多色彩建筑外墙反射隔热涂料技术优化研究

多色彩建筑外墙反射隔热涂料技术优化研究

发表时间：2019-01-02T16:31:14.433Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第29期作者：王茂超1 崔会敏2

[导读] 外墙保温隔热技术是建筑节能的重要技术领域，其地方标准对于促进我省外墙保温隔热应用技术的发展、应用和保证工程质量都有着非常重要的意义。

1山东诚信工程建设监理有限公司山东济南 250102；2山东电力工程咨询院有限公司山东济南 250013

摘要：多色彩水性反射隔热涂料作为一种新型节能材料，可广泛用于建筑物、石油化工设备等上，它能有效的反射、阻隔、辐射太阳光的能量，明显降低被涂料物温度，既改善了工作环境又节约了大量的能源。本文通过控制合适的工艺条件，将红外反射颜料、SiO2气凝胶二种特殊材料应用于涂料，得到具有高太阳反射比、近红外反射比、半球发射率和低导热系数的多色彩水性反射隔热涂料。

关键词：多色彩建筑外墙；反射隔热；涂料技术

引言

外墙保温隔热技术是建筑节能的重要技术领域，其地方标准对于促进我省外墙保温隔热应用技术的发展、应用和保证工程质量都有着非常重要的意义。我省近年来在这方面也做了很多工作。本文回顾近年来我国这方面的工作情况。

1、我国建筑反射隔热涂料的发展

除了军事及航天工程的应用外，我国反射隔热涂料的应用是在20世纪末从石油、液化天然气的金属储罐和输油管道等化工领域中的应用开始的，在取得成功后引起建筑业界人士的关注并于21世纪初开始在夏热冬暖地区的建筑屋面、外墙面和建材制品上得到应用，虽然取得明显的反射隔热效果，但应用量不大，其应用并未受到重视。2006年，国家开始强制实施建筑节能以后，由于建筑反射隔热涂料能够满足建筑节能的部分要求，其应用出现了新局面：应用区域扩宽、应用量增大、应用技术受到重视、应用水平不断提高、相关技术标准陆续颁布实施、产品品种增多。迄今为止，该涂料已成为夏热冬暖和夏热冬冷地区一种重要的建筑节能技术。

随着应用需求的增长和涂料生产技术的进步以及原材料的发展，出现了诸如透明型反射隔热涂料、高装饰性（非均质）反射隔热涂料、高性能反射隔热涂料等新品种。透明型反射隔热涂料是基于纳米半导体材料［如氧化铟锡（ITO）、氧化锡锑（ATO）、氧化铝锌（AZO）等］对太阳光谱具有理想的选择性，即对红外光的反射性很强，而在可见光区透过率高的特性，使得涂膜能够反射红外线而阻隔热量传递，并使紫外线透过涂膜，因而具有透明和隔热的双重功能。这类涂料既可以应用于玻璃表面制成反射隔热型节能玻璃，也可以和外墙涂料一起应用于外墙面砖表面。该类涂料扩展了建筑反射隔热涂料的应用范围，也为建筑节能提供了重要的技术措施。

2、实验

2.1、主要原材料及仪器

主要原材料：SiO2气凝胶（浆）、稳定剂、ALTIRISR红外反射颜料、钛白粉、填料、水性乳液、成膜助剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、稳定剂、去离子水、色浆等。主要实验仪器：高剪切均质机、多功能高速分散机、线棒涂布器、导热系数测定仪、Cary-5000紫外可见近红外分光光度计等。

2.2、涂料的制备

制备气凝胶浆：将分散剂、去离子水、SiO2气凝胶和稳定剂等原料分别加入容器，按特定的工艺要求，经高剪切均质机分散，制得SiO2气凝胶含量为15～30%的浆料。配制涂料：在现有水性建筑涂料的生产设备工艺上，首先加入水、润湿剂、分散剂、增稠剂、消泡剂等助剂，低速分散，加入钛白粉、ALTIRISR红外反射颜料、填料等粉料后，进行高速分散，至细度达到要求。然后在中速搅拌下加入水性乳液、气凝胶浆、成膜助剂等剩余原料，搅拌至均匀状态即可。最后加入普通色浆，得到不同颜色的水性反射隔热涂料。

3、结果与讨论

3.1、反射隔热原理

物体外表面接受太阳辐射光谱按照波长分为紫外区、可见光区、红外光区三个光谱区，在波长400~2500nm中的见光区和近红外光区分别集中了43%、52%的太阳辐射能量。如涂料在该波段范围内对太阳辐射的反射率越高，涂层的隔热保温效果就越好。为了使彩色表面能够在太阳光下保持凉爽，对太阳光谱中产热最多的不可见近红外光的反射变为至关重要，所以采用具有红外反射性能的颜料———ALTIRISR红外反射隔热钛白粉颜料，即二氧化钛经过特殊的结晶改良和包覆处理、控制晶体粒径大小，以最大限度的反射太阳光谱的近红外部分，并具有极高的耐候性。SiO2气凝胶具有高比表面积、高孔隙率、低密度的特殊结构，能很好抑制对流、辐射、热传导三种热传导的途径，成为目前世界上热导率[0.013w/（m·K）]最低、隔热性能最好的固体材料，加入SiO2气凝胶的隔热涂料具有很好应用价值。

3.2、ALTIRISRW400在高明度涂料（L*＞80）中的反射表现

在白色/高明度反射隔热涂料中，ALTIRISRW400含量为5~10%、普通金红型钛白含量为10~20%；试验结果表明：①反射隔热涂料的半球发射率、太阳光反射比和近红外反射比均能达到标准要求，而普通外墙涂料未达标，其反射隔热性能差；②ALTIRISRW400颜料的冲淡力约为普通钛白的90%，提高涂层对红外线的反射，同时可提高一定的遮盖能力，特别适用于白色、浅色，或可用于高耐候需求的涂料。

3.3、ALTIRISR550在中明度涂料（0.40﹤L*﹤0.80）中的反射表现

在中明度反射隔热涂料中，ALTIRISR550含量为5~18%、普通金红型钛白含量为0~10%；在普通外墙涂料中不加红外反射隔热钛白粉，试验结果表明：①反射隔热涂料的半球发射率、太阳光反射比和近红外反射比均能达到标准要求，而普通外墙涂料未达标；

②ALTIRISR550颜料的冲淡力约为普通钛白粉的50%，具有优异的红外反射性能并具有一定的可见光反射率，适用于中等明度的涂料；③在配色时，AL－TIRISR550颜料可取代普通钛白粉，适当减少配方中有色颜料的添加量。

3.4、SiO2气凝胶在隔热涂料中的性能影响

试验结果表明：随SiO2气凝胶含量的增加不断增加，涂料的导热系数逐渐减小，隔热性能逐步增强。①从2~3.5%处，从0.68W/（m·K）下降到0.03W/（m·K），热导率下降速度加快。二氧化硅气凝胶在涂料内部均匀分散时，隔热涂料热导率随气凝胶含量增大时而