高性能太阳热反射隔热涂料的

广 东 化 工 2012年 第16期
· 186 · 第39卷 总第240期
高性能太阳热反射隔热涂料的研究
朱怀刚
(广州秀珀化工股份有限公司，广东 广州 511495)
[摘 要]介绍了一种高性能太阳热反射隔热涂料的配方、制备工艺、常规性能和热工性能。

阐述了该涂料的隔热机理，并展望了其应用前景。

[关键词]太阳热反射涂料；空心微珠；辐射
[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2012)16-0186-02
Study on Solar-Reflection Thermal Insulating Coatings with High Performance
Zhu Huaigang
(Marketing Department, Guang Zhou Supe Chemical Co., LTD., Guangzhou 511495, China)
Abstract: In the paper, formula, preparation technology, conventional properties and thermal performance of a kind of solar-reflection thermal insulating coating with high performance were introduced. Insulation mechanism of this coating was also stated.
Keywords: solar-reflection thermal insulating coating ；cenosphere ；radiation
为适应建筑业、石油工业、运输业、兵器工业等迅速发展，自20世纪70年代以来，美国、日本、德国等国家开始研究一种以反射太阳光中近红外线为主的太阳热反射涂料，也称被动式降
温涂料。

它不消耗电能却可以降低暴露在太阳光下物体表面的温度，从而阻止热能传导，达到改善环境，节省能源，提高安全性等目的。

文章根据太阳热反射涂料的作用原理，试验研究了一种高性能的太阳热反射隔热涂料。

考察了其常规性能和热工性能，并讨论和展望了其隔热机理和应用前景。

1 实验部分
1.1 原料
弹性丙烯酸乳液，固体含量50 %；空心微珠，美国PQ 公司的Q-CEL 产品；金红石型钛白粉，白度≥95 %；滑石粉和碳酸钙；浅色颜料；其它包括：成膜助剂Texanol 、润湿分散剂、增稠剂、杀菌防霉剂、紫外线吸收剂、提高涂膜耐水性和耐沾污性的有机硅助剂等。

1.2 基础配方
表1 基础配方 Tab.1 Basic formula
原料
质量分数/% 弹性丙烯酸乳液(50 %)
25~30
Texanol 1.5~2
自来水 15~20
Q-CEL 25~35
钛白粉 10~15 颜填料 5~10
增稠剂 0.5~1 其它助剂 1.0~1.6
1.3 制备工艺
由于空心微珠不能承受大的剪切力，所以应当在制漆最后阶段加入，并采用均匀慢速搅拌的工艺。

涂料的制备流程见图1：
图1 太阳热反射隔热涂料制备工艺流程
Fig.1 Technological processes of preparation of solar heat reflective
and insulation coatings
1.4 涂料和涂膜的常规性能
参照合成树脂乳液外墙涂料的主要指标，我们按照GB/T 9756-2001的方法和标准对涂料和涂膜的常规性能作了测试，结果见表2。

由表2可见，该涂料完全达到了合成树脂乳液外墙涂料的常规性能指标要求。

表2 太阳热反射隔热涂料和涂膜的常规性能
Tab.2 Conventional properties of solar heat reflection coating
项目 指标
检测结果 容器中状态 无硬块，搅拌后 呈均匀状态 合格
施工性 刷涂二道无障碍
多道喷(抹)涂无障碍#
低温稳定性 不变质 合格 干燥时间(表干)/h
≤2 1 涂膜外观 正常
合格 对比率(白色)
≥0.93 0.98
耐水性 96 h 无异常 合格 耐碱性 48 h 无异常 合格 耐洗刷性/次
≥2 000
合格 粉化/级96 h 无异常 合格 耐人工气候 老化性/250 h 变色/级
48 h 无异常
合格
涂层耐温变性(5次循环)无异常 合格
注：太阳热反射隔热涂料为粘稠浆体，为保证干燥后涂膜具有良好的隔热
效果，宜采用直接抹涂或适量稀释后高压无气喷涂的方式制板或施工
2 结果与讨论
2.1 隔热机理
我们研制的太阳热反射隔热涂料是将球形空心微珠颗粒填悬
于惰性乳胶基料(水性)中形成的一种高性能、高品质的隔热材料。

该涂料干固成膜后在涂层内形成一道球形空心微珠颗粒组成的近真空腔体群，体积约占整个涂层厚度的50 %以上，形成一道有效的热阻屏障。

涂层表面的热反射率达到60 %~90 %，材料本身的热辐射发射率为90 %左右。

当热入射时，涂层表面将60 %~90 %的热反射回去，涂层本身仅吸收10 %~40 %的热，由于涂层中间近真空腔体群的热阻屏蔽，阻挡了热射线对涂层的穿透，抑制了层内热的物质传导，将吸收的热大部分蓄积在涂层的上部。

由于材料本身能够将层内蓄积的热90 %向涂层外发射散发出去，这样涂层内蓄积的热很小，形成可高达95 %的隔热效果。

太阳热反射隔热涂料的涂层结构与热传导路径如图2所示。

太阳热反射隔热涂料的热工原理可概括为：涂层表面的高热反射、涂层材料的高热辐射、涂层中间的高热屏障、涂层结构的低热蓄积。

“三高一低”的综合热工性能造就了本产品卓越的隔热效果。

[收稿日期] 2012-11-01
[作者简介] 朱怀刚(1976-)，男，江西吉安人，硕士研究生，中级工程师，主要研究方向为涂料化工及其相关。

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图2 太阳热反射隔热涂料的涂层结构与热传导路径 Fig.2 Soating structure and path for heat conduction of solar heat
reflective and insulation coatings
2.2 热工性能测试实例
以下两个例子对太阳热反射隔热涂料热工性能的了解是有帮助的。

2.2.1 实例1
使用两块石板进行试验，一块石板上涂有白色太阳热反射隔热涂料，另一块不涂。

使用一个125 W 的红外线灯泡代替太阳光，距离石板15 cm ，照射25 min ，然后测试两块石板的表面温度和反面温度。

测试结果分别见表3和表4。

表3 红外灯照射下石板表面温度对比结果
Tab.3 Temperature contrast of slabstone surface under infrared lamp ℃
时间/min 太阳热反射涂料 未涂石板 表面温度差
0 22 22 0 5 42 51 9 10 49 60 15 50 64 14 20 52 66 14
25 53 67 14 表4 石板反面温度对比结果
Tab.4 Temperature contrast of slabstone back face ℃
时间/min 太阳热反射涂料 未涂石板 反面温度差
0 22 22 0
5 39 51 12
10 45 60 15
15 45 64 19
20 48 66 18
25 49 67 18 测试结果为：涂有太阳热反射隔热涂料的石板与未涂石板的表面温度差最大为14 ℃，反面温度差最大为19 ℃。

2.2.2 实例2 在下面两栋相同的金属小房中(图3)，其中右边一栋喷涂太阳热反射隔热涂料，左边一栋喷涂另一种反射型隔热涂料，在金属房内房顶下相同的位置分别安装温度计，打开房顶上炽热的红外线灯观测左右房内温度变化的情况。

尽管房顶外表面温度相差不大，但左右房内的温度有不同的差异。

结果如表5所示。

2.3 施工应用 为了确保本产品涂层内部结构的完整性和均匀性，应用时涂层干膜厚度不应低于0.3 mm ，在这一厚度上可以满足大部分场合的隔热和安全防护方面的要求。

如果是应用于保温、保冷或热射线波长较长的环境中，其涂层干膜厚度应相应增加。

目前在实际应用过程中，按“十”字交叉各喷涂一遍的要求，涂层干膜厚度约为0.3~0.5 mm 之间。

图3 两栋相同金属小房
Fig.3 Two small rooms of the same metal
表5 红外灯照射下金属房内温度对比结果
Tab.5 Temperature contrast under infrared lamp in metal room ℃
时间/min 左房内温度 右房内温度 温度差
0 24.4 24.4 0 1 35.0 27.8 7.2
2 46.0 29.4 16.6
3 55.0 31.1 23.9
4 61.1 35.0 26.1
5 65.0 37.2 27.8
6 68.5 41.1 27.4
3 结语
我们自主研制的太阳热反射隔热涂料，不仅能有效地隔热、
节能，而且还有着优良的防水、防潮、防腐蚀、防紫外线老化、
耐酸碱、耐盐雾等性能。

此外，该材料水性环保，对绝大多数基
底衬垫具有极强的附着力，施工简便，使用寿命长等。

可广泛应用于国防、建筑、化工、石油、电力、冶金、船舶、轻纺、储存、交通、航天等行业，有效降低被涂覆物体的表面及内部温度，改善生活工作环境，节省大量空调降温费用和提高安全性。

该产品的研究与应用具有重大的经济效益、环境效益和社会效益。

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(本文文献格式：朱怀刚．高性能太阳热反射隔热涂料的研究[J]．广东化工，2012，39(16)：186-187)。