孫榮龍　周龍　包丞玉　劉樂婧　王堯

摘 要：在建筑工程、石油化學(xué)工業(yè)、運(yùn)輸儲存行業(yè)以及國防軍事工業(yè)等領(lǐng)域，需要采取措施降低太陽能輻射的負(fù)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(diǎn)、作用機(jī)理、組成及其與性能的關(guān)系等方面進(jìn)行簡要說明，并對目前的研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢做了相關(guān)綜述?？梢灶A(yù)期，作為節(jié)能材料的熱反射隔熱涂料將會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

關(guān)鍵詞：熱反射隔熱涂料；太陽能；作用機(jī)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(chǔ)，然而強(qiáng)烈的太陽輻射在給人類的工業(yè)生產(chǎn)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(dá)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(yīng)提高了物體內(nèi)部的溫度，增加了建筑工程室內(nèi)空調(diào)的環(huán)境負(fù)荷，而且存在一些安全隱患，如石油化學(xué)工業(yè)、運(yùn)輸儲存行業(yè)生產(chǎn)中，許多露天的反應(yīng)裝置潛在爆炸危險(xiǎn)。隨著能源政策的調(diào)整與低碳經(jīng)濟(jì)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(yīng)運(yùn)而生的。

1 熱反射隔熱涂料的特點(diǎn)

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(chǎn)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(dāng)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(dá)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(nèi)等的溫度，改善了環(huán)境的舒適度，減少了夏季空調(diào)等制冷設(shè)備在高溫條件下或長期經(jīng)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(qiáng)，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(fù)雜工程的施工，避免了其他隔熱材料施工方面的缺點(diǎn)。

2 熱反射隔熱涂料的作用機(jī)理

2.1 太陽輻射光譜

任何物質(zhì)均具有反射或吸收一定波長太陽光的性能。事實(shí)上，某些物質(zhì)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(zhì)一般為混凝土、金屬等材料，故認(rèn)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(nèi)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(jié)構(gòu)[4]

RTIC涂層結(jié)構(gòu)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(nèi)，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(xué)性能優(yōu)良。

2.3 作用機(jī)理

可以認(rèn)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(cè)。再者，從結(jié)構(gòu)中的隔熱層說明，內(nèi)有巨量空心微球，其絕對體積比例大導(dǎo)熱系數(shù)極小，進(jìn)而影響涂層的導(dǎo)熱系數(shù)，則阻止了熱量在物體內(nèi)部的傳遞，伴隨著反射的進(jìn)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(nèi)，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(jī)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(zhì)填充內(nèi)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(xiàn)起到不可忽視的作用。

3.1 基料與性能的關(guān)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(zhì)結(jié)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(zhì)上?；蠈τ谔盍蟻砜醇窗l(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(jī)硅改性丙烯酸樹脂、有機(jī)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(tuán)，使得樹脂對太陽輻射的吸收達(dá)到最低。需要說明的是有機(jī)硅改性丙烯酸樹脂、有機(jī)硅改性醇酸樹脂，雖然這兩類合成樹脂的折光指數(shù)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(shí)際應(yīng)用過程中，為降低結(jié)構(gòu)中吸熱基團(tuán)的影響，通過改性手段以Si-O基團(tuán)代替原分子主鏈含有的-C-O-C吸熱基團(tuán)以降低對太陽能量的吸收，且硅氧骨架結(jié)構(gòu)形成的涂層透氣性好，其基團(tuán)在界面定向排列與基質(zhì)硅酸鹽類材料可交聯(lián)形成化學(xué)鍵，因此大大地改善了涂層與基質(zhì)之間的粘結(jié)，從而提高了涂層的附著力。由于熱反射隔熱涂料主要應(yīng)用于戶外建筑物的外墻和屋頂，以及工業(yè)設(shè)備等的外表面，需長期經(jīng)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(chǎn)生的應(yīng)力.同時具備彌補(bǔ)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(xué)性強(qiáng)、干燥快等特點(diǎn)，可以廣泛用作多種場合的涂料基料。

3.2 填料與性能的關(guān)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(xiàn)起到關(guān)鍵的作用。

3.2.1 顏填料與性能的關(guān)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(dǎo)熱系數(shù)的影響，大部分屬于電解質(zhì)，為了強(qiáng)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(chǔ)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(dǎo)熱性能，即使涂層吸收少量的熱會被很好地傳導(dǎo)，長期累積傳導(dǎo)的熱量不利于隔熱。

對于顏填料的基本要求即該物質(zhì)需在可見光和近紅外光的波長范圍內(nèi)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(dāng)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(shù)較高，與其它填料有很好的相容性，并在大氣窗口有強(qiáng)烈輻射現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)反射隔熱降溫的目的。從這點(diǎn)來看，顏填料對應(yīng)于RTIC涂層結(jié)構(gòu)的熱反射涂層，其作用側(cè)重以反射方式來阻隔熱量降低內(nèi)部溫度。其他物質(zhì)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(guān)系

為了獲得優(yōu)異的隔熱性能，必須選擇具有輕質(zhì)、低導(dǎo)熱系數(shù)、高球形率、穩(wěn)定物理化學(xué)性質(zhì)的空心物質(zhì)，來用作熱反射隔熱涂料填料?？招奈⒅槭墙晷屡d起來的一種用途廣泛、滿足以上特點(diǎn)的最佳材料。

空心微珠的主要化學(xué)成分是硼硅酸鹽，粒徑在10～250μm，壁厚為1～2μm，具有圓形微觀結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)使得涂層能夠最大程度地阻隔熱量的傳遞，此點(diǎn)概念與RTIC涂層結(jié)構(gòu)的隔熱層相照應(yīng)，其隔熱性能優(yōu)劣與自身結(jié)構(gòu)、分布狀態(tài)、粒徑大小有著密切的關(guān)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(nèi)存在大量間隙，不利于熱量的阻隔，故實(shí)際情況下多采用多種粒徑空心微珠復(fù)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(jīng)濟(jì)效益，而且改善了涂料的力學(xué)性能、滲透性能、光澤度及流平性。

空心微珠被廣泛應(yīng)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(lǐng)域，獲得開放的展示平臺。

3.3 助劑與性能的關(guān)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(zhì)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(jī)理從本質(zhì)看為表面活性劑的范疇，與表面張力等概念相關(guān)。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(zhì)形成的薄層中，依附其不相容性與該系統(tǒng)反應(yīng)，降低活性物質(zhì)表面張力，從而破壞薄層的穩(wěn)定性，達(dá)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(dú)特的作用，根據(jù)需求添加該物質(zhì)，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(fù)雜的問題[7]。目前，國內(nèi)已公布的關(guān)于熱反射隔熱涂料性能測試標(biāo)準(zhǔn)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(shù)規(guī)范》，然而，至今國家尚未規(guī)定此類產(chǎn)品的降溫性能測試通用標(biāo)準(zhǔn)，并且生產(chǎn)廠家所開發(fā)的產(chǎn)品測試方法不一，難以對不同的材料降溫性能進(jìn)行縱向?qū)Ρ?。盡管如此，在實(shí)際的應(yīng)用中，可通過對已有的涂料標(biāo)準(zhǔn)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(jù)美國軍方標(biāo)準(zhǔn)（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(shè)部的最新標(biāo)準(zhǔn)（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(jìn)行；漆膜柔韌性按照GBl731/93《漆膜柔韌性測定法》進(jìn)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(jìn)行；涂料固含量按照GB/T1725-1979《涂料固含量的測定方法》進(jìn)行；涂料干燥時間按照GB/T1728-1979《涂膜、膩?zhàn)痈稍飼r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(jìn)行。

5 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

5.1 國外的研究進(jìn)展

在國外發(fā)達(dá)地區(qū)，關(guān)于熱反射隔熱涂料的研究報(bào)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(shù)進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，有反射涂層的測試室室內(nèi)溫度明顯比未涂反射層的測試室室內(nèi)溫度低。而涂料領(lǐng)域的代表需提到美國盾牌節(jié)能涂料，主要應(yīng)用于航天飛機(jī)隔熱方面，涂料中含有極細(xì)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(xiàng)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(gòu)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(jìn)行了評估[8]。

此外，意大利等國家均投入巨資進(jìn)行熱反射隔熱涂料的研究，并開始產(chǎn)品化。美國ASTM隔熱委員會C16還制定了C148標(biāo)準(zhǔn)，對熱反射隔熱涂料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、測試方法作出了明確規(guī)定，標(biāo)志著“熱反射隔熱涂料”已正式被美國接受并規(guī)定應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域，如建筑外墻、鋼結(jié)構(gòu)等。

5.2 國內(nèi)的研究進(jìn)展

自20世紀(jì)90年代起，隨著資源與能源危機(jī)的加劇，考慮到經(jīng)濟(jì)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(nèi)研究雖然起步較晚，但由于不少高等學(xué)府及科研單位積極從事此類研究，因此，在機(jī)理研究、品種開發(fā)及工程應(yīng)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(nèi)容不僅局限于建筑外墻、工業(yè)儲存等，已擴(kuò)展到國防軍事領(lǐng)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(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用方面，北京京安固特化工有限責(zé)任公司研制生產(chǎn)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(dá)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(qiáng)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(jīng)濟(jì)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(lǐng)域的主流，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益與社會效益。經(jīng)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(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?？梢灶A(yù)計(jì)，未來的熱反射隔熱涂料有以下幾種發(fā)展趨勢：復(fù)合性、環(huán)保性、智能性。

5.3.1 復(fù)合性

鑒于現(xiàn)使用的熱反射隔熱涂料的填料組分單一，可對此作出改進(jìn)，促使其朝著復(fù)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(jìn)而對單一填料的性能達(dá)到更深刻的認(rèn)識層面，然后通過特殊工藝，開發(fā)各種高性能復(fù)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(diào)共存是當(dāng)今發(fā)展的主題，社會發(fā)展要求人類活動對環(huán)境的負(fù)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(jī)溶劑，使用時還常加入適當(dāng)有機(jī)溶劑進(jìn)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(lǐng)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(zāi)潛在危險(xiǎn)，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(diào)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(nèi)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)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(zhì)的溫度恒定。相變材料的極大亮點(diǎn)在于能根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)，具有降低能耗的良好效果，發(fā)展前景廣闊。

6 結(jié)束語

隨著世界各國對能源與資源的普遍重視，強(qiáng)調(diào)環(huán)境和發(fā)展的統(tǒng)一結(jié)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(yīng)加大研發(fā)力度，將對其的進(jìn)一步研究推向全新的高度。

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在國外發(fā)達(dá)地區(qū)，關(guān)于熱反射隔熱涂料的研究報(bào)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(shù)進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，有反射涂層的測試室室內(nèi)溫度明顯比未涂反射層的測試室室內(nèi)溫度低。而涂料領(lǐng)域的代表需提到美國盾牌節(jié)能涂料，主要應(yīng)用于航天飛機(jī)隔熱方面，涂料中含有極細(xì)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(xiàng)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(gòu)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(jìn)行了評估[8]。

此外，意大利等國家均投入巨資進(jìn)行熱反射隔熱涂料的研究，并開始產(chǎn)品化。美國ASTM隔熱委員會C16還制定了C148標(biāo)準(zhǔn)，對熱反射隔熱涂料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、測試方法作出了明確規(guī)定，標(biāo)志著“熱反射隔熱涂料”已正式被美國接受并規(guī)定應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域，如建筑外墻、鋼結(jié)構(gòu)等。

5.2 國內(nèi)的研究進(jìn)展

自20世紀(jì)90年代起，隨著資源與能源危機(jī)的加劇，考慮到經(jīng)濟(jì)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(nèi)研究雖然起步較晚，但由于不少高等學(xué)府及科研單位積極從事此類研究，因此，在機(jī)理研究、品種開發(fā)及工程應(yīng)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(nèi)容不僅局限于建筑外墻、工業(yè)儲存等，已擴(kuò)展到國防軍事領(lǐng)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(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用方面，北京京安固特化工有限責(zé)任公司研制生產(chǎn)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(dá)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(qiáng)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(jīng)濟(jì)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(lǐng)域的主流，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益與社會效益。經(jīng)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(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?？梢灶A(yù)計(jì)，未來的熱反射隔熱涂料有以下幾種發(fā)展趨勢：復(fù)合性、環(huán)保性、智能性。

5.3.1 復(fù)合性

鑒于現(xiàn)使用的熱反射隔熱涂料的填料組分單一，可對此作出改進(jìn)，促使其朝著復(fù)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(jìn)而對單一填料的性能達(dá)到更深刻的認(rèn)識層面，然后通過特殊工藝，開發(fā)各種高性能復(fù)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(diào)共存是當(dāng)今發(fā)展的主題，社會發(fā)展要求人類活動對環(huán)境的負(fù)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(jī)溶劑，使用時還常加入適當(dāng)有機(jī)溶劑進(jìn)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(lǐng)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(zāi)潛在危險(xiǎn)，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(diào)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(nèi)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)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(zhì)的溫度恒定。相變材料的極大亮點(diǎn)在于能根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)，具有降低能耗的良好效果，發(fā)展前景廣闊。

6 結(jié)束語

隨著世界各國對能源與資源的普遍重視，強(qiáng)調(diào)環(huán)境和發(fā)展的統(tǒng)一結(jié)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(yīng)加大研發(fā)力度，將對其的進(jìn)一步研究推向全新的高度。

參考文獻(xiàn)

[1]曾軍.熱反射涂料[P].中國.CN02100832.9，1997（0426）.

[2]孫明杰.太陽熱反射隔熱涂料的研究[D].北京：北京化工大學(xué)，2010，9.

[3]Michael Grafe，Alan Grafe，Martin Sheeran. Thermally Reflective Substrate Coating and Method for Making and Applying Same[P]. US Pat6391143 BI，2002.

[4]馬建春，胡家暉.熱反射隔熱涂料和相變涂料研究及應(yīng)用[A].第2屆特種涂料發(fā)展與應(yīng)用技術(shù)研討會[C].2009，4.

[5]朱姝，黃之祥.水性工業(yè)涂料助劑的功能與應(yīng)用[J].涂料工業(yè)，1999（8）：33-35.

[6]林宣益.水涂料用助劑[J].涂料工業(yè)，2006（10）：36-42.

[7]胡家暉，胡傳 .熱反射隔熱涂料研究及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].節(jié)能與環(huán)保，2009（1）：34-37.

[8]鄒戰(zhàn)軍.建筑隔熱涂料綜述[J].廣州化工，2010，37（8）：34-37.

[9]胡傳 ，孟輝.熱反射隔熱防腐蝕涂層的現(xiàn)狀及其應(yīng)用[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2005，22（3）：20-24.

[10]徐永祥，李運(yùn)德，師華，等.太陽熱反射隔熱涂料研究進(jìn)展[J].涂料工業(yè)，2010，40（1）：70-74.

[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(dá)地區(qū)，關(guān)于熱反射隔熱涂料的研究報(bào)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(shù)進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，有反射涂層的測試室室內(nèi)溫度明顯比未涂反射層的測試室室內(nèi)溫度低。而涂料領(lǐng)域的代表需提到美國盾牌節(jié)能涂料，主要應(yīng)用于航天飛機(jī)隔熱方面，涂料中含有極細(xì)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(xiàng)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(gòu)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(jìn)行了評估[8]。

此外，意大利等國家均投入巨資進(jìn)行熱反射隔熱涂料的研究，并開始產(chǎn)品化。美國ASTM隔熱委員會C16還制定了C148標(biāo)準(zhǔn)，對熱反射隔熱涂料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、測試方法作出了明確規(guī)定，標(biāo)志著“熱反射隔熱涂料”已正式被美國接受并規(guī)定應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域，如建筑外墻、鋼結(jié)構(gòu)等。

5.2 國內(nèi)的研究進(jìn)展

自20世紀(jì)90年代起，隨著資源與能源危機(jī)的加劇，考慮到經(jīng)濟(jì)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(nèi)研究雖然起步較晚，但由于不少高等學(xué)府及科研單位積極從事此類研究，因此，在機(jī)理研究、品種開發(fā)及工程應(yīng)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(nèi)容不僅局限于建筑外墻、工業(yè)儲存等，已擴(kuò)展到國防軍事領(lǐng)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(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用方面，北京京安固特化工有限責(zé)任公司研制生產(chǎn)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(dá)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(qiáng)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(jīng)濟(jì)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(lǐng)域的主流，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益與社會效益。經(jīng)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(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。可以預(yù)計(jì)，未來的熱反射隔熱涂料有以下幾種發(fā)展趨勢：復(fù)合性、環(huán)保性、智能性。

5.3.1 復(fù)合性

鑒于現(xiàn)使用的熱反射隔熱涂料的填料組分單一，可對此作出改進(jìn)，促使其朝著復(fù)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(jìn)而對單一填料的性能達(dá)到更深刻的認(rèn)識層面，然后通過特殊工藝，開發(fā)各種高性能復(fù)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(diào)共存是當(dāng)今發(fā)展的主題，社會發(fā)展要求人類活動對環(huán)境的負(fù)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(jī)溶劑，使用時還常加入適當(dāng)有機(jī)溶劑進(jìn)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(lǐng)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(zāi)潛在危險(xiǎn)，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(diào)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(nèi)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)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(zhì)的溫度恒定。相變材料的極大亮點(diǎn)在于能根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)，具有降低能耗的良好效果，發(fā)展前景廣闊。

6 結(jié)束語

隨著世界各國對能源與資源的普遍重視，強(qiáng)調(diào)環(huán)境和發(fā)展的統(tǒng)一結(jié)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(yīng)加大研發(fā)力度，將對其的進(jìn)一步研究推向全新的高度。

參考文獻(xiàn)

[1]曾軍.熱反射涂料[P].中國.CN02100832.9，1997（0426）.

[2]孫明杰.太陽熱反射隔熱涂料的研究[D].北京：北京化工大學(xué)，2010，9.

[3]Michael Grafe，Alan Grafe，Martin Sheeran. Thermally Reflective Substrate Coating and Method for Making and Applying Same[P]. US Pat6391143 BI，2002.

[4]馬建春，胡家暉.熱反射隔熱涂料和相變涂料研究及應(yīng)用[A].第2屆特種涂料發(fā)展與應(yīng)用技術(shù)研討會[C].2009，4.

[5]朱姝，黃之祥.水性工業(yè)涂料助劑的功能與應(yīng)用[J].涂料工業(yè)，1999（8）：33-35.

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[7]胡家暉，胡傳 .熱反射隔熱涂料研究及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].節(jié)能與環(huán)保，2009（1）：34-37.

[8]鄒戰(zhàn)軍.建筑隔熱涂料綜述[J].廣州化工，2010，37（8）：34-37.

[9]胡傳 ，孟輝.熱反射隔熱防腐蝕涂層的現(xiàn)狀及其應(yīng)用[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2005，22（3）：20-24.

[10]徐永祥，李運(yùn)德，師華，等.太陽熱反射隔熱涂料研究進(jìn)展[J].涂料工業(yè)，2010，40（1）：70-74.

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