建筑玻璃隔熱涂料研究分析

【中玻網(wǎng)】近年來，國家出臺了不少建筑節(jié)能方面的政策，提出了新型建筑實施節(jié)能50%，既有建筑于2020年全部實施節(jié)能改造的目標(biāo)。而占據(jù)建筑物熱量來源48%的窗戶，必然成為改造項目中的重中之重。隨著中空玻璃、Low-E玻璃、鍍膜玻璃等玻璃深加工產(chǎn)品在建筑節(jié)能方面的廣泛應(yīng)用，又一新型玻璃節(jié)能材料，即玻璃隔熱涂料，也加入節(jié)能產(chǎn)品的隊伍當(dāng)中。其中志盛威華的ZS-311玻璃隔熱涂料是該行業(yè)的代表性產(chǎn)品，其獨特的隔熱降溫性能及優(yōu)異的耐老化、耐沾污自潔、防靜電、防眩光、防輻射等性能，在隔熱涂料界一直處于優(yōu)異地位。
　　
　　玻璃隔熱涂料是一種涂覆于玻璃表面，在保持一定的可見光透過率的前提條件下，以提高玻璃遮蔽系數(shù)為主要隔熱方式的功能性涂料。玻璃隔熱涂料的關(guān)鍵是既要保證透光，又要具有隔熱效果，也就是說只能有選擇地隔離太陽輻射能。太陽輻射能分布在波長為300～2500nm，其中紫外線部分占14%，可見光部分占40%，紅外線部分占44%。然而，對于一般普通的透明玻璃，其對整個太陽光譜具有較高的透過率，尤其是紅外線部分透過率相當(dāng)高，顯然對太陽能輻射沒有阻隔作用，即無隔熱效果。志盛牌ZS-311玻璃隔熱涂料是志盛威華與軍方聯(lián)合研發(fā)生產(chǎn)的，其主要成分是氧化銦錫，由于氧化銦錫具有的獨特性能，對太陽光譜具有理想的選擇性，是目前已知半導(dǎo)體材料中解決隔熱問題綜合性能較佳的材料。因此選擇納米氧化銦錫制備透明隔熱涂料，可以保證其高性能。
　　
　　玻璃隔熱涂料通過噴涂、浸涂等涂裝方式，在玻璃表面迅速形成一層透明、平滑且堅固的高分子涂層。該涂層不僅應(yīng)具有良好的硬度、附著力、耐溫變、耐溶劑、耐凍融等涂料常規(guī)性能，還憑借其添加的納米Al2O3、納米TiO2等金屬氧化物加強(qiáng)對780nm以上近紅外波段的反射功能。ZS-311玻璃隔熱涂料分為溶劑型涂料和水性涂料兩種。其中，溶劑型玻璃隔熱涂料出現(xiàn)較早，并因其良好的涂布效果和附著力，占據(jù)了一定的市場。但隨著環(huán)保意識的提高和環(huán)保法律法規(guī)的健全，水性涂料受到了非常大的重視，北京志盛威華涂料研發(fā)部很早就開始對水性玻璃隔熱涂料的開發(fā)與研制，并取得了良好的效果。
　　
　　玻璃隔熱涂料作為一種使用于玻璃這種特殊基材上起隔熱作用的功能性涂料，除具備涂料的基本應(yīng)用性能外（如：硬度、附著力、耐候性……），其光學(xué)性能的考核也是不可或缺的。目前，筆者對市場上出現(xiàn)的這類功能性涂料分別從材料基本性能及材料光學(xué)性能兩個方面進(jìn)行相應(yīng)的分析。共8個樣品，其中志盛威華的溶劑型和水性涂料各1個，其他6個廠家有3個溶劑型的、3個水性的。
　　
　　一、基本性能
　　
　　對涂料的基本性能的測評主要包括使用前、成膜時、成膜后、老化后4個方面。其中，涂料的容器中狀態(tài)、低溫穩(wěn)定性、涂層耐溫變性各產(chǎn)品間并無明顯差異，均符合GB/T9755-2001標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)要求，此處不作詳細(xì)介紹，要點對其他項目予以分析說明。
　　
　　1、成膜時性能
　　
　�。�1）涂膜外觀：由于玻璃涂料的施工工藝與建筑涂料有所差異，因此將線棒制樣改為噴涂或涂布器刮涂制樣，以保證涂膜的均勻性。通過對8個樣品采用涂布器制樣，其他6個廠家的樣品均因涂層內(nèi)聚而導(dǎo)致出現(xiàn)不同程度的涂膜不均勻現(xiàn)象，改為噴涂后不均勻現(xiàn)象消失。志盛牌ZS-311產(chǎn)品未出現(xiàn)小孔、流掛、魚眼、內(nèi)聚等現(xiàn)象，涂層均勻美觀。
　　
　　（2）干燥時間：對于玻璃涂料而言，干燥時間越短，涂裝后的玻璃遭受空氣中粉塵二次污染的可能性越小，因此，干燥時間不宜過長。通過試驗得知，8個產(chǎn)品中，志盛牌ZS-311表干時間較快5min，其它6個廠家的產(chǎn)品較快的10min，較慢的53min，均表現(xiàn)出較快捷的干燥特性。
　　
　　2、成膜后性能
　　
　　成膜后性能試驗主要根據(jù)材料自身特性以及應(yīng)用時存在的影響因素，主要涉及耐水、耐酸堿、硬度、附著力4個方面。
　　
　　（1）在鉛筆硬度的檢驗中絕大多數(shù)產(chǎn)品達(dá)到H級以上。其中，志盛牌ZS-311產(chǎn)品硬度為2H，其他7個廠家的產(chǎn)品較低的也達(dá)到了HB，大于HG/T3828《室內(nèi)用水性木器涂料》中B級的要求。
　　
　�。�2）對于涂膜耐酸堿性能的檢驗，大部分材料耐水及耐弱堿性性能良好，均未出現(xiàn)氣泡、掉粉、明顯變色等涂膜病態(tài)現(xiàn)象。但是如果參照J(rèn)C846中要求的使用1mol/L氫氧化鈉或1mol/L鹽酸溶液浸泡1d，除了志盛牌ZS-311沒有變化外，其他6個廠家的產(chǎn)品均不同程度地出現(xiàn)起泡、起皺、脫落等現(xiàn)象。
　　
　�。�3）附著力反映的是涂膜與玻璃基材之間結(jié)合的堅固程度。所檢的8種產(chǎn)品中，志盛威華的水性和溶劑型涂料的附著力均為0級；其他6家產(chǎn)品中，有1個0級、3個1級、1個2級，附著力性能表現(xiàn)良好，只有1個試樣在未使用底涂前為5級，但使用底涂后，明顯改善可提高到0級。
　　
　�。�4）紫外老化后性能
　　
　　玻璃隔熱涂料因其常年使用于陽光曝曬的部位，因此為了間接體現(xiàn)出材料的應(yīng)用壽命，對8種產(chǎn)品進(jìn)行了紫外老化。該試驗選用Q-UV紫外老化儀，于340nm波段0.68W/m2光照強(qiáng)度下對試樣進(jìn)行長達(dá)240h的輻照，輻照后各產(chǎn)品均未出現(xiàn)粉化、脫落等現(xiàn)象，1mm劃格法附著力的破壞等級均為0級。
　　
　　二、光學(xué)性能
　　
　　光學(xué)性能試驗主要包括檢驗試樣的可見光透射比、太陽能總透射比、遮蔽系數(shù)、紫外線透射比、半球發(fā)射率5個方面。此外，同樣考慮到產(chǎn)品老化后隔熱效果是否存在明顯丟失，因此應(yīng)在紫外老化后復(fù)測可見光透射比及遮蔽系數(shù)。該試驗參照GB/T2680-94中描述的試驗方法進(jìn)行。
　　
　　1、光學(xué)性能檢驗結(jié)果匯總?cè)缦拢焊鶕?jù)試驗結(jié)果可知各玻璃隔熱涂料成膜后的可見光透過率均較高，集中于60%～80%，其中志盛威華的ZS-311較高，高達(dá)81.37和83.18%。半球發(fā)射率均大于87%。而遮蔽系數(shù)，志盛威華的ZS-311為91.86%和92.21%，其他6個廠家的非常大值為79.30%，較小值只有64.31%。
　　
　　2、產(chǎn)品經(jīng)Q-UV紫外老化儀340nm波段0.68W/m2光照強(qiáng)度長達(dá)240h的輻照后，志盛威華的ZS-311的水性和溶劑型兩種產(chǎn)品均未出現(xiàn)改變，其他6個廠家有2個廠家的產(chǎn)品可見光透過率輕微減小，同時遮蔽系數(shù)也略有降低，保持了良好的節(jié)能功效。此外，部分產(chǎn)品對紫外線具有良好的阻隔效果，ZS-311和其他2個廠家的產(chǎn)品對紫外線透過率近乎為0。
　　
　　綜合以上兩大方面的性能測試，在基本性能方面，ZS-311玻璃隔熱涂料較突出的是耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿性，其他性能略優(yōu)或相當(dāng)。在光學(xué)性能方面，ZS-311較突出的是遮蔽系數(shù)和紫外線透過率，可見光透過率、半球發(fā)射率以及老化后性能改變與其他廠家相當(dāng)或略高。
　　
　　正是由于其各方面優(yōu)異的性能，志盛威華ZS-311玻璃隔熱涂料施工方便，應(yīng)用范圍廣，使用時間長。它不但透光性好，而且能效率高隔絕太陽熱輻射，只需涂刷幾個微米的厚度，就可使室內(nèi)外溫差達(dá)到6攝氏度左右，紅外屏蔽率70%以上，可見光透過率80%-85%，紫外線阻隔達(dá)到99%，即使不開空調(diào)也能達(dá)到“冬暖夏涼”的效果，可廣泛應(yīng)用于汽車及各類建筑物上。