新型節(jié)能材料

孫榮龍　周龍　包丞玉　劉樂婧　王堯

摘 要：在建筑工程、石油化學工業(yè)、運輸儲存行業(yè)以及國防軍事工業(yè)等領域，需要采取措施降低太陽能輻射的負面影響，近年來興起的熱反射隔熱涂料能夠解決這一棘手問題。文章就熱反射隔熱涂料從特點、作用機理、組成及其與性能的關系等方面進行簡要說明，并對目前的研究進展和發(fā)展趨勢做了相關綜述?？梢灶A期，作為節(jié)能材料的熱反射隔熱涂料將會帶來巨大的經濟效益與社會效益。

關鍵詞：熱反射隔熱涂料；太陽能；作用機理；組成；發(fā)展趨勢

前言

源源不斷的太陽能是人類賴以生存的重要基礎，然而強烈的太陽輻射在給人類的工業(yè)生產和日常生活提供能量的同時，也附加了諸多的不便。每秒以電磁波形式輻射到地球物體表面的太陽光能量約750w/m2，這些能量在物體表面持續(xù)積累，使得溫度顯著升高，例如在炎熱的夏天金屬物體表面溫度可以達到70～80℃[1]，建筑屋頂及外墻表面溫度可至50℃。表面溫度的升高相應提高了物體內部的溫度，增加了建筑工程室內空調的環(huán)境負荷，而且存在一些安全隱患，如石油化學工業(yè)、運輸儲存行業(yè)生產中，許多露天的反應裝置潛在爆炸危險。隨著能源政策的調整與低碳經濟的發(fā)展，建筑節(jié)能逐漸擺在發(fā)展的首要位置，熱反射隔熱涂料正是在這種背景下應運而生的。

1 熱反射隔熱涂料的特點

隔熱涂料是通過各種方式可使被涂物體溫度明顯低于外界溫度的材料[2]。其中熱反射隔熱涂料（ReflectiveThermalInsulatingCoating，縮寫為RTIC）是最為常用的一類涂料，簡要來講，即通過選擇合適的樹脂、金屬或金屬氧化物填料及生產工藝來制得高反射率的涂層，憑借輥涂、刷涂、噴涂或刮涂的方法覆于物體表面[3]，當處于太陽光照射環(huán)境下，依靠涂層從源頭上有效地把輻射能量反射回外層大氣空間，從而減少了物體對能量的吸收，達到降溫的目的。

作為一種新型的節(jié)能材料，熱反射隔熱涂料隔熱效果良好，可以明顯降低被覆空間范圍——建筑物外墻、屋頂、室內等的溫度，改善了環(huán)境的舒適度，減少了夏季空調等制冷設備在高溫條件下或長期經受太陽照射過程的能源能耗，在顯著改善工作環(huán)境的同時，節(jié)約了大量的能源，減少物資不必要的損耗。另外，這種涂料與各種基材附著力好，耐候性強，使用的溶劑無刺激性氣味，大大減少了對環(huán)境的影響，操作方便，適合于復雜工程的施工，避免了其他隔熱材料施工方面的缺點。

2 熱反射隔熱涂料的作用機理

2.1 太陽輻射光譜

任何物質均具有反射或吸收一定波長太陽光的性能。事實上，某些物質如玻璃還具有透過太陽光的能力，因熱反射隔熱涂料覆蓋的物質一般為混凝土、金屬等材料，故認為透過率為零，僅考慮反射和吸收。

由光譜分析，太陽輻射能量按照波長變化分為三個光譜區(qū)（見圖1）：近紅外區(qū)范圍在0.72～2.5μm，占太陽總能量的50%；可見光區(qū)范圍0.4～0.721μm，占太陽總能量的45%；紫外區(qū)0.2～0.4μm，占太陽總能量的5%。

由此可了解到，太陽輻射的大部分能量（約95%）都集中在近紅外光和可見光范圍，如果熱反射隔熱涂料在此波長區(qū)域內對太陽輻射的反射率越高，那么涂層的隔熱效果就會越好。

2.2 RTIC涂層結構[4]

RTIC涂層結構分為熱反射涂層、隔熱層和防腐蝕層三部分。

熱反射涂層：厚度約40～60μm，在可見光及近紅外波長范圍反射率很高，在兩個大氣窗口處（入=3～5μm，入=8～13.5μm），尤其在后者范圍內，發(fā)射率很高。

隔熱層：厚度約120～140μm，其中巨量空心微球緊密排列，形成多層空心夾層，可有效阻隔熱量傳遞。

防腐蝕層：厚度約60～80μm，耐蝕性能及力學性能優(yōu)良。

2.3 作用機理

可以認為，熱反射隔熱涂料以反射的方式將熱量阻擋在涂層的外側。再者，從結構中的隔熱層說明，內有巨量空心微球，其絕對體積比例大導熱系數極小，進而影響涂層的導熱系數，則阻止了熱量在物體內部的傳遞，伴隨著反射的進行也具有一定的阻隔作用。反射隔熱涂層性能的好壞受涂層表面狀態(tài)的影響極大，通常來看，物體表面越光滑平整，對入射光線的反射越高，物體將入射能量反射后，自身能量吸收較少。同時，由于存在大氣窗口，若涂層在該區(qū)間內，特別是第二窗口入=8～13.5μm處，有較高的反射率，可直接將物體所接收的太陽光熱量徑直通過此窗口發(fā)射到大氣層的外部空間，使得溫度明顯下降。以上所述的綜合作用正是RTIC涂層的熱反射隔熱降溫機理。

3 熱反射隔熱涂料的組成及其對性能的影響

熱反射隔熱涂料是由樹脂等作為基料，功能填料、顏填料等具有反射隔熱性能的物質填充內部并輔以合適助劑而制得的。每種組分均對材料性能的表現起到不可忽視的作用。

3.1 基料與性能的關系

熱反射隔熱涂料中的基料是不可或缺的組成物，扮演著將功能填料等組分與基質結合起來的角色。通常各組分功能填料、顏填料均先被均勻地分散在基料中，之后再被涂覆到基質上。基料對于填料來看即發(fā)揮載體的作用。具體來講，所用的基料為各類樹脂。

工業(yè)常用的熱反射隔熱涂料樹脂有氯磺化聚乙烯樹脂、氯化橡膠樹脂、高氯化聚乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、聚偏氟乙烯樹脂、有機硅改性丙烯酸樹脂、有機硅改性醇酸樹脂等。這些樹脂對太陽輻射中可見光和近紅外光波長能量的吸收較小，同時透光率在80%以上，而且樹脂中不含或少含-C-O-C、=C=O、-OH等吸收能量基團，使得樹脂對太陽輻射的吸收達到最低。需要說明的是有機硅改性丙烯酸樹脂、有機硅改性醇酸樹脂，雖然這兩類合成樹脂的折光指數幾乎相同，似乎對太陽熱反射隔熱效果沒有太大的差異，但在實際應用過程中，為降低結構中吸熱基團的影響，通過改性手段以Si-O基團代替原分子主鏈含有的-C-O-C吸熱基團以降低對太陽能量的吸收，且硅氧骨架結構形成的涂層透氣性好，其基團在界面定向排列與基質硅酸鹽類材料可交聯形成化學鍵，因此大大地改善了涂層與基質之間的粘結，從而提高了涂層的附著力。由于熱反射隔熱涂料主要應用于戶外建筑物的外墻和屋頂，以及工業(yè)設備等的外表面，需長期經受日曬雨淋和自然環(huán)境的侵蝕，因此要求樹脂擁有良好的耐候性、耐腐蝕性、耐沾污性、保光保色性及合適的彈性，能夠消除建筑物形變所產生的應力.同時具備彌補微裂紋的能力。值得一提的是氟碳樹脂，其具有優(yōu)異的耐候耐蝕性能、透明度高、附著力好、耐水耐化學性強、干燥快等特點，可以廣泛用作多種場合的涂料基料。

3.2 填料與性能的關系

熱反射隔熱涂料所用使用的填料分為顏填料、功能填料等，分別對熱反射隔熱涂料的最終性能表現起到關鍵的作用。

3.2.1 顏填料與性能的關系

在熱反射隔熱涂料組分中顏填料的選擇主要取決于反射率高低和對涂層導熱系數的影響，大部分屬于電解質，為了強化反射太陽光效果，涂層常為銀白色。因熱反射隔熱涂料是在鋁基反光隔熱涂料的基礎上發(fā)展而來的，其涂層中為金屬或金屬氧化物，以往使用的薄片狀鋁粉類填料，雖然反射性能很好，但是鋁粉也具有良好的導熱性能，即使涂層吸收少量的熱會被很好地傳導，長期累積傳導的熱量不利于隔熱。

對于顏填料的基本要求即該物質需在可見光和近紅外光的波長范圍內吸收率很低，反射率極高，且對可見光和近紅外光有盡可能大的散射。作為當前最基本顏填料鈦白粉可高效反射可見光和近紅外光，同時折光指數較高，與其它填料有很好的相容性，并在大氣窗口有強烈輻射現象，從而實現反射隔熱降溫的目的。從這點來看，顏填料對應于RTIC涂層結構的熱反射涂層，其作用側重以反射方式來阻隔熱量降低內部溫度。其他物質如金紅粉（金紅石型TiO2）、氧化鋅、滑石粉、云母粉、二氧化硅、高嶺土等均可作為顏填料的選擇。

3.2.2 功能填料與性能的關系

為了獲得優(yōu)異的隔熱性能，必須選擇具有輕質、低導熱系數、高球形率、穩(wěn)定物理化學性質的空心物質，來用作熱反射隔熱涂料填料。空心微珠是近年新興起來的一種用途廣泛、滿足以上特點的最佳材料。

空心微珠的主要化學成分是硼硅酸鹽，粒徑在10～250μm，壁厚為1～2μm，具有圓形微觀結構，在液體樹脂中要比片狀、針狀或不規(guī)則形狀的填料具有更好的流動性。它特有的中空結構使得涂層能夠最大程度地阻隔熱量的傳遞，此點概念與RTIC涂層結構的隔熱層相照應，其隔熱性能優(yōu)劣與自身結構、分布狀態(tài)、粒徑大小有著密切的關系。然而，采用單一粒徑的空心微珠制備的熱反射隔熱涂層，固化后涂層內存在大量間隙，不利于熱量的阻隔，故實際情況下多采用多種粒徑空心微珠復配，以大粒徑的空心微珠為主體，利用小粒徑的空心微珠填充空隙，可以顯著提高涂層的隔熱能力。另外，空心微珠填充后可大大減輕涂料的基重，替代并節(jié)省更多的樹脂，一定程度上降低成本，提高經濟效益，而且改善了涂料的力學性能、滲透性能、光澤度及流平性。

空心微珠被廣泛應用于熱反射隔熱涂料中，依靠自身的良好性能開拓了航空航天、豪華游艇等廣闊領域，獲得開放的展示平臺。

3.3 助劑與性能的關系

顧名思義，助劑是輔助改善與提高熱反射隔熱涂料的性能而選擇性加入的，在選用的環(huán)節(jié)需考慮到該涂料的特征，即基本原則不能影響材料的熱反射隔熱性能。通常，助劑的用量很少，一般為原料配比總量的1%左右[5]。從用途方面來講，助劑分為分散劑、消泡劑、流平劑、成膜助劑、增稠劑等，這類物質的加入可以避免部分涂層缺陷及弊病，同時又有利于涂料的施工和控制。

各種助劑的作用機理從本質看為表面活性劑的范疇，與表面張力等概念相關。例如，分散劑通過降低樹脂與填料之間的界面張力，增加填料在樹脂中的潤濕性，使其能夠快速、均勻、充分地分散到樹脂基料中，并保持整個分散體系在施工和使用流程中的穩(wěn)定[6]。而消泡劑則可以潤濕滲透到表面活性物質形成的薄層中，依附其不相容性與該系統(tǒng)反應，降低活性物質表面張力，從而破壞薄層的穩(wěn)定性，達到消泡的目的。類似，流平劑通過減小涂料的界面張力，降低涂料在成膜過程中的失水速率，保證涂料有良好的流平性，并使涂層表面有一定的光滑性。

總之，助劑也是熱反射隔熱涂料組成的一部分，發(fā)揮著獨特的作用，根據需求添加該物質，盡可能地得到綜合性能優(yōu)異的涂料。

4 熱反射隔熱涂料的性能檢測

至今，對熱反射隔熱涂料性能的檢測評價仍是一個較為復雜的問題[7]。目前，國內已公布的關于熱反射隔熱涂料性能測試標準有兩個，分別為JC/T1040-2007《建筑外表面用反射隔熱涂料》和GB50393-2008《鋼制石油罐防腐蝕工程技術規(guī)范》，然而，至今國家尚未規(guī)定此類產品的降溫性能測試通用標準，并且生產廠家所開發(fā)的產品測試方法不一，難以對不同的材料降溫性能進行縱向對比。盡管如此，在實際的應用中，可通過對已有的涂料標準或規(guī)范對該種材料大致降溫范圍做出初步推斷與判定。

4.1 反射隔熱性能的測定

該涂料的熱反射隔熱性能可借太陽反射比（或反射率）、半球發(fā)射率（或發(fā)射率）和涂層的隔熱性能來反映。其中，太陽反射比和半球發(fā)射率由JC/T1040-2007《建筑外表面用反射隔熱涂料》來測定；反射率可根據美國軍方標準（MIL-E-46136）或按照GJB5023.1-2003測定；發(fā)射率可按照GJB5023.2-2003測定；涂層隔熱性能按照國家住房和城鄉(xiāng)建設部的最新標準（JG/T235-2008）檢測。

4.2 其他性能的測試

該涂料的其他性能包括耐沖擊性、漆膜硬度、漆膜柔韌性、涂料附著力、涂料固含量、涂料干燥時間、涂料遮蓋力、涂料黏度等方面。其中，耐沖擊性按照GB/T1732-93《漆膜耐沖擊測定法》測定；漆膜硬度按照GB/T1730-93《漆膜硬度測定法》采用擺桿阻尼硬度法進行；漆膜柔韌性按照GBl731/93《漆膜柔韌性測定法》進行；涂料附著力測試按照GB/T1720-79（89）《漆膜附著力測定法》（劃圈法）進行；涂料固含量按照GB/T1725-1979《涂料固含量的測定方法》進行；涂料干燥時間按照GB/T1728-1979《涂膜、膩子干燥時間測定法》測試；涂料遮蓋力按照GB/T1709-79《顏料遮蓋力測定法》測定；涂料粘度按照GB/T1723-1993《涂料粘度測定法》的規(guī)定進行。

5 國內外的研究現狀及發(fā)展趨勢

5.1 國外的研究進展

在國外發(fā)達地區(qū)，關于熱反射隔熱涂料的研究報道相對較多，研究也比較深入。最初，Nahar等在對干旱地區(qū)太陽光的冷卻技術進行研究后發(fā)現，有反射涂層的測試室室內溫度明顯比未涂反射層的測試室室內溫度低。而涂料領域的代表需提到美國盾牌節(jié)能涂料，主要應用于航天飛機隔熱方面，涂料中含有極細的陶瓷泡，對太陽輻射具有較高的反射率，且成膜后陶瓷泡緊密排列形成完整的隔熱層。在英國，一項專利介紹了一種褐色的熱反射隔熱涂料，由成膜助劑和近紅外反射填料構成，近紅外反射率≥70%，太陽總反射率≥45%。在日本，武居二郎研制了建筑物用太陽能反射涂料，罔田道夫則對太陽反射涂層進行了評估[8]。

此外，意大利等國家均投入巨資進行熱反射隔熱涂料的研究，并開始產品化。美國ASTM隔熱委員會C16還制定了C148標準，對熱反射隔熱涂料的各項技術指標、測試方法作出了明確規(guī)定，標志著“熱反射隔熱涂料”已正式被美國接受并規(guī)定應用于相關領域，如建筑外墻、鋼結構等。

5.2 國內的研究進展

自20世紀90年代起，隨著資源與能源危機的加劇，考慮到經濟和節(jié)約的因素，我國科技人員開始研發(fā)在太陽光能量下可通過反射降溫的涂料，即熱反射隔熱涂料。國內研究雖然起步較晚，但由于不少高等學府及科研單位積極從事此類研究，因此，在機理研究、品種開發(fā)及工程應用方面，取得了巨大突破。尤其最近幾年，熱反射隔熱涂料所涉及的內容不僅局限于建筑外墻、工業(yè)儲存等，已擴展到國防軍事領域，像可見光及近紅外隱身涂料、紅外隱身涂料等的研發(fā)[9]，更是取得了豐碩成果。

在實際生產應用方面，北京京安固特化工有限責任公司研制生產的GTR系列熱反射隔熱涂料與同行的銀粉漆比較，在35℃氣溫條件下表面溫差達19℃，用該涂料涂刷過的廠房與未使用該涂料的同樣廠房相比，表面溫度降低20℃，屋頂溫度降低15%左右，具有超強的熱反射隔熱效果。

5.3 未來的發(fā)展趨勢

在全球提倡環(huán)保節(jié)能、低碳經濟的大背景下，熱反射隔熱涂料會逐漸取代傳統(tǒng)涂料，成為建筑外墻、化工儲存、國防軍事領域的主流，創(chuàng)造巨大的經濟效益、環(huán)境效益與社會效益。經過十余年的不懈努力，我國熱反射隔熱涂料的研究竟初具規(guī)模，為更好的發(fā)展打下堅實基礎?？梢灶A計，未來的熱反射隔熱涂料有以下幾種發(fā)展趨勢：復合性、環(huán)保性、智能性。

5.3.1 復合性

鑒于現使用的熱反射隔熱涂料的填料組分單一，可對此作出改進，促使其朝著復合性填料的方向發(fā)展。通過對高純度填料性能的理論研究和探索，進而對單一填料的性能達到更深刻的認識層面，然后通過特殊工藝，開發(fā)各種高性能復合性填料[10]，使得熱反射隔熱涂料效果更好。

5.3.2 環(huán)保性

人類與環(huán)境的協(xié)調共存是當今發(fā)展的主題，社會發(fā)展要求人類活動對環(huán)境的負面影響越小越好。然而傳統(tǒng)的涂料多為溶劑型，其中含有大量的有機溶劑，使用時還常加入適當有機溶劑進行稀釋，這些溶劑在施工過程中難以控制用量，施工難度較大，之后揮發(fā)到大氣中，不僅危害人體健康，而且污染環(huán)境。因此，水性熱反射隔熱涂料、無溶劑型熱反射隔熱涂料成為這一領域發(fā)展的大勢所趨[11]。水性涂料的原理是以水溶性樹脂為基料，在施工過程中以水為稀釋劑，這可消除施工時的火災潛在危險，降低對環(huán)境的污染，稱得上是“環(huán)境友好型”涂料。

5.3.3 智能性

另外，熱反射隔熱涂料還可向智能化發(fā)展，通過賦予其生命的“活性”，能夠擁有感知與調節(jié)的能力。原材料的選擇可使用相變材料，是一類可以在一定溫度區(qū)間內實現物質狀態(tài)的變化，通過能量的吸收或釋放，來維持相變材料和周圍環(huán)境或物質的溫度恒定。相變材料的極大亮點在于能根據環(huán)境溫度自動調節(jié)，具有降低能耗的良好效果，發(fā)展前景廣闊。

6 結束語

隨著世界各國對能源與資源的普遍重視，強調環(huán)境和發(fā)展的統(tǒng)一結合，熱反射隔熱涂料必將在建筑、化工等行業(yè)占有一席之地。因此，作為一種符合節(jié)能要求的環(huán)保友好型材料，熱反射隔熱涂料前景十分廣闊，應加大研發(fā)力度，將對其的進一步研究推向全新的高度。

參考文獻

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在國外發(fā)達地區(qū)，關于熱反射隔熱涂料的研究報道相對較多，研究也比較深入。最初，Nahar等在對干旱地區(qū)太陽光的冷卻技術進行研究后發(fā)現，有反射涂層的測試室室內溫度明顯比未涂反射層的測試室室內溫度低。而涂料領域的代表需提到美國盾牌節(jié)能涂料，主要應用于航天飛機隔熱方面，涂料中含有極細的陶瓷泡，對太陽輻射具有較高的反射率，且成膜后陶瓷泡緊密排列形成完整的隔熱層。在英國，一項專利介紹了一種褐色的熱反射隔熱涂料，由成膜助劑和近紅外反射填料構成，近紅外反射率≥70%，太陽總反射率≥45%。在日本，武居二郎研制了建筑物用太陽能反射涂料，罔田道夫則對太陽反射涂層進行了評估[8]。

此外，意大利等國家均投入巨資進行熱反射隔熱涂料的研究，并開始產品化。美國ASTM隔熱委員會C16還制定了C148標準，對熱反射隔熱涂料的各項技術指標、測試方法作出了明確規(guī)定，標志著“熱反射隔熱涂料”已正式被美國接受并規(guī)定應用于相關領域，如建筑外墻、鋼結構等。

5.2 國內的研究進展

自20世紀90年代起，隨著資源與能源危機的加劇，考慮到經濟和節(jié)約的因素，我國科技人員開始研發(fā)在太陽光能量下可通過反射降溫的涂料，即熱反射隔熱涂料。國內研究雖然起步較晚，但由于不少高等學府及科研單位積極從事此類研究，因此，在機理研究、品種開發(fā)及工程應用方面，取得了巨大突破。尤其最近幾年，熱反射隔熱涂料所涉及的內容不僅局限于建筑外墻、工業(yè)儲存等，已擴展到國防軍事領域，像可見光及近紅外隱身涂料、紅外隱身涂料等的研發(fā)[9]，更是取得了豐碩成果。

在實際生產應用方面，北京京安固特化工有限責任公司研制生產的GTR系列熱反射隔熱涂料與同行的銀粉漆比較，在35℃氣溫條件下表面溫差達19℃，用該涂料涂刷過的廠房與未使用該涂料的同樣廠房相比，表面溫度降低20℃，屋頂溫度降低15%左右，具有超強的熱反射隔熱效果。

5.3 未來的發(fā)展趨勢

在全球提倡環(huán)保節(jié)能、低碳經濟的大背景下，熱反射隔熱涂料會逐漸取代傳統(tǒng)涂料，成為建筑外墻、化工儲存、國防軍事領域的主流，創(chuàng)造巨大的經濟效益、環(huán)境效益與社會效益。經過十余年的不懈努力，我國熱反射隔熱涂料的研究竟初具規(guī)模，為更好的發(fā)展打下堅實基礎?？梢灶A計，未來的熱反射隔熱涂料有以下幾種發(fā)展趨勢：復合性、環(huán)保性、智能性。

5.3.1 復合性

鑒于現使用的熱反射隔熱涂料的填料組分單一，可對此作出改進，促使其朝著復合性填料的方向發(fā)展。通過對高純度填料性能的理論研究和探索，進而對單一填料的性能達到更深刻的認識層面，然后通過特殊工藝，開發(fā)各種高性能復合性填料[10]，使得熱反射隔熱涂料效果更好。

5.3.2 環(huán)保性

人類與環(huán)境的協(xié)調共存是當今發(fā)展的主題，社會發(fā)展要求人類活動對環(huán)境的負面影響越小越好。然而傳統(tǒng)的涂料多為溶劑型，其中含有大量的有機溶劑，使用時還常加入適當有機溶劑進行稀釋，這些溶劑在施工過程中難以控制用量，施工難度較大，之后揮發(fā)到大氣中，不僅危害人體健康，而且污染環(huán)境。因此，水性熱反射隔熱涂料、無溶劑型熱反射隔熱涂料成為這一領域發(fā)展的大勢所趨[11]。水性涂料的原理是以水溶性樹脂為基料，在施工過程中以水為稀釋劑，這可消除施工時的火災潛在危險，降低對環(huán)境的污染，稱得上是“環(huán)境友好型”涂料。

5.3.3 智能性

另外，熱反射隔熱涂料還可向智能化發(fā)展，通過賦予其生命的“活性”，能夠擁有感知與調節(jié)的能力。原材料的選擇可使用相變材料，是一類可以在一定溫度區(qū)間內實現物質狀態(tài)的變化，通過能量的吸收或釋放，來維持相變材料和周圍環(huán)境或物質的溫度恒定。相變材料的極大亮點在于能根據環(huán)境溫度自動調節(jié)，具有降低能耗的良好效果，發(fā)展前景廣闊。

6 結束語

隨著世界各國對能源與資源的普遍重視，強調環(huán)境和發(fā)展的統(tǒng)一結合，熱反射隔熱涂料必將在建筑、化工等行業(yè)占有一席之地。因此，作為一種符合節(jié)能要求的環(huán)保友好型材料，熱反射隔熱涂料前景十分廣闊，應加大研發(fā)力度，將對其的進一步研究推向全新的高度。

參考文獻

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[11]邢少青.熱反射隔熱涂料的研究[J].廣東建材，2011，27（6）：131-132.

在國外發(fā)達地區(qū)，關于熱反射隔熱涂料的研究報道相對較多，研究也比較深入。最初，Nahar等在對干旱地區(qū)太陽光的冷卻技術進行研究后發(fā)現，有反射涂層的測試室室內溫度明顯比未涂反射層的測試室室內溫度低。而涂料領域的代表需提到美國盾牌節(jié)能涂料，主要應用于航天飛機隔熱方面，涂料中含有極細的陶瓷泡，對太陽輻射具有較高的反射率，且成膜后陶瓷泡緊密排列形成完整的隔熱層。在英國，一項專利介紹了一種褐色的熱反射隔熱涂料，由成膜助劑和近紅外反射填料構成，近紅外反射率≥70%，太陽總反射率≥45%。在日本，武居二郎研制了建筑物用太陽能反射涂料，罔田道夫則對太陽反射涂層進行了評估[8]。

此外，意大利等國家均投入巨資進行熱反射隔熱涂料的研究，并開始產品化。美國ASTM隔熱委員會C16還制定了C148標準，對熱反射隔熱涂料的各項技術指標、測試方法作出了明確規(guī)定，標志著“熱反射隔熱涂料”已正式被美國接受并規(guī)定應用于相關領域，如建筑外墻、鋼結構等。

5.2 國內的研究進展

自20世紀90年代起，隨著資源與能源危機的加劇，考慮到經濟和節(jié)約的因素，我國科技人員開始研發(fā)在太陽光能量下可通過反射降溫的涂料，即熱反射隔熱涂料。國內研究雖然起步較晚，但由于不少高等學府及科研單位積極從事此類研究，因此，在機理研究、品種開發(fā)及工程應用方面，取得了巨大突破。尤其最近幾年，熱反射隔熱涂料所涉及的內容不僅局限于建筑外墻、工業(yè)儲存等，已擴展到國防軍事領域，像可見光及近紅外隱身涂料、紅外隱身涂料等的研發(fā)[9]，更是取得了豐碩成果。

在實際生產應用方面，北京京安固特化工有限責任公司研制生產的GTR系列熱反射隔熱涂料與同行的銀粉漆比較，在35℃氣溫條件下表面溫差達19℃，用該涂料涂刷過的廠房與未使用該涂料的同樣廠房相比，表面溫度降低20℃，屋頂溫度降低15%左右，具有超強的熱反射隔熱效果。

5.3 未來的發(fā)展趨勢

在全球提倡環(huán)保節(jié)能、低碳經濟的大背景下，熱反射隔熱涂料會逐漸取代傳統(tǒng)涂料，成為建筑外墻、化工儲存、國防軍事領域的主流，創(chuàng)造巨大的經濟效益、環(huán)境效益與社會效益。經過十余年的不懈努力，我國熱反射隔熱涂料的研究竟初具規(guī)模，為更好的發(fā)展打下堅實基礎?？梢灶A計，未來的熱反射隔熱涂料有以下幾種發(fā)展趨勢：復合性、環(huán)保性、智能性。

5.3.1 復合性

鑒于現使用的熱反射隔熱涂料的填料組分單一，可對此作出改進，促使其朝著復合性填料的方向發(fā)展。通過對高純度填料性能的理論研究和探索，進而對單一填料的性能達到更深刻的認識層面，然后通過特殊工藝，開發(fā)各種高性能復合性填料[10]，使得熱反射隔熱涂料效果更好。

5.3.2 環(huán)保性

人類與環(huán)境的協(xié)調共存是當今發(fā)展的主題，社會發(fā)展要求人類活動對環(huán)境的負面影響越小越好。然而傳統(tǒng)的涂料多為溶劑型，其中含有大量的有機溶劑，使用時還常加入適當有機溶劑進行稀釋，這些溶劑在施工過程中難以控制用量，施工難度較大，之后揮發(fā)到大氣中，不僅危害人體健康，而且污染環(huán)境。因此，水性熱反射隔熱涂料、無溶劑型熱反射隔熱涂料成為這一領域發(fā)展的大勢所趨[11]。水性涂料的原理是以水溶性樹脂為基料，在施工過程中以水為稀釋劑，這可消除施工時的火災潛在危險，降低對環(huán)境的污染，稱得上是“環(huán)境友好型”涂料。

5.3.3 智能性

另外，熱反射隔熱涂料還可向智能化發(fā)展，通過賦予其生命的“活性”，能夠擁有感知與調節(jié)的能力。原材料的選擇可使用相變材料，是一類可以在一定溫度區(qū)間內實現物質狀態(tài)的變化，通過能量的吸收或釋放，來維持相變材料和周圍環(huán)境或物質的溫度恒定。相變材料的極大亮點在于能根據環(huán)境溫度自動調節(jié)，具有降低能耗的良好效果，發(fā)展前景廣闊。

6 結束語

隨著世界各國對能源與資源的普遍重視，強調環(huán)境和發(fā)展的統(tǒng)一結合，熱反射隔熱涂料必將在建筑、化工等行業(yè)占有一席之地。因此，作為一種符合節(jié)能要求的環(huán)保友好型材料，熱反射隔熱涂料前景十分廣闊，應加大研發(fā)力度，將對其的進一步研究推向全新的高度。

參考文獻

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[11]邢少青.熱反射隔熱涂料的研究[J].廣東建材，2011，27（6）：131-132.