CN103983662A - 一种保温涂料导热系数的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保温涂料导热系数的测量方法，将非固态隔热产品附着在基材上形成复合材料，测出复合材料的导热系数，然后根据傅里叶定律得到非固态隔热产品的导热系数。本发明保温涂料导热系数的测量方法克服了传统方法在测量保温保温涂料导热系数时所存在的制样周期长、试板厚度不均匀、表面缺陷多等问题；该方法具有试样制样简单、测量误差小等优点。

Description

一种保温涂料导热系数的测量方法

技术领域

本发明涉及一种保温涂料导热系数的测量方法。

背景技术

目前，全球都在追求低碳生活，人们对节能减排越加重视。保温涂料是近年发展起来的一种新型的隔热材料，具有体轻、隔冷、隔热、防震、吸音、防水、防火、耐磨、绝缘、抗酸碱、施工方便、使用寿命长等特点，可广泛用于冶金、化工、石油、船舶、纺织、医药、交通、热电、建筑等行业中。

保温涂料的导热性能是决定其产品优劣的关键参数之一，因此，在质量检测过程中对其导热系数的准确测定，将显得尤为重要。然而，保温涂料属于液态、无定形产品，采用传统方法制样时，由于涂料的附着力有限，不能一次性制得一定厚度的试板，只能采取少量、多次涂刷的制板方法，这种方法导致制样的周期会非常长，而且经过多次、反复成膜后所得的试板很容易出现厚度不均匀现象；同时，试板涂抹到一定厚度时表面很容易出现裂纹，这都会严重影响到测试结果的准确性。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种准确性高、操作简单的保温涂料导热系数的测量方法。

为解决上述技术问题，本实发明采用如下技术方案：

一种保温涂料导热系数的测量方法，将非固态隔热产品附着在基材上形成复合材料，测出复合材料的导热系数，然后根据傅里叶定律得到非固态隔热产品的导热系数。

采用上述方法可间接准确地得到非固态隔热产品的导热系数，且无需制作特定厚度的非固态隔热产品试板，有效克服了现有技术中测量不准确、且试板易裂的缺陷。

优选，基材表面为平整型，基材的导热系数不小于保温涂料导热系数的10倍。采用较大导热系数的原因是相对突出保温涂料低导热系数的特性，申请人发现这样可提升测量和计算的精确性。

进一步优选，基材为金属材料；更优选，基材为钢，这样不仅保证了基材的方便易得、且进一步保证了测量的准确性。

上述测量方法，优选，包括顺序相接的如下步骤：

(1)测量出基材的厚度并在基材的表面涂覆非固态隔热产品，形成复合材料；

(2)将涂覆的非固态隔热产品养护后，测量得复合材料的厚度，从而得到非固态隔热产品厚度；

(3)采用稳态、双试件防护热板法测量出复合材料的导热系数；

(4)根据傅立叶定律，得非固态隔热产品的导热系数。

上述测量方法，进一步，包括顺序相接的如下步骤：

(1)以金属材料作为基材，按照GB/T10294-2008中的规定制作出两个具有相同形状及尺寸的试件，测量试件的厚度h后，在两个试件的表面涂覆具有相同厚度的非固态隔热产品，从而形成复合材料；

(2)将涂覆的非固态隔热产品在标准规定的条件下养护后，沿复合材料四周测量不小于4个点的厚度，取其平均值，从而得到试样总的厚度h+δ以及非固态隔热产品的厚度δ；

(3)采用稳态、双试件防护热板法，设定热板温度T₂和冷板温度T₁，安装完毕后开始控温，待冷热板的温度不发生变化，即温度达到平衡后，开始采集数据，从而测量出复合材料的导热系数λ₀；

(4)设非固态隔热产品的导热系数为λ₂，基材的导热数为λ₁，基材上表面的温度为T₀，稳态时，通过试样的热量为Q，根据傅立叶定律可以计算出：

$Q={\mathrm{\λ}}_0\×\frac{T_2-T_1}{h+\mathrm{\δ}}={\mathrm{\λ}}_1\×\frac{T_2-T_0}{h}={\mathrm{\λ}}_2\×\frac{T_0-T_1}{\mathrm{\δ}}---\left(1\right)$

$T_2-T_0=\frac{\mathrm{Qh}}{{\mathrm{\λ}}_1}---\left(2\right)$

$T_0-T_1=\frac{\mathrm{Q\δ}}{{\mathrm{\λ}}_2}---\left(3\right)$

$T_2-T_1=\frac{\mathrm{Qh}}{{\mathrm{\λ}}_1}+\frac{\mathrm{Q\δ}}{{\mathrm{\λ}}_2}---\left(4\right)$

由式(1)-(4)，可以推导出保温非固态隔热产品的导热系数λ₂：

${\mathrm{\λ}}_2=\frac{{\mathrm{\δ\λ}}_0{\mathrm{\λ}}_1}{{\mathrm{\λ}}_1(h+\mathrm{\δ})-{\mathrm{\λ}}_{0}h}---\left(5\right).$

上述步骤(3)中安装完毕指复合材料安装完毕；上述方法不仅操作简单，而且准确性高。

本发明非固态隔热产品包括但不限于保温涂料。

本发明未提及的技术均为现有技术。

本发明保温涂料导热系数的测量方法克服了传统方法在测量保温保温涂料导热系数时所存在的制样周期长、试板厚度不均匀、表面缺陷多等问题；该方法具有试样制样简单、测量误差小等优点。

说明书附图

图1为实施例1中复合材料结构示意图；

图中，1为冷面、2为热面，3为基材，4为涂料。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

保温涂料的导热系数的测量，包括顺序相接的如下步骤：

(1)首先，将Q235钢作为基材，制作2个直径200mm，高度h＝20mm的圆柱形试样，基材在平均温度50℃下的导热系数λ₁为59.191(W/(m.k))，在两个试样的表面涂覆具有相同厚度的保温涂料，从而形成复合材料，如图1所示；

(2)接下来，在标准规定的条件下养护7天后，沿复合材料四周使用游标卡尺测量了8个点的厚度，取其平均值，从而得到复合材料总的厚度为h+δ＝30.15mm，将试样的总厚度减去基材的厚度，得到涂料的厚度为δ＝30.15-20＝10.15mm；上述标准规定为：温度(23±2)℃，相对湿度(50±10)％；

(3)之后，采用稳态、双试件防护热板法，按要求安装完试样后，首先设定热板温度T₂＝60℃和冷板温度T₁＝40℃，开始控温，经过一定的时间，冷热板的温度不发生变化，即温度达到平衡后，开始采集数据，从而测量出复合材料的导热系数λ₀为：0.495(W/(m.k))；

(4)计算出保温涂料的导热系数λ₂为：

${\mathrm{\λ}}_2=\frac{{\mathrm{\δ\λ}}_0{\mathrm{\λ}}_1}{{\mathrm{\λ}}_1(h+\mathrm{\δ})-{\mathrm{\λ}}_{0}h}=\frac{0.01015\×0.495\×59.191}{59.191\×0.03015-0.495\×0.02}\≈0.168(W/(m.k))---\left(6\right).$

采用传统方法，将涂料制作成2块厚度25.4mm，直径200mm的圆柱形试板(GB/T10294-2008)，直接用于导热系数的测试，其结果为0.174(W/(m.k))，与新方法所得结果相差约为3.6％；另外为再次验证试验的准确性，采用热流计法(GB/T10295-2008)，将涂料制作成1块长300mm、宽300mm、厚15mm的试板，用于导热系数的测试，其结果为0.164(W/(m.k))，与新方法所得结果相差约为2.4％。由此可以看出，测试结果具有很好的一致性。并且，新方法还具有试样制样简单、测量误差小等优点。

Claims (5)

1.一种保温涂料导热系数的测量方法，其特征在于：将涂料附着在基材上形成复合材料，测出复合材料的导热系数，然后根据傅里叶定律得到非固态隔热产品的导热系数。

2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于：基材表面为平整型，基材的导热系数不小于保温涂料导热系数的10倍。

3.如权利要求2所述的测量方法，其特征在于：基材为金属材料。

4.如权利要求1-3任意一项所述的测量方法，其特征在于：包括顺序相接的如下步骤：

(1)测量出基材的厚度并在基材的表面涂覆非固态隔热产品，形成复合材料；

(2)将涂覆的非固态隔热产品养护后，测量得复合材料的厚度，从而得到非固态隔热产品厚度；

(3)采用稳态、双试件防护热板法测量出复合材料的导热系数；

(4)根据傅立叶定律，得非固态隔热产品的导热系数。

5.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于：包括顺序相接的如下步骤：

(1)以金属材料作为基材，按照GB/T10294-2008中的规定制作出两个具有相同形状及尺寸的试件，测量试件的厚度h后，在两个试件的表面涂覆具有相同厚度的非固态隔热产品，从而形成复合材料；

(2)将涂覆的非固态隔热产品在标准规定的条件下养护后，沿复合材料四周测量不小于4个点的厚度，取其平均值，从而得到试样总的厚度h+δ以及非固态隔热产品的厚度δ；

(3)采用稳态、双试件防护热板法，设定热板温度T₂和冷板温度T₁，安装完毕后开始控温，待冷热板的温度不发生变化，即温度达到平衡后，开始采集数据，从而测量出复合材料的导热系数λ₀；

(4)设非固态隔热产品的导热系数为λ₂，基材的导热数为λ₁，基材上表面的温度为T₀，稳态时，通过试样的热量为Q，根据傅立叶定律可以计算出：

$Q={\mathrm{\λ}}_0\×\frac{T_2-T_1}{h+\mathrm{\δ}}={\mathrm{\λ}}_1\×\frac{T_2-T_0}{h}={\mathrm{\λ}}_2\×\frac{T_0-T_1}{\mathrm{\δ}}---\left(1\right)$

$T_2-T_0=\frac{\mathrm{Qh}}{{\mathrm{\λ}}_1}---\left(2\right)$

$T_0-T_1=\frac{\mathrm{Q\δ}}{{\mathrm{\λ}}_2}---\left(3\right)$

$T_2-T_1=\frac{\mathrm{Qh}}{{\mathrm{\λ}}_1}+\frac{\mathrm{Q\δ}}{{\mathrm{\λ}}_2}---\left(4\right)$

由式(1)-(4)，可以推导出保温非固态隔热产品的导热系数λ₂：

${\mathrm{\λ}}_2=\frac{{\mathrm{\δ\λ}}_0{\mathrm{\λ}}_1}{{\mathrm{\λ}}_1(h+\mathrm{\δ})-{\mathrm{\λ}}_{0}h}---\left(5\right).$