3M玻璃陶瓷微球用于保溫涂料原理 一、 前言 目前常用的隔熱方法主要是有添加隔熱層（包括保溫涂料，保溫系統等）、水噴淋以及金屬隔膜等幾種方法。常見的保溫系統主要原理就是通過由聚苯發泡等低導熱系數的材料制成的隔熱層，形成一個溫度梯度，減緩熱通過傳導的形式傳遞，從而起隔熱保溫的效果。但是一旦熱通過表面傳入內部，熱能將被隔熱材料所吸收，還是被困陷在其中，造成溫度的升高。而用3M玻璃陶瓷微球制成的保溫涂料卻能很好的解決了這個問題。 二、 產品介紹 3M公司可以添加在保溫隔熱涂料中的微球，主要有玻璃微球和陶瓷微球兩種。 3M玻璃微球區別于其它公司的微球主要在材料和制作工藝上，3M玻璃微球是堿石灰硼硅酸玻璃，不溶于水和溶劑，而其它微球大多數是水溶性的硼硅酸鹽組成；此外在制作工藝上，3M采用的是粉末法，即先做成玻璃，然后經二次發泡做成微球，而其它公司產品通常是液滴法或干燥凝膠法。所以3M玻璃微球的閉孔率和比重都要優于其它微球。3M玻璃微球是內部為1/3個大氣壓的中空結構，保溫涂料中我們推薦K1和VS5500，K1的比重為0.125g/l，導熱系數為0.003BTU/in.hr.℉左右，是目前全球比重較小、導熱系數較低的玻璃微球之一，由于其空心結構多，所以能較好的降低涂料的導熱系數，但由于其抗壓強度低（1.72MPa，約17個大氣壓），所以只能在滾涂和刷涂工藝中使用，對于噴涂工藝，我們推薦使用VS5500，其抗壓強度為37.9MPa，可以經受噴涂的壓力。 K1電徑掃描圖 3M陶瓷微球為實心結構，我們推薦的W-210為白色粉末狀微球(G200為灰色粉末)，其粒徑為3微米（50%），抗壓強度大于413.41MPa。 三、 原理 熱的傳遞有三種方式：傳導、對流和輻射。從傳導角度看，一般的保溫系統的聚苯會有幾厘米厚，而保溫隔熱涂料只有0.4-0.6毫米厚，從這個角度講，即使隔熱涂料的導熱系數遠低于聚苯材料，隔熱效果也比不上聚苯。所以薄薄的一層隔熱涂料就要取代保溫系統，原理不是簡單的通過降低導熱系數，還需要較大程度的反射紅外和可見光等。 建筑保溫涂料主要分外墻外保溫涂料、房頂涂料和外墻內保溫涂料三大類，對于外墻外保溫涂料和房頂涂料講，其主要功能是阻止太陽輻射的能量傳到室內（隔熱），而外墻內保溫涂料的功能是把房間內的能量保持在室內（保溫），由于兩者的功能不一樣，所以基于的原理也不一樣。 1、 外墻外保溫涂料和房頂涂料的原理 太陽光線主要是分紅外、可見以及紫外三大區，其中紅外占太陽光中50%的能量，可見光占45%的能量，紫外占5%的能量。太陽光透過物體的表面后，能量就會以熱的形式傳遞。所以外墻外保溫涂料和房頂涂料的主要原理就是首先阻止太陽光的能量穿透過表面，其次對穿透過的熱有阻隔作用。 眾所周知，如果一個波的波長遠大于物體的粒徑就會繞過物體，對于光來講，物體就是透明的，如果波長遠小于物體的粒徑，波就會發生衍射，只有當物體的粒徑跟波的波長在同一數量級時，才能發生反射。（當粒徑跟波長不在同一數量級，發生瑞利散射，在同一數量級，會發生菲涅耳反射，此時反射效率較高）。3M陶瓷微珠W210（G200）的粒徑為2000-3000nm，跟太陽光中可見光（380-760nm）和近紅外（760-2500nm）的波長在同一數量級，能較大程度的反射。 對于不能反射的光線，將會有被涂料散射和穿透涂料表面兩種方式，對于涂料來講，如果其填料和樹脂的折射率差距越大其透射率越低，常見填料的折射率如下： 名稱 折射率 名稱 折射率 樹脂 1.52左右 碳酸鈣 1.58 鈦白粉 2.76 二氧化硅 1.55 氧化鐵 2.3 3M玻璃微球 1.2左右 氧化鋅 2．02 由表可以看出，鈦白粉與樹脂的差距較大，對于阻止光的穿透效果較好。所以外墻外保溫涂料中，鈦白粉是不可取代的。 而穿透過涂料表面的光線，會轉化為熱，并且以傳導的形式傳遞，此時涂料的隔熱效果與涂料的導熱系數相關，導熱系數越低，其阻隔熱的效果越好。我們可以通過添加3M空心結構的玻璃微球K1（VS5500）去明顯的降低導熱系數。 所以對于外墻外保溫涂料和房頂涂料，我們可以通過添加陶瓷微球去反射太陽光中大部分的能量，通過添加鈦白粉去阻止光線的穿透，通過添加空心結構的玻璃微球去降低涂料的導熱系數，阻隔內部穿透的能量。 2、 外墻內保溫涂料的原理 玻璃對于可見光是透明的，對于紅外和紫外是不透明的，所以太陽光中可見光的能量可以透過玻璃，而紅外和紫外的能量不能透過。冬天使用的大棚就是利用這個原理使室內溫度升高：大棚的棚頂為玻璃結構，太陽光中占50%能量的可見光可以穿透過玻璃到達室內，被室內的泥土和植物吸收后，能量又會以紅外的形式被輻射出來，由于玻璃對紅外不透明，所以能量不能穿透過玻璃被保留在室內，這樣室內的溫度會越來越高。 冬天室外溫度低，外墻內壁的溫度也會較低，室內溫暖空氣中所含的水汽碰到墻壁會凝結在墻壁上，造成的后果有兩個：1、室內空氣中的水汽會源源不斷的往墻上凝結，空氣越來越干，人體的舒適度下降；2、外墻變濕，墻體的導熱系數變大，熱量會很快從墻體流失。用玻璃微球做填料的內保溫涂料可以解決上述問題。室內的物體包括家具、人體、取暖器等都會以黑體輻射向外散發能量，即以紅外線的形式向外散發能量。紅外線到達涂料表面有部分能量被反射出去，其余會穿透過涂料表面到達內部，到達內部紅外線碰到玻璃微球會被反射，反射的紅外線在沒有穿透到涂料外部時如果再碰到別的微球又會被反射回來，這部分能量會在涂料內部聚集，使得涂料溫度升高（能高出涂料旁邊空氣0.5-1℃），這樣水汽就不會在涂料上冷凝。從而保持室內空氣的濕度和墻體的干燥。 四、 結論 3M陶瓷、玻璃微球可作為一種功能性填料添加到隔熱保溫涂料中，在外墻外保溫涂料中，可用W-210(G200)提高反射率，用玻璃微球K1(VS5500)去降低導熱系數。在外墻內保溫涂料中，我們利用玻璃對紅外線不透明的原理保持墻體的干燥，此外K1(VS5500)能降低涂料的導熱系數，起到保溫的效果

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普通中空玻璃中空玻璃結構中空玻璃是由兩層或多層平板玻璃構成。四周用高強高氣密性復合粘結劑，將兩片或多片玻璃與密封條、玻璃條粘接、密封。中間充入干燥氣體，框內充以干燥劑，以保證玻璃片間空氣的干燥度。可以根據要求選用各種不同性能的玻璃原片，如無色透明浮法玻璃壓花玻璃、吸熱玻璃、熱反射玻璃、夾絲玻璃、鋼化玻璃等與邊框（鋁框架或玻璃條等），經膠結、焊接或熔接而制成。中空玻璃可采用3、4、5、6、8、10、12mm厚片度原片玻璃，空氣層厚度可采用6、9、12mm間隔。玻璃的熱傳導率是空氣的27倍，只要中空玻璃是密封的，該中空玻璃就在最佳隔熱效果。中空玻璃的玻璃與玻璃之間，留有一定的空間。框內充以干燥劑，以保證玻璃片間空氣的干燥度。中空玻的兩層間距一般為8mm。高性能中空玻璃與一般普通中空玻璃不同，除在兩層玻璃中間封入干燥空氣之外，還要在外側玻璃中間空氣層側，涂上一層熱性能好的特殊金屬膜。它可以截止由太陽射到室內的相當的能量，起到更大的隔熱效果。