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温控涂料太阳辐射吸收系数的测试方法

2021年08月18日 荆州机械设备网

温控涂料太阳辐射吸收系数的测试方法

1 前 言

涂料产品主要是检查它作为一种材料在物体上所形成的涂膜性能如何,以物理方法为主,化学方法为辅。特殊用途的涂料更应对其特殊性能进行检测。温控涂料就属于一种特殊的涂料,它常常被用作航天器上的表面材料,近来也用于各种对温度控制要求较为严格的工业建筑中国涂料在线coatingol.com。温控涂料是一种光散射材料,借助于涂料中细分散的颜料对于太阳光的漫反射作用和涂料对于红外波段的辐射特性,调节涂料涂层的吸收辐射比,达到控制温度的目的。所谓吸收辐射比是指物质吸收太阳辐射吸收系数α与其热发射系数ε之比α /ε,一般而言,涂层的表面温度T正比于涂层的吸收辐射比,如下式:

式中,α:太阳辐射吸收系数;ρm:涂层的反射率值(%);E :太阳辐射照度,W/m 2。依据 NIM-06-16-2003 光谱反射比校准方法对来样进行了漫反射比校准测试。

2 实验原理

采用辅助积分球测量绝对漫反射比的方法常称为双球法或辅助球法。其测量原理示意如图1所示。

图1中1a表示以辅助积分球作为样品进行测量,图1b 表示测量被测样品,根据积分球理论,辅助积分球的有效反射比ρs 为:

主要计量器具

实验过程中所使用的主要计量器具及其技术指标见表1

另外室内校准测试条件还具备:光谱测量范围:(300~2 300)nm;波长精度:1nm; 光谱带宽:4nm;测量几何条件:0/d;温度:23℃± 2℃;相对湿度:50%±5%。

4 谱图和数据

典型实验光谱图见图2(a)~(d)。

从上面4张谱图可以看出:实验中被测的各种温控涂料,分别采用了不同的化学方法控制涂料的表层温度。

图2(a)的4 种涂料重点在提高可见区的样品反射比;

图2(b)则属于全面提高样品在紫外、可见及近红外区的反射比;

图2(c)和图2(d)中各样品的特性各有差异,曲线11 可以归入到图2 的分类中,不同之处在于曲线11 可见区的反射比低于近红外区的反射比;曲线15 在可见区的反射比迅速提高。从计算太阳辐射吸收系数α的权重系数曲线图可以看出( 见图3):涂料的透射比曲线在可见区(380~780)mn的权重系数占的比重较高,所起的作用大,改善涂料的表层特性,重点应放在可见区的光谱特性,图

2(a)中各曲线均采用了这样的技术;其余的曲线在配方用料上则存在一定的误差。计算上面图中各曲线的太阳辐射吸收系数α,如表2。

4 室外温升实验数据

鉴于天气的差别,室外试验的不确定度较大,3次试验结果如图4 所示,系列1、2、3 分别代表3 次试验。考虑到各种涂料所采用的功能性组分的差别和试验不确定度的影响,基本得到这样的结论:太阳辐射吸收系数α越大,温升越高;太阳辐射吸收系数α越小,温升越低。

太阳辐射吸收系数α与温升试验对比

由此可见,对各种涂料进行简单、可靠性强的太阳辐射吸收系数α的测试,可以相对评价涂料室外的温升效果,从而指导各行业的具体使用。