普通同色涂層一同進行日照模擬實驗,溫度恒定后二者的溫差為11℃。
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU761.11
【圖文】：

第一章 緒論究意義界自然資源加速消耗、價格上漲以及全球變暖的現(xiàn)狀，生的矛盾日益加劇，能源節(jié)約已經成為科研學者、政府機構之一[1-2]。從上世紀開始，隨著建筑規(guī)模的不斷擴大和居高，建筑能耗日益增加，已經占到了世界一次能源消費的世界總排放量的三分之一左右[3]；在我國，建筑能耗已經耗的三大主體，占到社會總能耗的 30 %左右，再加上建建筑總能耗已經達到社會總能耗的 46 %以上，因此，建過程中的熱點問題之一[4]。當前我國每年新建建筑面積大約以上屬于高能耗建筑，如果這些建筑都采取了有效的節(jié)能 6000 億元人民幣，由此可見，建筑節(jié)能在我國迫在眉睫，

頂及外墻[15-17]，例如在整個美國和中國的長三角地區(qū)，[18]。然而，目前我國對近紅外反射顏料的研究較少，并，無法滿足社會的需求。對建筑反射隔熱問題開發(fā)切實可行的解決方案，降低建方面都存在重要價值。面對現(xiàn)今深色反射顏料的稀缺，料制備技術并加以改進來增加其反射效果，研發(fā)相應的具有廣闊應用前景的研究課題。料種生產施工方便快捷，隔熱性能優(yōu)良的新型功能涂料，種類型：熱阻隔型以及熱反射型[19]。其中熱反射型隔熱樹脂、功能顏填料以及相關助劑來制備在可見光以及近的涂層，通過熱反射來降低被涂物體對太陽輻照能量的阻隔型隔熱涂料相比，熱反射涂料具有良好的綜合性能下的建筑或設備上時，隔熱效果最為明顯，因而得到了

工人在施工時必須佩戴護眼裝備以防光學刺傷，無法廣泛應用于城市，國內熱反射隔熱涂料、顏填料的大型生產廠家較少，且重要原料多為我國的熱反射涂料行業(yè)與國外企業(yè)存在巨大的差距，形勢不容樂觀，效隔熱涂層仍是國內相關領域科研工作者的努力方向。熱涂料的隔熱機理熱涂層主要由透明性高的成膜樹脂和高反射率的顏填料組成，樹脂主、硬度以及機械性能等產生重要作用，而反射顏填料則基本決定了涂力。陽光照射在涂層上的時候，光的能量將會同時發(fā)生吸收，透過和基底不透明時，可認為沒有透過過程，光照的能量僅分為吸收和反射當涂層的反射率提高時，日光輻照能量的吸收就會相應減少，從而達體反射機理如圖 1-3 所示，日光照射到涂層表面時會被立即反射掉率的功能填料將會通過散射和二次反射將吸收的光再次反射到外界，量的吸收。并且，反射隔熱涂膜固有的熱交換系數(shù)相對較弱，在反射好阻隔吸收的熱量向基材傳遞，起到熱阻隔的作用。

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9 唐紹清,石春海,焦桂愛,胡培松,王海蓮,萬建民;利用近紅外反射光譜技術測定稻米中脂肪含量的研究初報[J];中國水稻科學;2004年06期

10 何緒生;近紅外反射光譜分析在土壤肥料學的應用及發(fā)展方向[J];土壤通報;2004年04期

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7 崔蘭英;楊增玲;韓魯佳;滕光輝;;近紅外技術快速測定奶牛糞便主要肥料成分含量的研究[A];農業(yè)工程科技創(chuàng)新與建設現(xiàn)代農業(yè)——2005年中國農業(yè)工程學會學術年會論文集第五分冊[C];2005年

8 石光濤;韓魯佳;楊增玲;劉賢;;魚粉中摻雜豆粕的可見和近紅外反射光譜分析研究[A];2007年中國農業(yè)工程學會學術年會論文摘要集[C];2007年

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