重庆大学化学化工学院-开题报告 - 图文

研究生学位论文选题报告 及 论 文 工 作 实 施 计 划

学 院：化学化工学院 专 业：化 学 姓 名：代 坤 义 学位级别：硕 士 指导教师：陈 志 涛 入学年月：2013 年 9 月

重庆大学研究生院 2014年11月 9日

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说 明

一、论文选题报告由研究生向教研(研究)室汇报并听取意见后，整理成文填写。 二、研究生应在入学后的第三学期内完成选题报告。

三、本表一式三份，一份交学院，指导教师和研究生各存一份。研究生自存表应于答辩前交学院，作为答辩申报材料之一。

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一、论文选题报告 （申请时间： 2014年 11月 23日）

论文题目：建筑用外墙隔热保温体系的构建和应用研究 研究方向：涂料 国 家 项 目 课题来源 部、省级 项 目 应 用 研 究 横 向 联 系 自 拟 工 程 应 用 合 同 编 号 其 它 经 费 数 （万元） 基 础 研 究 题目类型 √ √ 3

一、 国内外研究现状综述 建筑能耗占世界能耗比例的30%以上，而我国大部分建筑都属于高能耗建筑，能耗量是发达国家的2～3倍，其中空调和采购暖的能耗占据很大部分[1]。在建筑外墙或内墙涂覆盖具有隔热保温性能涂料，将成为解决建筑保温节能的一个突破口。隔热保温涂料是一种可以通过隔热、反射、辐射等机理来降低被涂物内部的热量积累，而达到保温、节能等效果的新型功能涂料，在国内的研究尚处于起步阶段[2-7]。目前，国内外市场应用最为广泛的墙体隔热保温形式是外墙外保温。通用的外墙隔热保温材料为挤塑聚苯板(XPS板)、膨胀聚苯板(EPS板)、聚氨酯发泡塑料、岩棉板、胶粉聚苯颗粒砂浆干粉系统和隔热保温涂料等。 隔热保温涂料兼顾隔热需要和保温效果，同时具备了涂料外装饰的双重优点，干燥后形成有一定强度和弹性的隔热保温层，由于施工简单，能够降低劳动强度，使得工作效率大大提升；同时墙体的质量差异性不会对其造成影响，即使墙体存在缺陷，在施工的过程中仅仅使用保温料浆对其找补就行，能有效地防止其他保温施工技术由于找平造成过厚的抹灰，从而导致出现脱落的状况，还能减少土建成本，是外墙外保温技术的巨大发展与进步，也是传统保温材料的理想替代品，应用前景广泛。 隔热保温涂料解决建筑节能问题的手段主要有三种：一是阻隔型隔热保温，二是反射隔热保温，三是辐射型隔热保温[8-14]。 阻隔型隔热保温涂料的作用机理主要是阻止热传导，是通过涂料中各组分对热传导的显著热阻抗来实现隔热的被动式降温。一般采用低导热系数(λ≤0.25 w/m·k )的组合物或在涂膜中引入导热系数极低的空气，并且涂层要具有一定的厚度，通过减慢太阳热能的传递以获得良好的隔热效果。这类涂料通常具有堆积密度较小、热导率低、介电常数小等特点，保温效果突出。 反射型隔热保温涂料主要是通过对可见光和红外波段具有较高的反射率和较低的吸收率涂层来达到隔热保温效果，这就需要涂层在这两个波段具有尽可能高的太阳反射比和尽可能低的导热系数，全面阻止太阳热能通过涂膜向建筑物内传递，实现主动式和智能型隔热，这样在夏季就能驱散进入居室的热量，而在冬季将室内的热量折回到原处，勿使热量外泄。 辐射型隔热保温涂料主要是通过将热量以红外辐射的形式发射至外部空间，从而达到良好的隔热降温效果，减轻“热岛”效应。这类材料通常具有较高的发射率，能够将吸收的热量通过2.5~5μm和8~12μm波段辐射到外层空间去。 如今，隔热保温涂料通常是将阻隔型隔热保温、反射隔热保温和辐射型隔热保温共存于一个体系中，采用调节涂层的吸收/ 辐射比、增大涂层的热阻和红外辐射制冷等模式。显而易见，这种隔热保温涂料并没有达到材料和性能的最优化匹配，反射或辐射型材料深埋于涂料内层，不能够充分发挥其效能。一种理想的隔热保温涂料体系，面漆必须符合光和热的高反射、高辐射及低吸收；面漆次层(内层)应具有低的热传导，才能有效降低建筑外可能对内部的热量积累，以获得最优化的隔热效果。 正是由于其在节能、环保以及显著提高生产率等方面的作用，使得隔热技术的研究和应用日益受到重视。国内外在隔热保温方面已经进行了很多研究，很多研究成果也成功产业化。但是对于建筑物上的窗口顶棚、汽车的窗口等广泛使用玻璃的场合，隔热的问题却未能得到有效的解决。此前由于我国在建筑门窗的节能方面重视不够，导致绝大部分的建筑中用的都不是节能玻璃[15-18]。 为了解决此类问题，我们需要制备出一种新型隔热材料，使其在太阳光谱的可见光区有 4

很好事物透过性，而又能很好的阻隔占太阳光谱总能量近一半的红外光区的能量，从而起到透明隔热的作用。目前，在此领域中应用较多的有玻璃隔热贴膜、Low-E玻璃和热镜型中空玻璃等，这些方法主要是对红外线的反射，达到一定的隔热降温目的。然而这些方法都有着一定的局限：透明性不高、隔热效果不佳、价格过高等，使得其应用范围受到了很大的制约[19-27]。 近年来，随着纳米技的快速发展，为我们解决隔热保温问题开辟了一条新的道路。本课题从实际需求出发，系统的将外墙和建筑门窗结合起来，形成一个隔热保温体系，旨在研制出能作用于该隔热体系的隔热保温材料。 二、 课题的学术和实用意义 在建筑领域中，建筑隔热保温已经成为新热点，其标志着建筑业技术的发展与进步，同时也是实现我国可持续发展战略目标的重要举措。有效的建筑隔热保温不但能够增加经济收益，而且还可以减少环境污染，具有特别重要的意义。 本项目针对隔热涂料研究中存在的不足，旨在研制出一种高效的水性建筑外墙隔热保温体系，由一个具有良好反射隔热和辐射隔热效果的外装饰漆面层和良好阻隔型保温效果的腻子内层以及涂在建筑门窗上的透明反射隔热涂料组成，使其能同时满足外墙隔热保温的全部要求和建筑物表面装饰效果，本项目的实施必将大大节约外墙保温成本，对我国的节能环保事业作出贡献。 三、研究目的、内容及预期目标 1 研究目的 寻求一种制备途径简单、隔热效果良好、价格低廉、绿色节能的新型复合材料，为解决建筑高能耗，实现隔热保温这一问题提供新的途径。 2 主要内容 本研究包括外墙和建筑门窗玻璃 1.复合型反射隔热保温涂料的制备及性能研究：复合掺入金红石型二氧化钛、空心玻璃微珠等作为主要填料，通过高反射率的空心玻璃微珠对金红石型二氧化钛涂料进行改性，充分分散至细度达到50μm 左右，研究乳液及各种助剂的用量、分散强度以及主要填料含量对涂料反射率的影响。做温差的空白试验以及对比试验，选择具有良好反射率的隔热保温材料。 2.纳米透明隔热涂料的研制：以纳米二氧化硅气凝胶、纳米ATO粉为功能材料，混合加入乳液、分散剂等助剂，主要研究功能材料的用量，添加助剂的用量，和分散强度对材料隔热性能的影响。并在该材料中添加紫外吸收剂，使其对紫外光也起到作用。最后，做对比实验，筛选出具备优良性能的隔热材料。 3 预期目标 制备出的具有多种隔热机理共同作用的新型隔热保温复合材料的保温性能能达6-10℃的温差。 在参考国内外隔热保温涂料的研究现状和发展趋势的基础上，根据隔热涂料的三种隔热机理（阻隔型，反射型，辐射型），选用具有特定功能的原材料，并采用涂料生产的一般方法制备出具有多种隔热机理共同作用的复合型隔热保温材料和纳米透明隔热涂料。 四、技术路线及可行性分析 1 技术路线 5

合成路线及方法： 选取研究对象 新型反射隔热复合材料 资料收集整理 功能填料确定 材料配方设计 反射隔热复合材料设计 反射隔热复合材料的制备 材料结构设计 反射隔热复合材料性能测试 单因素实验 确定最佳配方 2 可行性分析 2.1理论支持 （1）隔热保温材料的三种隔热保温机理 （2）国内外隔热保温涂料制备技术和纳米技术的快速发展 2.2实验条件 （1）课题组丰富的经验 （2）检测仪器 五、 课题创新之处及拟解决的问题 创新之处： 1.采用复合技术，充分利用各种保温隔热涂料的特点，扬长避短，使其优势互补，研制出性能优良的复合型建筑保温隔热涂料，以适应建筑外墙外保温市场发展的需要。 2.可见光透过率>75% 3.冬季保温，夏季隔热，真正的达到减少建筑能耗、节能环保的效果。 4.兼备对紫外光的吸收及可见光的反射隔热性能 拟解决的问题： 1. 制备用于外墙，隔热保温性能良好的复合型反射隔热保温涂料。 6

2. 制备用于玻璃门窗，透明性能和隔热保温性能均良好的纳米透明隔热涂料。 3. 对涂料进行性能测试，主要考察涂料的隔热保温性能。 参考文献 [1] 龙文志．吸取TVCC白失火教训加强外墙的防火是当务之急[J].建筑节能,2009(4)1-6． [2]杨宗焜，杨玉楠．从建筑保温材料的源头遏制建筑火灾隐患的设想和建议[J], 2009;37(223)：1-6． [3] 高 玲．哥本哈根会议二氧化碳减排承诺的思考[J]，2010.8． [4] 王立久,孟多．有机相变材料的建筑节能应用和研究[J].材料导报, 2009, 23(1): 97-100· [5] 中华人民共和国建设部主编.公共建筑节能设计标准(GB50189 -2005) [M].北京:中国建筑工业出版社,2005． [6] 彭程,吴会军,丁云飞．建筑保温隔热材料的研究及应用进展[J].2010，7（3）． [7] 屠平亮,陈建康．节能红外涂料及炉窑的若干进展[J].现代节能,1993,9(3):33-37． [8] 陈建康,朱小平．高温节能涂料及其在大型罩式炉上的应用[J].节能技术,1997,(5):7-9． [9] 刘先春．太阳反射热涂料[P].CN:1204672A,1999-01-13． [10] R.Neil Nelson.．Water-based thermal paint[P].US:5 445 754,1995-08-29． [11] Nahar NM,Sharma P,Purohit MM.Studies on solar passive coolingtechniques for arid areas[J]. Energy Conversion & Management,1999,40:89-95． [12] 张 敏．水性反光隔热罩面涂料[J].中国建筑防水,1997,(2):19-20． [13] 吴英君．国外建筑涂料发展趋势[J]．建筑科技，2002，(4)：77-79． [14] 中国城市科学研究会．中国建筑节能年度发展研究报告[R]．中国建筑工业出版社，237~238. [15] 熊云川．建材发展导向[J].2010；（4）：2-5． [16] Lei Y．Effect of SiO2 protective layer on the femtosecond laser-induceddamage of HfO2/SiO2 multilayer high-reflective coating[J]．Applied SurfaceScience，2007，253：3450-3455． [17] 黄燕.林加全．我国建筑节能[J]．广东科技，2004，(8)：56． [18] 刘国杰．现代涂料工艺新技术[M]北京C中国轻工业出版社，2000． [19] 赵金榜．国内外水性反射型隔热涂料发展及其应用[J].现代涂料与涂装2008；10（11）：22-23 [20] 马承银．反射太阳热射线的隔热涂料[P]．CN1515633，2004． [21] 陆洪彬，冯春霞，焦宝祥，等．复合型外墙隔热涂料的研究[J]．化工新型材料，2007，35(6)：77-78． [22] 刘成楼．水性热反射隔热防水涂料的研制[J]．现代涂料与涂装，2009，12(1)：10-14． [23] 刘杰，李翔，魏刚．水性太阳热反射隔热涂料的研究[J]．北京化工大学学报：自然科学版，2009，36(1)：44-49． [24] Dominick E．Caglisostro，waterproof silicone coatings of thermalinsulation and vaporizaton method[P]．US Patent：5939141，1999． [25] 21世纪前期的电泳涂料．涂料涂装资讯,2002(1):20-22． 7

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二、论文工作实施计划

论文工作的具体进度与安排（含调研、完成时间等） 起止时间 内 容 摘 要 备 注 2014.8------2014.10 查阅关于隔热保温涂料方面的文献资料， 完成开题报告，制定实验计划。 2014.11------2015.1 选取功能填料，初步设计基本实验配方，测试其去隔热性能。 根据实验结果展开仔细讨论，选用性能良好的材料并进行条件优化，确定最佳配方，进一步完善实验。 查缺补漏，确保实验的完善性和正确性。 2015.2------2015.6 2015.7------2015.9 2015.10-------2015.12 2016.1------2016.6 搜集数据，写文章。 整理实验结果，补充完善实验，撰写论文，准备毕业答辩。 指导教师综合意见（对选题报告的理论和应达到的程度及结果等）： 导教师签名：陈志涛 2014年 11 月 14日

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