使用Q-SUN Xe-3-HS太陽光老化測試儀對熱變色建築塗料性能進行測試和改進

摘要

改善城市小氣候並減少能源負荷 是一個非常重要的目標，需要研究和開發具有先進熱和光學特性的創新解決方案。具有先進的熱學和光學特性的創新解決方案。變色熱變色塗層在夏季是反射性的，在冬季是吸收性的，可以滿足降低表麵溫度和降低製冷負荷的要求。與太陽輻射的相互作用導致化學鍵的斷裂。雖然與太陽輻射的相互作用導致了化學鍵的斷裂和其性能的退化。

本工作的目的是研究各種方法和技術，以改善塗層的性能。朝著這個方向，一個重要的步驟是確定影響熱變色的因素。影響熱致變色的因素。在一個月的加速老化條件下，對應用於混凝土磚上的熱致變色塗料使用紫外線和光學濾光片的組合，以分離出在一個月的加速老化條件下，對塗在混凝土磚上的熱致變色塗層使用了紫外線和光學濾光片的組合，以便分離出導致光降解的太陽光譜部分。

用紅色濾光片覆蓋樣品，該濾光片切斷了600納米以下的波長，最有效地保護了 有效地保護熱致變色塗層的可逆顏色變化，因為太陽反射率在黑暗階段不受影響。在整個實驗期間，黑暗階段的太陽反射率保持不受影響。

這項研究的可喜成果除了來自變色特性的優勢外，還包括除了變色性能的優勢外，該研究還涉及到建築的能源效率、室內空氣環境和 建築物的能源效率、室內空氣環境和城市微氣候方麵的優勢。

關鍵詞 

熱變色塗料，光降解，加速老化

簡介

城市結構中使用的材料對微氣候熱平衡起著非常重要的作用。它們吸收太陽和紅外輻射，並通過對流和輻射過程將部分積累的熱量散失到大氣中，增加環境溫度。因此，所使用的材料的光學和熱學特性在很大程度上決定了單個建築和開放空間的能源消耗和舒適條件。控製材料表麵溫度的主要特性是太陽反射率和紅外輻射率。新一代的材料和技術已經被開發出來，它們具有先進的熱特性、動態光學特性、增加的熱容和更高的熱島緩解潛力。創新材料有能力在冷卻期提高反射率並呈現較低的表麵溫度，同時在加熱期提高吸收率並利用太陽輻射的優勢。

在本質上可逆的有機熱變色係統中，加熱到規定的溫度以上會導致顏色從深色到淺色的變化。這種轉變是通過顏料分子結構的熱可逆轉變實現的，產生可見顏色的光譜變化。朝著這個方向，熱變色塗料已經被開發和測試。熱變色顏料已被開發為三組分的有機混合物，並被納入普通的白色塗料中。熱變色顏料已被開發為三組分的有機混合物，它們被納入普通的白色塗料中。經過一小時的太陽輻射，在環境溫度低於20℃的情況下，熱變色塗層可以 經過一小時的太陽輻射，在環境溫度低於20℃的情況下，熱變色塗層可以吸收與普通有色塗層幾乎相同的太陽能，但當溫度高於20℃時，它可以反射 溫度高於20℃時，它可以反射更多的太陽能，呈現出比普通有色塗層低4℃的 溫度比普通有色塗層低4℃。Karlessi等人開發了11個 Karlessi等人開發了11種變色溫度為30℃的熱致變色塗料。Karlessi等人通過在適當的粘合劑係統中使用熱致變色顏料，開發了11種變色溫度為30℃的熱致變色塗料，並測試了它們的熱和光學特性。

棕色熱變色塗層的結果表明，與普通塗層（SR=0.18）和冷色塗層（SR=0.41）相比，太陽反射率的值更高（有色相的SR=0.55，無色相的SR=0.76）。 還測量了炎熱夏季的日平均表麵溫度，普通塗層和熱變色塗層之間的溫差為AT=11.3℃，而冷色塗層和熱變色塗層之間的溫差為AT=9.2℃。避免 這些結果揭示了熱變色材料在夏季避免過熱的潛力，並在冬季必要時吸收熱量。

然而，當暴露在戶外條件下時，光降解是熱致變色材料的一個主要問題。與太陽輻射的相互作用導致聚合物鏈的斷裂和/或交聯，導致化學和機械性能的改變，以及可逆的熱致變色效果的喪失。

實驗證明，當紫外線吸收劑加入到熱致變色塗層中時，光學效率沒有提高，老化問題仍然存在。然而，結果表明，盡管光學性能得到了很大的改善，但問題仍然存在。這表明不僅是紫外線，還有其他部分的太陽輻射與分子鍵相互作用，對熱變色有負麵的影響。

下麵的研究旨在調查熱致變色塗層在加速老化條件下的光學性能。在加速老化的條件下，使用紫外線和光學過濾器的組合來調查熱變色塗層的光學性能。為了隔離太陽輻射的不同部分的影響。

2 熱致變色塗料的生產和應用

對於熱致變色塗料的生產，使用了粉狀的有機水基紅色熱致變色顏料，變色溫度為25℃。使用了粉狀的有機水基紅色熱變色顏料，變色溫度為25℃。適當的粘合劑係統，其本身不應吸收紅外輻射。該係統由水（32%）組成。該係統由水（32%）、熱致變色顏料紅（12%）、二氧化鈦（9%）組成，以避免在無色狀態下的透明。隨著溫度上升到25℃以上，熱致變色塗料會變得透明。熱致變色塗層變得透明，顯示出基材的顏色。熱致變色塗層被應用在混凝土磚上，尺寸為6cm x 6cm。在圖1中，熱變色樣品在暴露於加速老化條件之前的三個不同的熱階段。圖1(a)描述了樣品在溫度為10℃時的全色狀態。圖1(a)描述了樣品在10℃的溫度下完全變色，而在圖1(c)中，樣品在35℃的溫度下完全脫色。圖1(b)是一個中間階段。

加速老化測試試驗

樣品的加速老化是在Q-SUN Xe-3-HS太陽光老化測試儀中進行的。氙燈試驗箱(Q-SUN,Xe-3HS)為期一個月，24小時不間斷地進行。根據ISO 11341:油漆和清漆-人工老化和暴露在人工輻射下-暴露在空氣中的規格和要求。暴露於人工輻射-暴露於過濾氙弧輻射 。

為了保護樣品在加速老化條件下的暴露，使用了光學和紫外線濾光片。紫外線濾光片被使用：紅色濾光片、黃色藍色和綠色濾光片以及紫外線玻璃濾光片。濾光片被放置在覆蓋熱變色表麵的樣品上麵。所有的測量都是每五天曝光一次，總時間為30天。

濾光片在300-2500nm範圍內的透光率見圖2。

濾光片的適當選擇是基於其透射率範圍，目的是為了 部分覆蓋整個波長範圍，從而提供隔離各部分老化條件影響的能力。在光譜的每個部分和每個濾光片的老化條件的影響。 

3.1 太陽反射率的測量

樣品的光譜反射率是在太陽光譜的300-2500nm範圍內測量的，包括一部分紫外線輻射（UV:300-400nm），可見光（VIS:400-700nm）和近紅外部分（NIR:700-2500nm）。

分光光度計（Varian Carry 5000），用於測量樣品的光譜反射率。圖3顯示了每五天曝光一次的樣品的光譜反射率。圖3顯示了在黑暗階段，每五天暴露於紫外線和光學紅色濾光片的光譜反射率。

表1,2列出了用紫外線+紅色濾光片覆蓋的樣品的太陽反射率的計算值。表3,4列出了未覆蓋的樣品在暗相和白相時的太陽反射率計算值。

3.2 顏色坐標的測量

Carry色彩計算應用程序是一個模塊，它允許對瓦裏安Carry 5000收集的數據進行計算。計算是針對三模值X、Y、Z，色度坐標x、y、z和CIE L*a*b*的顏色坐標進行的，也計算色差AE*ab。圖4顯示了每個樣品在曝光的最後一天在黑暗和白色階段的色差。

圖4,5顯示了在整個實驗期間，無遮蓋的樣品和用紫外線和紅色濾光片覆蓋的樣品的亮度L*的變化情況。圖4,5顯示了整個實驗過程中，未覆蓋的樣品和用紫外線和紅色濾光片覆蓋的樣品的亮度變化。 

4 結果分析

所有測試樣品的太陽反射率在黑暗階段增加，而在白色階段減少。太陽反射率的變化主要在光譜的可見部分。與曝光前的情況相比，未覆蓋的樣品在黑暗階段的SR值增加了8%，SRvis增加了16%。在白色階段，SR下降了7.6%，SRvis下降了17.6%。使用紫外線濾光片並沒有明顯改善暗相的熱變色效果。因此，切斷紫外線輻射並不能確保改善樣品的熱致變色行為。使用濾光片的結果證明，除了紫外光部分的輻射，還有其他部分的輻射。使用濾光片的結果證明，除了紫外線部分的輻射，還有一些可見光部分也會影響和降低熱變色性能。使用濾光片的結果證明，除了紫外線部分的輻射，還有一些可見光部分也會影響和降低熱致變色性能。用紅色濾光片覆蓋樣品，可以切斷600納米以下的波長，可以最有效地保護可逆的顏色變化。

用紅色濾光片覆蓋樣品，該濾光片切斷了600納米以下的波長，最有效地保護了熱致變色塗層的可逆顏色變化，因為太陽光在黑暗階段的反射率保持不變。在整個實驗期間，暗相的太陽反射率保持不受影響。與其他樣品相比，白相的變化最小，SR為0.8%，SRvis為2.6%。白相與其他樣品相比變化最小，SR為0.8%，SRvis為2.6%。

結論

熱變色係統可以為改善城市小氣候和減少能源負荷做出貢獻。對於高溫，在夏季，熱變色塗層有能力反射太陽能，降低表麵的溫度，而在冬季吸收太陽能，隨著可逆的顏色變化，增加表麵的溫度。

然而，當暴露在戶外環境中時，光降解是熱致變色材料的一個主要問題。各種方法已經通過應用不同的紫外線吸收劑和不同的技術對熱變色材料進行了測試。在熱致變色塗層中應用不同的紫外線吸收劑和不同的技術來測試各種方法，以使材料的顏色穩定。結果顯示，熱致變色材料的性能並不穩定。但結果表明，熱變色材料的性能沒有得到改善，降解問題依然存在。這表明，不僅是紫外線，而且還有其他部分的太陽輻射與分子鍵相互作用。這表明不僅是紫外線，而且還有其他部分的太陽輻射與分子鍵相互作用，對熱致變色產生了負麵影響。

這項工作的範圍是檢測破壞熱變色的太陽輻射部分。為此，準備了六個應用於混凝土磚上的紅色熱變色塗層的樣品，並用不同的紫外線和光學過濾器組合覆蓋。這些樣品被提交到加速老化條件下一個月，它們的光學 反射率、色坐標和色差）進行定期測量。

SR的變化主要是在光譜的可見部分檢測到的。暴露在加速老化條件下30天後，未覆蓋的樣品在黑暗階段的SRvis值比暴露前的狀態增加了16%。在白色階段，SRvis減少了17.6%。而帶紅色濾光片的樣品在黑暗階段不受影響，在白色階段略有變化。

顏色變化AE的結果與反射率的結果相一致。直到曝光的最後一天，無遮蓋的樣品和帶紫外線濾光片的樣品都有較高的值。直到曝光的最後一天，未覆蓋的樣品和帶UV濾光片的樣品的數值較高，在黑暗階段兩個樣品的數值都等於47。紫外線和紅色濾光片的組合呈現出最低的AE值，在暗色階段為2.6，在白色階段為3.6。帶有紅色濾光片的樣品的AE變化不大。

在強烈和長時間的老化條件下，一個熱變色樣品的穩定性 在這項工作中完成的一個熱變色樣品的穩定是在熱變色領域的一個突破。考慮到可以從建築節能方麵的顏色變化特性中獲得的優勢，本工作完成了一個熱變色樣品的穩定，是熱變色領域的一個突破。考慮到顏色變化的特性在建築節能、室內空氣環境和城市微氣候方麵的優勢，鼓勵進一步研究。