隔 热 涂 料 的 研 究 - 中国涂料在线

隔热涂料的研究

一、前言

地球每时每刻都受到太阳的照射，太阳给地球的光和热使万物得以生长和延续。但是现代社会随着地球的不断变暖，过量的太阳热辐射使河湖干涸，土地沙化，危急着人类的生存；强烈的城市热岛效应，让人们忍受着难耐的高温。人们采取种种办法克服着太阳带来的麻烦，但是这些喷淋装置、空调、冷气机和电风扇等降温制冷设备消耗越来越多的能量，目前常用的隔热方法有采用隔热层、金属镀膜和水喷淋降温。以玻璃棉、泡沫塑料组成的隔热层，虽有一定的隔热效果，但是一旦热能传入内部，即使外部温度降低，热能还是困陷其中。如在物体表面度一层金属膜，其隔热效果显著，但是工艺复杂，容易受到工作环境和基材的限制。水喷淋水管的内外壁易锈蚀，循环水的污垢易长藻、长霉，影响生产环境。因此，要选择最简单又经济的方法来降低或防止太阳的红外光强烈辐射所引起的升温，我们认为隔热涂料是最佳选择。

二、试验部分

1 、隔热涂料的原理。

隔热涂料是通过涂料中颜填料的粒子将日光中的红外光辐射（主要热量来源）反射或将吸收的热能辐射外部空间，从而降低自身的温度。将这种涂料涂在被涂装物体的表面，在强烈的太阳热辐射下可以使容器内部的物体的温度保持较稳定的低温，达到隔热效果。

2 、隔热涂料的制备。

由于隔热涂料可应用于房屋、油罐、石油管道等表面，要充分考虑到防腐性、耐磨性等多方面要求，所以需要底漆、中间层、面漆配套使用。底漆采用环氧树脂为基料，增加防腐蚀性能；中间层采用低羟基丙烯酸树脂，加入空心玻璃微珠和较大的片状颜填料，中间层对底漆具有良好的附着力；面漆选用 HPE 树脂为基料，以及高目数的空心玻璃微珠。

3 、样板制备。

将自制隔热涂料喷涂、滚涂或刷涂在马口铁样板上，底漆二道 60～80μm（每道间隔24小时，实干后）→涂中涂一道30～50μm（间隔24小时，实干后）→涂面漆三道80～100μm（每道间隔24小时），测试各项性能。

4 、性能测试。

（ 1 ）常规性能。

容器中的状态分散均匀

漆膜外观平整光滑

固体含量％ 56 ± 2

细度（面漆）μ m ≤ 30

干燥时间 h

表干 0.5

实干 24

铅笔硬度 2H

附着力（划格法）级 1

耐冲击 cm 40

柔韧性 mm 2

耐水性 240h 无变化

耐碱性（ 5 ％ NaOH ） 24h 无变化

耐酸性（ 5 ％ HCl ） 24h 无变化

（ 2 ）隔热效果的测定

由于我国目前隔热涂料尚处于研制开发阶段，因此没有相应的企标或国标，大多参照美军标中所规定的检测方法。 [1] （见图 1 ）

图 1

测定步骤如下：

・将两块喷涂聚氨酯黑漆的样板平放在泡沫上，两块样板相距 5cm ，位于灯泡的下方（由于隔热涂料主要是将日光中的红外光反射，因此我们选用红外灯泡）。

・将 2 块样板在 30 分钟内达到平衡温度 87.8 ℃。

• 温度达到平衡后，换上待测定的自制隔热涂料（白色）样板，自制聚氨酯哑光白漆样板，进行隔热效果比较。

・15 分钟后温度重新达到平衡后，记录样板温度。（见表 1 。）

• 将该数值与美军标所规定的温度－反射率对应值相比较，美军标所确定的样板温度－反射率对应值为：

反射率 / ％样板温度℃

50 67.8

75 61.1

表 1

时间自制隔热涂料自制聚氨酯白漆

黑板温度87.8 87.8

15 分钟后样板温度59.6 75.3

30 分钟后58.4 74.0

60 分钟后58.1 73.8

120 分钟后58.0 73.5

150 分钟后58.6 73.9

150 分钟后58.6 73.9

200 分钟后58.6 73.8

250 分钟后58 73.4

300 分钟后57.7 73.4

350 分钟后57.2 73.2

由上表可看出，该隔热涂料可在 15 分钟内降温 15 ℃，反射率达到75％以上。而且经过长时间的照射也能有效的隔热，温度未上升，隔热效果明显。

三、结果与讨论

1 、颜填料的选择

入射在涂层上的太阳辐射被吸收，透射或反射。由于涂料中存在颜填料，隔热涂料一般不透明，其透射率近似为 0 ，因此通过提高涂层的反射率使涂层表面对能量的吸收较少，这样涂层温度上升的幅度就不高。

涂料中的颜填料主要以散射为主，颜填料的遮盖力越强，其散射太阳光的能力越强。一些颜填料的折射率如表 2 [6] ：

表 2

名称折射率名称折射率

钛白粉 2.76 氧化铝 1.70

氧化铁黄 2.30 碳酸钙 1.58

氧化锌 2.02 二氧化硅 1.55

立德粉 1.84

由上表可看出钛白粉的折射率最大，而且白色对光线产生散射作用最强，因此该涂料以白色为主。

在隔热涂料中添加适当量的空心玻璃微珠，主要利用它的空气层，产生良好的隔热效果，其光反射率为 16 ～ 17％。同时选用较大的片状填料，可使涂层的导热系数降低。

2 、基料的选择。

隔热涂料主要应用场地是在石油储罐、汽车和船舶甲板、仓库或建筑物的屋顶与墙壁上，基料的选择是极为重要：基料的作用是将涂料中的其他成分粘结成一整体，当涂料固化后，附着在基材表面形成均匀、连续、坚韧的保护膜层。它对涂料的粘结强度、干性、耐水性和耐化学性、附着力起决定性作用。

经实验室多次实验，选择环氧树脂作为底漆的基料，羟基丙烯酸树脂作为中间层的基料，选择 HPE 树脂作为

面漆的基料，其综合性能优异，达到设计要求。

四、结论。

1 、本涂料以有机树脂为基料，并加入钛白粉、空心玻璃微珠、助剂制成的隔热涂料，具有生产工艺简单和施工方便的优点。

2 、自制的隔热涂料可在 15 分钟内降温 15 ℃，反射率达到 75% 以上，而且能保持较长时间隔热效果，可以替代传统的隔热降温方法，节约能源，具有好的经济效益和社会效益，有广阔的市场前景。