建筑用红外反射隔热涂料的研究进展

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[2] 曹勇兵,周荣,徐爱军. 建筑用反射隔热涂料的研制 [J]. 上 海建材,2012,( 5) : 25 - 28.
[3] American Cyanamid Company. Infrared reflective coating for visible
light transmitting substrates [P]. US3998752 ( A ) . 1976 - 12
层系统。
光反射比变化率和人工加速老化后总太阳光反射比
Ebara Densen KK 等[8]在聚酯、聚酰胺、聚苯丙 变化率的测试,结果表明,低明度产品在污染后反
咪唑、聚酯 - 酰亚胺中选取几种,添加玻璃微粉、 射率无变化,人工加速老化后反射比变化率为 5% 。
绝缘中空陶瓷微粒、云母等填料,研制出的隔热涂 由此可见,该产品适用于长期暴露在外的建筑、车
涂膜,涂层仅 43 μm 即可反射红外光达 90% ,并达 料的装饰缺陷,又解决了传统彩色建筑涂料的能耗
到防腐涂料的常规标准。 在相变可控工艺方面,国内学者也尝试研究了
智能控温热反射涂料。中山大学[15]发明了一种太阳
节约问题,同时推动染颜料消费走向 “高 端 化”、 “品牌 化 ”[18], 这 一 创 新 性 结 合 具 有 非 常 广 阔 的 发 展前景。
用于建筑、工业、金属等多种材料的表面保护。
度色素,将其添加到原料中,得到红外吸收率低的
还有将隔热填料与涂料助剂相结合制备的添加 深色红外反射涂料,覆盖在建筑、车辆等基材表面 剂,如 Nagashiam Special Paint[6]采用一种特殊的耐 能形成太阳能热屏障,长效地抑制内部环境升温。
热性成 膜 剂, 既 能 代 替 成 膜 助 剂 又 能 起 到 隔 热 作
涂层 ( CARC) ,选 用 改 性 聚 氨 酯 / 聚 烯 烃 共 混 物, 黑颜料可以有效满足工业、建筑、汽车等多种应用
添加 600℃ 煅烧过的金属氧化物、金属鳞片膏,用 领域的不同需求。
粘合剂将其与溶剂组份粘结在一起,形成一种低光
与此同时,亨斯曼公司也涉足了红外反射颜料
泽、高红外区反射率、可见光范围内颜色可控的涂 领域的研究,对新研发的产品进行了污染后总太阳
遇。红外反射隔热涂料是近几年来备受地产商热捧 开始由工业用途向建筑保温方向转变; 90 年代末
的高效节能建材之一,其独特的红外反射能力与优 期,树脂的合成技术、高反射率和发射率颜填料的
异的隔热性能是该领域学者研究的热点课题。
发现速度及检测仪器的精确程度都越来越高,使红
1 红外反射隔热涂料的概况
红外反射隔热涂料通过其填料所具备的材质与 结构的优势,能将一定波长范围内的太阳光辐射反 射和发射到外部空间,从而保持被照射物体不受高 温破坏。早在 20 世纪 90 年代,我国就开始研究应 用于建筑的反射型隔热保温涂料,而且有很多产品 推向市场。为了保证市场的规范化管理,我国建设 部于 2007 年制订了建筑用反射隔热涂料行业标准 JC / T 1040 - 2007,该标准中 规 定 了 太 阳 光 反 射 比 ( 白色) 指标为≥0. 83,半球发射率为 ≥0. 85; 随 后在 2010 年,国 家 颁 布 了 该 行 业 的 新 标 准 GB / T 25261 - 2010[1], 该 标 准 中 规 定 了 太 阳 光 反 射 比 ( 白色) 和半球发射率的指标均为≥0. 80。
论。因此,彩色红外反射隔热涂料的制备是该领域
作为建筑外墙使用的红外反射隔热涂料除了要
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Vol. 51 No. 4
染料与染色 DYESTUFFS AND COLORATION
第 51 卷第 4 期
具备反射隔热能力外,还应具备优异的自洁性、耐 价值。与此同时,纵 观 功 能 染 颜 料 近 二 十 年 的 发 腐蚀性、耐候性等其他性能。廖翌滏等[12]利用含氟 展,早已跳脱出只为织物着色这一传统用途[16],建
热智能 控 温 涂 料,该 涂 料 选 用 HCPE、环 氧 树 脂、 氯化橡胶树脂、醇酸树脂、丙烯酸树脂等作成膜物 质,添加 二 氧 化 钒 等 功 能 颜 填 料, 能 在 ( V1 - xMx) O2 相变温度以上全波段反射红外光,相变温 度以下全波段透射红外光,实现智能控温。
参考文献
[1] 杨少武,刘祥,周基华. 反射隔热功能涂料的研制 [J]. 涂料 技术,2013,( 2) : 19 - 25.
色为主,可以满足工业领域的需求,但无法满足建 果的装置。然而,随着美国军标的废除,国际上一
筑领域装饰的要求,而且,针对该类涂料的行业标 些国家也相继颁布了相关标准,我国虽然有业内标
准,许多国家也只出台了白色反射涂料 的 相 关 标 准,但只针对白色,彩色、深色等多色系反射隔热
准,国际上至今对彩色反射涂料的标准无统一定 涂料还没建立统一标准。
第 51 卷第 4 期 2014 年 8 月 染料与颜料
染料与染色 DYESTUFFS AND COLORATION
建筑用红外反射隔热涂料的研究进展
Vol. 51 No. 4 August 2014
刘歌 ( 沈阳化工研究院有限公司,沈阳 110021)
摘要: 本文详述了红外反射隔热涂料的国内外研究进展,指出了该领域全色系、多功能、智能变色三个研发切入
国外在 20 世纪 50 年代就研制成功了红外反射
项标准的颁布受到高度重视,各地区纷纷出台了多 隔热涂料,并投产使用; 70 年代至 80 年代形成了
条相关政策,甚至对不达标的建筑不予通过审核, 详细的理论描述; 90 年代初期开始开发新型隔热材
这给整个建筑隔热保温产业带来了前所未有的机 料,关于反射型隔热涂料的报道也越来越多,并且
的发展。据统计,每年约 4 万亿的房地产投资,约 突破和进展[2]。
30 亿平方米的竣工建筑面积,使建筑涂料市场需求
强劲。与此同时,我国长期以来鼓励低碳环保、节 2 红外反射隔热涂料国内外进展
能减排,建筑节能标准由过去的 30% 提高到 50% , 2. 1 国外研究进展
北京、上海等部分一线城市要求达到 65% 。由于该
备的涂料涂层的太阳光反射率为 65% ~ 100% ,隔 率和发射率的新型隔热材料,或对现有隔热材料进
热效率高。 2. 1. 4 彩色红外反射隔热涂料
行改性来提高其反射隔热效果。另外,由于该种涂 料的发展时间较短,各项标准还不完善[11],很多研
传统高反射率的反射隔热涂料一般以白色或浅 究大多参考美国军标中的自制测试反射率和隔热效
天飞行器专用的盈速粒、热顿隔热涂料中添加的赛
科莱恩公司的产品为了满足不同客户的需求,
富博隔热剂等均属于此制备方法。
涂布工艺包括单道涂层和双道涂层两种。单道涂层
2. 1. 3 多种树脂作基料
直接添加红外反射颜料,施工简单,但颜色选择范
普通涂料的基料一般选择一种树脂即可满足成 围相对较窄; 双道涂层技术中,底涂添加红外反射
虽然已 经 有 学 者 研 制 出 彩 色 红 外 反 射 隔 热 涂
热添加剂,再将其添加到基料中,制备红外反射隔 料,但由于种种 原 因,鲜 有 能 推 向 市 场 的 成 熟 产 热涂料,如 R. Neil 等[5]用一种隔热材料制成 Ce- 品,大多处于开发阶段,如 Yamada Naofusa 等[10]选
但是,目前我国建筑用红外反射隔热涂料产品
外反射隔热涂料的制备工艺更加完善。随着国内外 对环保节能方面的要求日益严苛,该类型涂料的研 究也越来越受到关注。 2. 1. 1 建筑玻璃涂膜
建筑玻璃的节能是防止室内能量散失的关键问 题之一。最 早 的 单 层 节 能 玻 璃 涂 膜 是 由 Gottfried Haacke 等[3]于 20 世纪 70 年代发明的,通过向锡酸 镉 ( Cd2 SnO4 ) 薄膜中掺杂铜,制备出可反射 0. 6 ~ 1. 5 μm 波长范围内的红外光且透过可见光的建筑玻 璃涂膜。
在近十年期间,我国建筑涂料的市场得益于房 的质量良莠不齐,工艺技术水平仍然处于初级阶
地产这一支柱产业,产量保持飞速增长,占全部涂 段。各机构及高校的研究重点还是停留在反射隔热
料产量的比例常年维持在 30% 左右。我国一直在向 填料的选择和用量以及各原料之间的搭配方面,导
城市化建设进程迈进,这也大力推动了房地产产业 致建筑用红外反射隔热涂料的性能无法取得更大的
硅憎水剂透明涂层作为耐沾污涂层,制备出的红外 筑材料同样需要被提供绚丽多彩的颜色,来满足不
反射 隔 热 涂 料 具 有 优 异 的 自 洁 性,且 反 射 率 达 同层面的消费者。因此,既富有色彩,又具备功能
91% ,半球发射率达 86% ,均超过行业标准,成果 性的染颜料是时候在更宽广的领域应用起来。 已实现产业化。李聚刚等[13]研制出的疏水性非微珠 3. 3 智能变色
20 世纪 90 年代末期,建筑玻璃涂膜工艺多用 双层涂膜方法,底漆反射红外辐射,面漆透射红外 辐射,且在涂层中加入氧化锡水分散体,如 Y Ishihara 等[4]发明的隔热性能良好、透明度高的水性环 保涂层。但由于纳米氧化锡价格昂贵,因此,该种
作者简介: 刘歌 ( 1988 - ) ,女,助理工程师,主要从事功能涂料、 涂料只适用于小面积建筑玻璃涂膜,不太适合作为
近年来,几家擅长制备树脂、色浆的公司欲推
用,再添加透明或半透明空心陶瓷微粒、云母微粉 出多色系红外反射隔热涂料产品。在 2013 年上海举
等,研制出热辐 射 反 射 率 高 达 90% 、发 射 率 高 达 办的涂料展上,科莱恩公司和亨斯曼公司均将新开
94% ,具有优异隔热保温效果的涂料。此外,像航 发的该类产品推向市场。
型建筑反射隔热涂料,具有良好的疏水性,生产工 艺简单,投资成本少,符合建筑反射隔热涂料标准 以及合成树脂外墙涂料优等品标准。张彦军等[14]在
如果能将传统的红外反射隔热涂料与热致变色 或光致变色技术[17]相结合,利用相变储能机理,制 备能根据环境温度、太阳光波长等外部因素自动调
原料中添加了紫外线吸收剂,制备出单一层的致密 节表面颜色的建筑涂层。既弥补了白色反射隔热涂
料具有稳定的热电性能和优良的耐热性。
辆等领域,应用范围广泛。
Kiik 等[9]采用多种丙烯酸类弹性树脂作基料, 2. 2 国内研究进展
陶瓷微珠、CaCO3 、粉煤灰等作为填料,并加入金
国内有关反射隔热涂料的研究起步较晚,目前
属颜料、铝片等改善涂料颜色和光泽度,该专利制 研发工作主要集中在筛选导热系数低、高红外反射
膜需要,但红外反射隔热涂料的基料需要具备较多 填料,面涂添加红外透射颜料,效果受底涂影响较
性能,选择改性后树脂或多种树脂进行物理或化学 大,颜色选择丰富。科莱恩公司将其色浆产品的优
共混可以弥补单一树脂性能上的不足。
势延伸到彩色红外反射涂料中,开发的反射型 Cola-
Shulamit Wasserman 等[7] 发 明 了 一 种 单 层 面 漆 nyl Oxide Black IR 500 水性色浆和透射型有机复合
ramic Sil 32 珠光隔热剂,再添加到马来酸二丁酯 - 用耐候性极佳的树脂作基料,通过颜色原理混配铜
乙酸乙烯共聚物中,形成隔热性能良好的水性反射 铬黑、铁 黑、炭 黑,可 选 红 色、橙 色、黄 色、绿
涂料,该涂料能有效抵抗热负荷,减少热损失,可 色、蓝色和紫色颜料中的两种或多种,组合成低亮
高分子材料等领域的研究工作,E - mail: liuge@ sinochem. com。
建筑、外墙等大面积基材的外保护涂层使用。
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刘歌 建筑用红外反射隔热涂料的研究进展
2014 年 8 月
2. 1. 2 隔热添加剂工艺
需要重点研究的课题。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
很多研究是先选取一种或多种隔热材料制成隔
点,提出彩色及深色建筑涂料市场存在巨大缺口,并认为红外反射隔热填料与红外反射颜料、色浆等技术的结合
是建筑涂料未来的发展趋势。
关键词: 红外; 反射; 隔热; 涂料; 建筑; 彩色
中图分类号: TQ618. 96; TQ618. 97
文献标识码: A
文章编号: 1672 - 1179( 2014) 04 - 30 - 03
3 发展方向
红外反射隔热涂料的基料、颜填料、功能颜填 料、助剂等品种繁多,白色反射隔热涂料的研究成 果相对成熟,市面上已有很多不同类型的产品,要
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