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调温调湿抗菌净味柔性内墙腻子的研制

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以零VOC 弹性乳液为成膜物,硅藻土为主要填料,定型相变储能材料为功能填料,配用负离子抗菌添加剂、抗裂剂、多种助剂,制备成调温调湿抗菌净味柔性腻子。该腻子具有保温隔热、调温控温、吸湿放湿、抗菌防霉、释放负离子、清新空气等功能。 随着社会的发展及

  以零VOC 弹性乳液为成膜物,硅藻土为主要填料,定型相变储能材料为功能填料,配用负离子抗菌添加剂、抗裂剂、多种助剂,制备成调温调湿抗菌净味柔性腻子。该腻子具有保温隔热、调温控温、吸湿放湿、抗菌防霉、释放负离子、清新空气等功能。

  随着社会的发展及生活水平的不断提高,人们的环保、健康意识明显增强,对居住环境的舒适度和安全性要求越来越高。室内温度和空气湿度是与人们生活和生产有着密切关系的环境参数,当室内温度保持在20~23℃且有一定湿度时,人体感觉最舒适;在环境评价中,空气中的负离子,对清除空气中的尘埃和有毒有害气体、抑制细菌和霉菌的生长、净化空气有着极其重要的作用。营造一个自动调温控温、自动吸湿放湿、永久释放负离子、长久抑菌防霉、空气清新的居住环境,是人们梦寐以求的目标,而调温调湿抗菌净味柔性内墙腻子可以帮助人们实现这一愿望。该柔性腻子不但常规性能指标符合JG/T 157—2004标准要求,而且具有自动调温调湿、防止结露、防霉抗菌、清新空气、节能环保、利于健康的功能。

  零VOC 纯丙烯酸乳液SF-018,陶氏;硅藻土,北京国泰瑞华硅藻应用科技公司;定型相变储能材料,自制;负离子抗菌添加剂,朗诺;木质纤维,勤利恒;各种助剂,市售。

  将羟乙基纤维素加入水中高速分散,溶解成均匀溶液,然后将溶液加入捏合机中,搅拌中加入各种助剂、乳液,再加入填料,搅拌捏合30 min,制成均匀膏状体,出料。

  (5) 调温调湿性能采用模拟方法进行检测:选取成排平房中间相邻两间房作模拟试验,一间房内墙批刮普通腻子(对照),另一间房内墙批刮研制的腻子(样板),厚度均为2 mm,在室外空气平均温度14℃的情况下,用空调控制室内温度为26℃,相对湿度为65%,稳定5 h 后关掉空调,测试两间房内温湿度的下降情况。

  (7) 抗菌性按照HG/T 3950—2007《抗菌涂料》标准进行检测;

  成膜物是影响腻子涂层物理性能和环保性能的首要因素。弹性丙烯酸乳液SF-018 是一种无皂化、核壳结构、零VOC 乳液,其最低成膜温度低(MFT :0℃),无须成膜助剂即能低温成膜,涂膜具有优异的弹性、机械强度、耐水性和耐沾污性,用其制备的柔性腻子具有优良的综合性能。弹性乳液的用量是决定腻子涂层柔韧性的关键因素,在参考配方中其他因素不变的条件下,弹性乳液用量的变化对腻子性能的影响见表2。

  由表2 可见:随着弹性乳液用量的增加,腻子涂层的黏结强度、柔韧性、耐水性相应提高,而吸湿量逐渐下降;当弹性乳液用量约20% 时,腻子涂层综合性能较好。

  硅藻土是单细胞低等水生植物硅藻的遗骸堆积而成,是一种含水二氧化硅(SiO2·nH2O)矿物,外观为白至灰白或浅黄色粉末,密度小而质轻松散,具有独特有序的微孔结构且孔道相互连通,孔隙率达85% 以上,比表面积达5.38×105 cm2/g,吸水性强(16%),弹性模量高,微粒质硬,抗划痕性强,耐酸性、防腐性、不燃性、分散性好,并有良好的火山灰性能。经600~800℃煅烧、采用超细磨机细磨处理后的硅藻土呈黄色粉状,具有较大的孔容(1.34 mg/g)和内比表面积,极强的吸附性和反应活性。几种具有吸附性的微孔结构材料的化学组成及比表面积见表3。

  以硅藻土为填料制备的柔性腻子,其涂层具有保温隔热、调节湿度、吸附有害气体、强度高等特点。在配方中其他因素不变的条件下,改变硅藻土的用量对腻子性能的影响见表4。

  由表4 可见:随着硅藻土用量的增加,腻子的黏结强度先升后降,柔韧性逐渐降低,打磨性变好,导热系数降低,吸、放湿量增加。当硅藻土的用量约30% 时,能达到各项性能指标的综合平衡。

  相变储能材料是指在一定的温度范围内,利用材料本身的相态或结构变化,向环境自动吸收或释放潜热,从而能够调节环境温度的一类物质,储存或释放的能量称为潜热。潜热式蓄热有两大优点:第一,蓄热密度大,可以用很小的体积贮存很多的热量;第二,吸热和放热过程几乎是在恒温条件下进行的,有利于与热源和负载相配合[2]。目前,常用的相变储能材料有无机物和有机物两大类:无机相变储能材料如水合盐类,在相变时容易产生腐蚀性、过冷和相分离等现象;有机相变储能材料如聚乙烯二醇、脂肪酸及其衍生物、石蜡等,具有储能效果好、物化性能稳定、热工性能好、相变温度可调、可加工成定型相变储能材料等优点。

  本定型相变储能材料采用有机与无机相变材料复合(相变温度为23℃),用无机多孔材料吸附、有机成膜物包覆而成,具有相变过程无渗流、相变潜热大、性能稳定等特点。将适量定型相变储能材料添加到柔性腻子中,可赋予涂层调温、控温、节能功能。在配方中其他因素不变的条件下,定型相变材料掺量固定为9%,将制备的腻子刮涂于试验房间内墙面,涂层平均厚度2 mm,按照1.4 性能检验中第5 条模拟试验方法,考察试验样板间和对照房间室内温湿度变化情况,并计算节电效率,结果见表5。

  由表5 可见:当室内温度为26℃、相对湿度为65% 时,恒温5 h 后关闭空调机,自然降温5 h 后样板间比对照间室内温度高2℃、相对湿度高1% ;10 h 后温度高4.5℃、相对湿度高15% ;15 h 后温度高2.5℃、相对湿度高12% ;关闭空调机后15 h,样板间室内温度从26.2℃下降至17.5℃,下降了8.7℃,相对湿度从65% 下降至38%,下降了27%,而对照间在同一时间室内温度由26.5℃下降至15℃,降低了11.5℃,相对湿度下降了39%。室内保持20℃以上延续时间:试验样板房为10 h,而对照间仅5 h。由此表明:添加相变储能材料的柔性腻子涂层的保温隔热、调温调湿效果显著。

  研制的柔性腻子涂层的保温调温功能是由硅藻土和相变储能材料两种因素决定的。以硅藻土为填料制备的腻子涂层导热系数较低[0.068 W/(m·K)],涂层本身具有保温隔热性能;相变储能材料具有相变吸热蓄热、放热功能,能有效地调节环境温度。当室内环境温度高于相变储能材料的相变温度(23℃)时,相变材料由固态转为液态的过程中,吸收空气传导热和腻子涂层的蓄热,并将热能储存起来,减少热能通过墙体向外部传导,具有等效热阻作用;当环境温度低于相变材料的相变温度(23℃)时,相变材料由液态转变为固态,又将吸收贮存的热能释放出去,从而调节环境温度,使之温差变化减小。相变过程中吸收或释放的热量相当大,其潜热几乎比相变温度范围外加热过程的吸收热高80 多倍。因此,相变储能材料的加入,对柔性腻子涂层的保温、调温、控温的效果非常明显。按照公认的环境温度每升高1℃需多消耗电能10% 计算,试验样板间比对照间最少节电25%以上。

  负离子抗菌添加剂是一种含负离子的晶体物质与无机抗菌材料相结合的功能材料。其中负离子发生材料是自然界惟一天然带电的极性晶体,其两端形成正极和负极,是一种永久性带电体。经过高能束流激活强化后,电极电荷增多,电场强度增强,使其固有极矩的离子间距与键角加大,在静止状态或有外力作用下,负离子的发生能力提高。其过程是:当空气中的水分子通过涂层微孔进到涂层中的负离子电场空间内,立即被永久电极电离,发生H2O-+H+反应,H+ 的移动速度是OH- 的1.8 倍,迅速移向永久电极的负极,吸收电子变为H2,逸散到空气中,即:2H-+2e → H2 ↑,而OH- 则与水分子形成H3O2-负离子。空气中的有毒有害气体、细菌等都带有正电荷,当遇到负离子时便发生中和、包覆沉降;分散在涂层中的负离子晶体,每个颗粒周围都形成一个微电场,细菌、微生物在电场电流的作用下进行分解而死亡;无机抗菌材料中的活性成分是游离的金属离子,该金属离子对细菌和微生物有很强的杀灭作用和长效性,而对环境的污染极少。在调温调湿柔性腻子中加入适量负离子抗菌添加剂,其涂层可永久释放负离子和溶出游离金属离子,进而对有毒气体、细菌及微生物通过中和包覆、电场电流分解及化学反应等过程进行分解,达到清新空气和抑菌抗菌的目的。

  调温调湿抗菌净味柔性内墙腻子呈黏稠膏状体,可直接在墙上批刮施工,其性能指标见表6。

  以零VOC 弹性丙烯酸乳液为成膜物,硅藻土为主要填料,定型相变储能材料为功能填料,在负离子抗菌添加剂、抗裂剂、多种助剂的配用下,制备成调温调湿抗菌净味柔性内墙腻子。其涂层的常规性能指标不但能满足外墙柔性腻子JG/T 157—2004 标准规定的各项指标,而且符合GB/T 18582—2008 中水性腻子关于VOC 及重金属限量的要求,还具有调温控温、保温隔热、吸湿放湿、抗菌防霉、释放负离子、净化空气、利于健康等功能。

  
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