Page 133 - 《精细化工》2021年第11期

第 11 期 余茂林，等: 改性硅溶胶-苯丙乳液反射隔热涂层的制备及性能 ·2279·

两种颜料及不同颜料掺入量的涂层反射比特性，波
长范围为 400~2500 nm，实际辨认率 2 nm。太阳光
反射比（TSR）、近红外反射比（NIR）按式（1）和
[9]
（2）计算 ：
  2500 nm  0 () ( )S    
TSR   400 nm （1）
  2500 nm S  


400 nm
  2500 nm  0 () ( )S    
NIR   780 nm （2）
  2500 nm S   图 1 硅溶胶改性前后的 FTIR 谱图


780 nm
Fig. 1 FTIR spectra of silica sol before and after modification
式中：ρ 0 (λ)为 BaSO 4 白标准板反射比；ρ(λ)测试样品
反射比；S λ 为太阳辐射相对光谱分布；Δλ 为波长间 硅溶胶改性前后的粒径分布及微观形貌见图 2。
隔，nm。
1.3.3 涂层红外发射率测试
采用红外发射率测量仪对不同颜料掺入量的涂
层 8~14 μm 波段红外发射率进行测量。测量前设定
黑体温度为 225 ℃，依次采用石墨试板、镀铝试样、
补偿板对仪器进行校准。
1.3.4 涂层隔热节能效果测试
采用红外灯模拟太阳光源，参照 JG/T 235—
2014《建筑热反射涂料节能检测标准》设计涂层隔
热节能装置。每隔 5 min 记录温度，时间为 30 min
（此时已达到平衡温度）。采用红外热像仪对平衡温
度时试板背面进行测试。
1.3.5 涂层综合力学性能测试
参照 GB/T 9286—1998《色漆和清漆漆膜的划
格试验》、GB/T 6739—2006《色漆和清漆铅笔法测定

漆膜硬度》、GB/T 1732—1993《漆膜耐冲击测定法》 图 2 硅溶胶的粒径分布（a）及硅溶胶改性前（b）后（c）
及 GB/T 1733—1993《漆膜耐水性测定法》对涂层 的 SEM 图
附着力、涂层硬度、涂层耐冲击性能以及耐酸性盐 Fig. 2 Particle size distribution (a) and SEM images of
silica sol before (b) and after (c) modification
溶液侵蚀性进行测试。其中，耐酸性盐溶液侵蚀性

实验浸泡时间为 30 d，并对涂层微观形貌进行观测。 由图 2a 可知，改性前后硅溶胶的平均粒径分别
2 结果与讨论 为 987.3、72.3 nm，表明 KH560 显著改善了硅溶胶的
分散性及其粒径分布区间。这是因为，KH560 接枝
2.1 KH560 改性硅溶胶的表征 到硅溶胶中 SiO 2 表面后，硅烷分子链相互交织产生
硅溶胶中纳米 SiO 2 表面具有大量亲水性—OH， 空间位阻，可以显著降低硅溶胶的团聚 [16] 。经测试，
彼此之间易形成氢键造成团聚且与有机乳液相容性 硅溶胶改性前后的 Zeta 电位分别为–11.9、–41.6 mV，
较差，所以需要对硅溶胶进行改性 [10-11] 。图 1 为硅 改性后，Zeta 电位绝对值提高了 29.7 mV，说明改
溶胶改性前后的 FTIR 谱图。由图 1 可见，KH560 性后硅溶胶体系的稳定性得到显著提高。由图 2b、
–1
改性后硅溶胶在 2874、2937、950 cm 处分别出现 c 可以看出，改性前硅溶胶具有较为明显的团聚现
—CH 2 、—CH 3 、C—O—C 键的伸缩振动吸收峰 [12] ， 象，改性后的硅溶胶分散性较好。综上可知，KH560
–1
1110 cm 处的吸收峰变宽，可能是 KH560 中的 C—O 在实际应用层面上对硅溶胶具有较好的分散效果。
键与硅溶胶中纳米 SiO 2 表面的 Si—O 键形成 Si— 图 3 为改性及未改性硅溶胶苯丙乳液复合涂层
–1
O—C 键（特征吸收峰在 1093 cm 处）导致的 [13-14] ， 的紫外吸收谱图。由图 3 可知，复合涂层在 265 nm
–1
3435 cm 处 Si—OH 键的伸缩振动峰减弱 [15] ，说明 波长处出现较强紫外吸收峰，这是苯丙乳液中的
*
KH560 成功接枝到硅溶胶中 SiO 2 表面。 C==C、C==O 官能团 π-π 电子跃迁形成的 [17] 。掺入