弹性自清洁冷屋顶涂料
PCI-cici
2021-01-19
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作者 Peter Greenwood博士,技术开发经理,诺力昂公司,瑞典
说为了降低能源消耗,减少对空调的需求,具高太阳反射性能的弹性冷屋顶涂料正变得越来越受欢迎。为了保持其冷却形能,涂层必须保持清洁;这是硅烷改性的硅溶胶发挥关键作用的地方,它增强了涂料的抗污性能。
在世界上温暖、阳光充足的地区,空调占能源消耗的70%。用具高太阳光反射特性的冷屋顶涂层可以有效减少建筑物中的热量积聚,它们被设计用来反射来自太阳的大部分能量,通常要借助于热反射颜料,如二氧化钛(TiO 2 )等。
提高太阳能反射性能的一个行之有效的概念,是使用如Expancel?微球这样的中空、超低密度的热塑性微球产品。它们被用作弹性防水、冷屋顶和内外墙涂料的填料,以改善涂料的一些重要性能。微米大小的空心微球在反射太阳辐射和降低屋顶涂料的温度方面有令人惊讶的强大效果。太阳反射率测量结果表明,填充空心微球的涂层体系能够反射所有入射波长的太阳辐射(图1)。为了进一步加强这一概念,我们通过在涂料配方中添加硅烷改性的硅溶胶Levasil??CC301,对涂料进行了耐沾污测试。
硅烷改性硅溶胶提高耐沾污性
弹性冷屋顶涂料由于其粘性,易沾染灰尘,这会导致涂层的吸热量增加,需要进行人工清洁,进而缩短涂层的使用寿命。耐沾污是外墙涂料的一项重要性能,涂料的耐沾污性越好,看起来就越清新干净。同样,当它们需要清洗时,用清水即可。一款能够承受日常天气的压力,并且较少需要进行人工清洁的涂料,其使用寿命也更长。用硅烷改性的硅溶胶来提高户外水性涂料的耐沾污性,已经成功地应用了很多年,现在我们可以证明,将它添加到弹性冷屋顶涂料中也可以具有同样的耐沾污效果,且不牺牲冷屋顶涂层的弹性或太阳光反射特性,也不会影响漆膜。
那么它是如何工作的呢?硅溶胶分散体中的纳米二氧化硅颗粒表面有许多亲水性的硅羟基团。由于在涂层表面富集了坚硬的硅溶胶颗粒,所以表面的粘性降低,也更亲水一些,这意味着水会在表面形成一层薄膜,可以让污垢随水一起流走。在配方中添加硅烷改性的硅溶胶,如Levasil CC301,您可以获得一种防沾污效果的涂料---或更日常的用语---自清洁涂料。
以碳黑和氧化铁红为例,进行了耐沾污性试验,结果表明,涂料对疏水性(碳黑)和亲水性污垢(氧化铁)都是有效的。先使铝板涂层被氧化铁和碳黑色浆弄脏,色浆只含水和碳黑/氧化铁颜料,不含任何其他助剂,并使之干燥24小时。用软毛巾在自来水下擦掉干块。第二步,用软毛巾、水和肥皂清洗表面,以模拟下雨和清洁时的情况。在弄脏和清洗漆膜表面后,首先测量三色坐标,然后计算“清洁”和“预污染”涂层之间的总变色值(ΔE)。ΔE值越低,耐沾污性便越好(图2)。
对基材的附着
弹性冷屋顶涂料的另一个重要因素是,涂层需要牢固地附着在基材上,并在温度变化时与基材一起发生膨胀和收缩,以使屋顶密封防水。硅烷改性硅溶胶的加入,可以在不牺牲涂层弹性和柔韧性的前提下,提高涂层的附着力和机械性能。湿附着力是任何丙烯酸弹性体防水漆膜的宝贵性能,因为它减少了分层可能随时间发生的机会。
根据ASTM D903和ASTM C794的试验方法,我们进行了干湿附着力试验。用刷子在镀锌钢基材上涂覆涂层,然后在上面铺一条2.5厘米宽的布条,然后再涂覆另一层涂层。在温度为23℃,相对湿度为50%的条件下干燥14天,涂层总厚度约为500μm。对于干附着力试验,以每分钟50mm的牵引率在180°的角度向后拉动布条,并测量所需的力。湿附着力要在环境温度下将样品浸入自来水中168小时后,再以同样的方式进行实验(表1)。
协同增效作用
将Expancel微球和Levasil硅溶胶产品结合在弹性防水和冷屋顶涂料中,可产生多种协同效应。高弹性、出色的太阳光反射与出色的耐沾污性能,以一种经济高效的方式结合在了一起。在不牺牲涂层柔韧性或反射率的情况下,涂层的附着力也得到了极大的提高,且可以保持长期的耐沾污性能。
了解更多信息,请访问colloidalsilica.nouryon.com和expan-cel.nouryon.com。
本文收录在《PCI中文版》杂志2020年09月刊中