海泡石显微结构对涂层材料隔热性能影响 尹辉VIP免费

第34卷第3期人工晶体学报Vo.l34No.32005年6月JOURNALOFSYNTHETICCRYSTALSJune,2005海泡石显微结构对涂层材料隔热性能影响尹辉,梁金生,汤庆国,梁广川,王丽娟,李国胜(河北工业大学能源与环保材料研究所,天津300130)摘要:将天然海泡石多孔矿物材料进行适当粒度的球磨加工,制成隔热涂料。本文从海泡石的粒径、分散程度及显微结构对涂料隔热性能影响的角度出发用SEM、TEM对海泡石显微结构进行表征。结果表明:以适当球磨工艺制备的海泡石微粉为隔热添加剂的隔热涂料,与以一般加工方法制备的海泡石矿粉为隔热添加剂的隔热涂料相比,隔热效果可提高5℃。通过SEM、TEM分析,球磨后海泡石显微结构发生了改变,由纤维的簇状结构变成由大量单个纤维组成的团聚体。经超声波分散后,海泡石纤维的团聚态被打破,涂料的隔热效果可再提高2℃。涂层隔热效果不仅仅与海泡石纤维颗粒粒径有关,还与海泡石纤维分散程度及显微结构有关。关键词:海泡石;显微结构;矿物材料;多孔材料;球磨;隔热涂料;隔热效果中图分类号:TB32;TB34文献标识码:A文章编号:1000-985X(2005)03-0519-06InfluenceofSepioliteMicrostructureonThermalInsulationPropertiesofCoatingMaterialYINHui,LIANGJin-sheng,TANGQing-guo,LIANGGuang-chuan,WANGLi-juan,LIGuo-sheng(InstituteofPowerandEcomaterialsScience,HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300130,China)(Received19October2004)Abstract:Thethermalinsulationcoatingmaterialwaspreparedbyultrafineprocessingintheballmillusingthenaturalsepioliteporousminera.lThemicrostructureofsepiolitewascharacterizedbymeansofSEMandTEMintermsofsize,dispersionandmicrostructure.Theresultsshowthatthethermalinsulationeffectofthecoatingwithsepioliteball-milledis5℃higherthanthatofnaturalsepiolite.Themicrostructureofsepiolitewaschangedbyball-milling.Andthefascicularstructureofsepiolitebecameanaggregatestructuremadeupofsinglefiber.Afterultrasonicdispersion,theaggregatestructureofsepiolitewasbroken.Andthethermalinsulationeffectofthecoatingofsepiolitecanberisen2℃again.Thethermalinsulationeffectofthecoatingisrelatedtothesepiolitesize,dispersionandmicrostructureinthecoating.Keywords:sepiolite;microstructure;mineralmaterials;porousmaterial;ball-milling;thermalinsulationcoatingmaterial;thermalinsulationeffect1引言能源为经济发展提供动力,能源供给成为经济建设的重要环节,2001年我国建筑能耗已占全国能耗的27.6%,达到3.76亿吨标准煤。目前,研制高性价比隔热涂料已成为国内外涂料工作者研究热点之一。收稿日期:2004-10-19基金项目:十五国家高技术发展计划(863计划)资助课题(2001AA322040)和河北省自然科学基金资助课题(No.503067)作者简介:尹辉(1979-),男,河北省人,硕士研究生。通讯作者:梁金生,E-mail:liang-jinsheng@sina.com在各种保温、隔热材料中,阻隔型隔热涂料是通过对热传递的显著阻抗性来实现隔热的。这类涂料主要以低导热系数的隔热骨料为主要隔热添加剂,如海泡石、蛭石、珍珠岩粉等天然多孔矿物材料[1,2]和粉煤灰漂珠或飞珠[3,4]等。粉煤灰漂珠或飞珠属于工业废料再利用,其生产成本有一定的优势,但优质飞珠原料的批量供应受到限制。天然海泡石是一种多孔矿物材料,按海泡石晶体结构模型计算,海泡石的外比表面积可达400m2/g,内比表面积可达500m2/g[5]。不仅如此,在海泡石的簇状纤维中存在大量的孔径在纳米级的微孔和中孔孔道。在海泡石作为隔热骨料时,这些微孔和中孔可起到高效隔热作用。有资料表明[6],当涂层中的气孔直径小到一定数量级时(如50nm),气孔内的空气分子完全被吸附在气孔壁上,此时气孔实际上近似于真空状态;当涂层中这样的气孔足够多时,其热传导、对流传导率和辐射热传导的效率都减小,导致涂层总导热系数减小,甚至可以获得低于无对流状态下空气的导热系数。涂层的隔热效果不但与气孔的大小有关,也与气孔方向、分布状况有关[7-9]。但现有隔热涂料中大量应用的海泡石矿粉并没有充分发挥海泡石纤维的隔热能力,这...