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摘要：基于國家對節能環保型綠色建材的大力推廣，建筑反射隔熱涂料的應用越來越廣泛，但是目前市場上的反射隔熱涂料性能和質量參差不齊，對行業的健康發展造成了很大的負面影響。因此，本文結合我們的研究內容對影響反射隔熱涂料性能和質量的因素進行了總結分析，以期對反射隔熱涂料行業的進步有所幫助。
關鍵字：反射隔熱；空心玻璃微珠；納米ATO
Key words: energy conservation coatings,reflecting insulated coatings, cool roof, interior wall heat preservation coatings, transparent glass insulated coatings
       能源的不可再生性使其成為影響世界發展的重要問題，而建筑住房的不斷增多使得節能材料在建筑行業的運用日益廣泛。尤其是在我國，建筑物大多都是高能耗非節能型建筑，單位建筑面積能耗大概占發達國家單位建筑能耗的3倍左右，這給我國的經濟持續健康穩定發展帶來很大的制約。因此，2013年國務院發布《綠色建筑行動方案》，要求切實抓好新建建筑節能工作，大力推進既有建筑節能改造，開展城鎮供熱系統改造，推進可再生能源建筑規�；瘧�用，加強公共建筑節能管理，加快綠色建筑相關技術研發推廣，大力發展綠色建材；并且我國在“十二五”綠色建筑和綠色生態城區發展規劃中明確提出推動綠色建筑發展，黨政機關、大型公共場所2014年起率先執行綠色建筑標準，并引導商業房地產開發企業建設綠色住宅小區，同時加快既有建筑節能改造。建筑反射隔熱涂料作為一種使用方便、價格實惠、節能高效的綠色建材，近年來越來越廣泛地被運用在綠色節能建筑中。
       建筑反射隔熱涂料主要通過提高漆膜的太陽光反射比、增大涂層的熱阻以及提高涂層的紅外輻射率等途徑來降低建筑物內外表面及內部的溫度，從而減低空調、風扇等制冷設備的使用，節約能耗。因此，理想的建筑反射隔熱涂料必須滿足以下條件：（1）除隔熱性能以外的其他性能滿足并優于傳統外墻涂料；（2)在200nm至2500nm波長范圍內的，對可見光和近紅外光有較好的反射比；（3）涂層的導熱系數必須較低；（ 4）在8μm至13.5μm遠紅外波段內具有較高的輻射率。
       本文主要是對我們近年來在建筑反射隔熱領域的研究成果進行一定的總結，概括出影響反射隔熱涂料性能和質量的因素，以期能夠對于反射隔熱涂料性能和質量的提高有一定的參考價值。
1　樹脂種類對于反射隔熱涂料性能影響
       對于反射隔熱涂料用乳液（樹脂），首先必須滿足對太陽光的吸收率盡可能小。表1列出了幾種涂層的太陽光熱吸收率，我們可以發現，在使用TiO2顏料基礎上，各種樹脂的吸收率差別不大，并且各種樹脂的折光指數都在1.45-1.5之間，差別很小。因此，我們可以認為樹脂的種類對于反射隔熱涂料的熱反射性能影響很小。
表1 幾種涂層的太陽熱吸收率
 
       另一方面，反射隔熱涂料作為一種功能性的外墻涂料，其樹脂的種類對于涂層的耐候性、耐沾污性、熱反射性能的穩定性及涂層的使用壽命存在決定性的影響。在常用樹脂中，環氧樹脂因它的苯環基團和環氧基團易致黃變而很少用于外墻涂料，有機硅樹脂和聚氨酯樹脂由于價格較高同樣未能成為外墻隔熱涂料的最佳選擇。因此，我們在文獻1中選擇了四種不同的丙烯酸類樹脂，考察了不同丙烯酸類樹脂對于漆膜性能的影響，結果如表2所示。
表2 不同丙烯酸類樹脂對于漆膜性能的影響
 
       由表2測試結果可以看出，苯丙乳液B和彈性乳液D制成的漆膜經600h紫外加速老化儀照射后出現輕微黃變，且彈性乳液D的硬度較低，耐沾污性能差硅，丙乳液C 的附著力較差；純丙乳液A 具有較高的硬度和優異的附著力，制成的漆膜耐沾污性能最好。因此，選擇純丙乳液A作為反射隔熱涂料的樹脂是最優的選擇。
2　顏填料種類對反射隔熱涂料性能影響
       顏填料種類對于反射隔熱涂料的性能具有很大的影響，尤其是熱反射性能，并且顏填料對涂層熱反射性能的影響一直是反射隔熱涂料領域研究的重點。經過研究發現高折光顏料是反射隔熱涂料配方中不可缺少的顏料，其中，金紅石型鈦白粉以2.80的高折光指數成為了反射隔熱涂料的首選。此外，隔熱功能填料在反射隔熱涂料配方中也有非常重要的意義，近年來，隔熱功能填料取得了很大的進展，從幾年前的空心玻璃微珠占統治地位逐漸呈現出各類反射隔熱粉、空心玻璃微珠、輻射粉體、納米粒子等功能填料競相發展的格局。
2.1　普通隔熱功能填料對反射隔熱涂料性能影響
2.1.1 空心玻璃微珠種類和用量對反射隔熱涂料隔熱性能影響
       在含空心玻璃微珠的反射隔熱體系中，空心玻璃微珠種類對于隔熱涂料的隔熱效果具有很大的影響，本實驗室分別選擇了粒徑不同的空心玻璃微珠K1和S38，比較了采用二者制備的隔熱涂料隔熱效果，結果如圖1所示。由圖1可知，粒徑更大的K1制備的隔熱涂料隔熱效果更好，這是因為單位體積內由粒徑更大的空心玻璃微珠制備的涂層具有更多的空氣腔，涂層的導熱系數更小。
2.2 體質顏料對反射隔熱涂料性能影響
       絹云母廣泛應用于涂料工業中，它能夠作為體質填料增加漆膜的豐滿度，能夠防止紫外線穿透而改變涂膜的耐候性及耐熱性。絹云母屬于單斜晶系，一軸平行薄片平面，粉體具有一定的厚徑比，易于成有序定向排列，易產生消光效應，可以阻擋可見光，也能屏蔽紫外線和紅外輻射，理論上講還可以阻擋微波。由于絹云母具備良好的光學性能，因此，它對漆膜的反射隔熱能力同樣可以產生一定影響。本實驗室比較過超細硫酸鋇和絹云母的隔熱效果，發現絹云母在一定程度上能夠提高提高涂層的隔熱性能。在文獻2中將絹云母按照質量分數為9.5％、11.5％、13.5％、15.5％、17.5％的比例添加至僅含Ti02的涂料中，分別標為1#一5#，標注普通外墻漆為0#，所得的漆膜隔熱能力如圖3所示。 2.3　納米粒子對反射隔熱涂料性能影響
       具有屏蔽紅外光和紫外線的納米粒子在反射隔熱涂料中具有很好的發展前景，目前已經證明能夠提高反射隔熱涂料隔熱性能的納米粒子包括納米氧化鈦、納米氧化鋯、納米ATO、納米ITO等。本實驗室對這些材料在反射隔熱涂料體系中的應用有過較系統的研究，其中納米ATO的應用最為引人關注。在文獻3中，選用納米ATO粉體作為隔熱填料，并將其制備的納米ATO漿料應用到涂料中，使用自制的仿真涂層反射隔熱測試儀測定其隔熱效果，結果如圖4所示。        由圖4可見，納米ATO漿料在質量分數為10％時，涂層的隔熱效果最優。當納米ATO漿料的質量分數小于10％時，涂層的隔熱性能隨著納米ATO漿料添加量的增加而提高；在超過10％之后，涂層的隔熱性能出現下降趨勢。原因可能是由于ATO粉體本身呈藍灰色，添加到涂層中，必然會對涂層的色澤產生影響。添加量越大，涂層的顏色越偏向于藍黑色。而深色的物質對太陽熱輻射能的吸收能力較強，顏色越深，吸收的熱量越多。因此，ATO粉體自身的近紅外光反射能力會與涂層顏色的熱輻射吸收能力構成競爭效應。當反射能力大于吸收能力時，涂層表現出良好的隔熱效應；當反射能力小于吸收能力時，涂層的隔熱效應開始變差。
3涂料粘度對反射隔熱涂料質量影響
       由于空心玻璃微珠為輕質填料，在以空心玻璃微珠為基礎制備的隔熱涂料在貯存過程中空心玻璃微珠有一定的上浮，導致整個體系的粘度升高及結皮。我們在研究過程中發現通過提高體系粘度，可以有效改善涂料的貯存性能。通過使用增稠劑調節體系粘度，隔熱涂料的貯存性能如表4所示。由表4可見，應用增稠劑調節初始粘度至100KU以上可以有效避免空心微珠上浮，從而獲得穩定的懸浮涂料體系。
表4 粘度對含K1體系穩定性的影響
4 空心玻璃微珠添加工藝對隔熱涂料性能影響
       空心玻璃微珠抗壓強度較低。在高速分散時隨二氧化鈦等顏填料加入，會造成微珠的大面積破碎。如果在涂料制備的最后階段，分次逐步添加，則能夠有效地保護微珠，使其在漆膜中形成緊密的排布層。高速分散后的含空心微珠漆膜與后期低速加入微珠形成漆膜的電鏡照片如圖5、圖6所示。我們同時測定了兩種不同添加工藝涂層的隔熱效果，結果顯示高速分散后的涂層隔熱性能大幅度下降。這主要是因為空心玻璃微珠大量破碎，造成漆膜內反射填料的減少；同時破碎的空心玻璃微珠導熱系數明顯增大，導致漆膜的熱阻減小，隔熱效果變差。       （2）目前市場上反射隔熱粉已經非常普遍，因此，對于反射隔熱粉的應用研究及開發更多性能更好的反射隔熱粉將成為下一階段反射隔熱涂料的研究重點。
      （3）在含空心玻璃微珠的反射隔熱涂料體系中，空心玻璃微珠的種類、用量、添加工藝及體系粘度都對反射隔熱涂料的性能和質量具有一定的影響，應多加注意。
      （4）對于添加納米粒子的反射隔熱涂料體系，尤其是添加納米ATO這類藍灰色的填料，一定要注意納米粒子的添加量及納米粒子的充分分散，否則，不僅不能充分發揮納米粒子的隔熱作用，還有可能對涂料的性能造成負面影響。

參考文獻
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專家介紹：
       陳中華，華南理工大學材料科學與工程學院 教授/博士生導師,中國建筑涂料協會專家組成員，廣州集泰化工有限公司  研發總監，廣東省特種涂料工程技術研究開發中心主任、住房和城鄉建設部全國建筑節能與建設科技推廣服務平臺專家組成員及建筑用反射隔熱涂料技術協作網專家組成員，中國建筑金屬結構協會鋁門窗幕墻委員會專家組成員，廣東省/教育部高性能、環境友好納米復合涂料產學研基地主任，廣州市水性涂料工程技術研究開發中心主任，廣東涂料行業協會副會長，廣東省材料研究學會理事、《涂料工業》、《電鍍與涂飾》及《中國涂料》編委，廣東省涂料產業技術交流中心防腐涂料組組長，廣東省涂料和顏料標準化技術委員會委員。發表學術論文70多篇；申請國家發明專利14項，授權8項；通過了兩項省部級科技成果鑒定，其中“納米復合水性罐內金屬防腐蝕抗靜電涂料”填補了國內空白，達到了國際先進水平。獲得中國石油和化學工業科技進步二等獎一次、中國腐蝕與防護學會科技進步三等獎一次、全國石油和化學工業勞動模范。