彩色热反射隔热涂料的研制与性能研究
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空心微珠是近年来出现的一种新型隔热填料，具 有中空、轻质的特点，外观多为球形。和其他形状的填 料相比，空心微珠的表面积体积比最小，吸油量低，可 降低树脂的用量。更重要的是空心微珠具有相互独立 的中空微观结构，能有效阻隔热量传递，具有较高的隔 热性能，是制备反射隔热涂料的常见填料。但空心微 珠粒径多在 40 ～ 60 μm，添加量超过一定比例后会影 响漆膜表面平整度，进而降低漆膜耐沾污性能。
近年来，具有高太阳光反射比的反射隔热涂料成 为建筑节能 系 统 的 研 究 热 点，已 广 泛 应 用 在 建 筑 外
墙、屋顶等 部 位［1］。 辐 射 到 地 球 上 的 太 阳 光 由 紫 外 光、可 见 光 和 近 红 外 光 组 成，辐 射 能 最 高 可 达
作者简介: 孙顺杰( 1977—) ，男，工程师，主要从事建筑涂料、地坪涂料和混凝土防护产品的研究和检测。
18
专业家具漆：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓａｎｓｅｎｐａｉｎｔ．ｎｅｔ
孙顺杰等： 彩色热反射隔热涂料的研制与性能研究
1. 4 助剂的选择
公司； 隔热温差测试仪： 自制。
热反射隔热涂料所用助剂与普通外墙涂料基本 2. 2 测试方法
相似。由于彩色热反射隔热涂料需添加色浆，因此需 要在涂料中添加润湿剂和分散剂，以提高涂料和色浆
艺
颜料
150 ～ 200
进行，污染源采用标准制灰。
技
填料
200 ～ 300
防腐剂
2
3 结果与讨论
术
消泡剂 硅树脂乳液 纯丙乳液 成膜助剂 增稠剂
2 ～4 100 ～ 200 100 ～ 200
适量 适量
3. 1 彩色热反射涂料和普通外墙涂料热反射 性能对比
根据表 2 分别配制不同色系、不同深浅颜色的热 反射涂料，其中色浆均采用冷颜料配制。同时配制相 近颜色的普通外墙涂料进行性能对比，色浆采用普通
工
重大［3］，符合目前环保、节能趋势。
装，因此还 必 须 兼 备 优 异 的 耐 候 性 和 耐 温 度 变 化 性
艺 1 配方设计
技 1. 1 颜料的选择
能。美国劳伦斯伯克利国家实验室 （ LBNL） 根据颜 料近红外的反向散射测试结果，将颜料进行了分级， 分别为强、中、弱近红外散射性颜料，具体分类如表 1
水
200
放射仪确定 接 近 室 温 材 料 的 发 射 率 试 验 方 法 》标 准
羟乙基纤维素醚
2 ～3
测试。
丙二醇 分散剂 润湿剂
15 ～ 20 4 ～6
2
隔热温差： 参 考 依 据 JG 235《建 筑 反 射 隔 热 涂
工
料》修订征求意见稿附录 D 测试方法。
耐沾污性： 按照 GB / T 9755—2001 附录 A 方法
术
彩色涂料的调色是通过在白色或低遮盖的涂料 所示。从表 1 可以看出，冷颜料大多数属于强、中近
中添加色浆来实现的，而色浆的主要性能取决于其使 红外散射性颜料。
表 1 颜料近红外反向散射能力分类 Table 1 Classification of pigment according to NIＲ backscatter ability
白色涂料配方中，颜料采用二氧化钛，加量一般 在 15% ～ 20% 。调色时应根据颜色的深浅调整涂料 中二氧化钛的加量。调配浅色涂料时二氧化钛用量 为 15% 左右，中等颜色时二氧化钛用量为 10% 左右， 而调 配 深 色 涂 料 时 二 氧 化 钛 加 量 一 般 不 会 超 过 5 % ［8］。调色基础漆与色浆应有好的相容性［9］。
Abstract： Most of solar reflective thermal insulation coatings have white or light color to provide higher heat reflective performance． But white or light color is difficult to meet the demand of modern decoration． This article has discussed the influence of raw materials on the performance of color solar reflective thermal insulation coatings． Color solar reflective thermal insulation coatings with cool pigments could give excellent heat reflection properties，the same decorative effect as that of the normal exterior wall paints，showing effective energy saving advantage． In this experiment，the total reflectance of ordinary dark gray exterior paint was 0. 092，while the total reflectance of solar reflective thermal insulation coatings with the same color was 0. 297． The thermal insulation temperature difference between them after 1 h and 1. 5 h could be 8. 5 ℃ and 8. 7 ℃ ．
颜色测试： 用测色仪测试表面颜色参数 L* 、a* 、 b* 值（ 其 中 L* 为 明 度 值，a* 为 红 / 绿 值； b* 为 黄 / 蓝
的相容性。 综合以上因素，基础配方设计如表 2 所示。
值） ，并可计算不同颜色的色差 ΔE 值。测量时采用 D65 光源［10］。
表 2 白色热反射隔热涂料基础配方
所谓冷颜料，通常是指具有高的太阳光反射比、
以二氧化 钛 为 颜 料 的 白 色 反 射 涂 料 反 射 比 可 达 到 耐候性良好，并且自身化学稳定性非常优异的一类颜
80% 以上。
料。冷颜料大多数都是由几种金属混合物在经过高
但在实际应用中，浅色或白色涂料漆膜存在耐沾 污性差的缺点，在户外使用一段时间后，会因为漆膜
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
专业家具漆：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓａｎｓｅｎｐａｉｎｔ．ｎｅｔ
孙顺杰等： 彩色热反射隔热涂料的研制与性能研究
1 000 W / m2 以上，其中可见光和近红外光谱占了太 阳辐射能量的 95%［2］。夏季阳光直接照射的墙体和
用的颜料性能和含量。除二氧化钛外，由于传统的无 机颜料和有机颜料对涂料热反射性能影响较大，所以
屋顶表面温度可超过 60 ℃ ，给生活和生产带来了不 绝大多数传统颜料不适合应用于彩色热反射隔热涂
便。反射隔热涂料施工方便，涂刷在墙体、屋顶后能 有效反射太阳辐射，起到显著的降温效果，从而降低
料体系，因此关于冷颜料的开发和应用成为目前颜料 领域研究的热点［4］。
夏季空调能耗。其中白色涂料热反射性能最好，采用
_ÿÿÿ
第 43 卷第 4 期 2013 年 4 月
涂料工业 PAINT ＆ COATINGS INDUSTＲY
Vol． 43 No． 4 Apr． 2013
彩色热反射隔热涂料的研制与性能研究
孙顺杰1 ，杨文颐1 ，冯晓杰1 ，于立冲2 ( 1． 中国建材检验认证集团股份有限公司， 北京 100024; 2． 广东龙湖科技股份有限公司，沈阳 110003)
钛酸钴绿 钛铁棕
改性氧化铬绿 酞氰红
氧化铁红、铁棕
铝酸钴蓝 二芳基黄 二氧化紫
汉莎黄 二柰嵌苯黑，酞氰蓝、绿
喹吖酮红 群青
1. 2 乳液的选择
目前应用于外墙涂料的乳液主要是丙烯酸乳液， 主要分为纯丙乳液和苯丙乳液。通常纯丙乳液具有 更好的抗紫外线和耐久性，适合配制低 PVC 的涂料。 而苯丙乳液具有较强的颜填料粘接能力，吸水率低， 抗皂化性能好，适合制备高中 PVC 涂料。
摘 要： 为了获得较高的热反射性能，大多数热反射隔热涂料为白色或浅色。单调的颜色很难满
足现代建筑对不同色彩的需求。文章研究了彩色热反射涂料制备过程中原材料对性能的影响。通过
测试发现，添加冷颜料的彩色热反射涂料与普通外墙涂料相比，除了具备同样的色彩装饰效果，更重
要的是具有优异 的 热 反 射 性 能，能 有 效 节 省 能 源。 实 验 中，普 通 深 灰 外 墙 涂 料 的 太 阳 光 反 射 比 为
Key Words： color solar reflective thermal insulation coatings； cool pigment； total reflectance； thermal insulation temperature difference； property study
强近红外散射性颜料 （ 系数 ＞ 1 000 mm － 1 ，1 μm）
中近红外散射性颜料 （ 系数 10 ～ 1 000 mm － 1 ，1 μm）
弱近红外散射性颜料 （ 系数 ＜ 10 mm － 1 ，1 μm）
钛酸铬黄 氧化铬铁黑 钛酸镍黄 掺片状云母的金红石二氧化钛 金红石型二氧化钛
镉桔黄 亚铬酸钴蓝、绿
太阳 光 反 射 比 和 近 红 外 反 射 比： 参 考 ASTM C
Table 2 Basic formulation of white solar reflective 1549 － 02 《用便携式日光反射计测定接近周围环境
thermal insulation coating
原材料
m/g
温度日光反射的试验方法》标准测试。 半球发射率： 参考 ASTM C 1371 － 04 《用便携式
颜料配制。 通过测试可以发现，漆膜颜色的深浅主要与 L* 有
关。通常将明度值高于 80 的称为浅色涂料，明度值在 40 ～ 80 之间的为中等颜色涂料，低于 40 的称为深色涂 料。为便于比较热反射涂料和普通涂料的性能，调配 2 种颜色接近的涂料，即其具有相近的 L* 、a* 、b* 值。 本实验中浅色涂料明度值约为 85，中等颜色明度值约
0. 092，而相同颜色的热反射涂料太阳光反射比为 0. 297，两者 1 h、1. 5 h 隔热温差达到 8. 5 ℃ 和
8. 7 ℃ 。
关键词： 彩色热反射隔热涂料； 冷颜料； 太阳光反射比； 隔热温差； 性能研究
工
中图分类号： TQ 637. 6 文献标识码： A 文章编号： 0253 － 4312（ 2013） 04 － 0017 － 06
温（ 800 ℃ 以上） 煅烧后化合而成，其主要成分是复合 无机物，所以也叫复合无机颜料［5］。
表面变脏、变色导致热反射性能大大下降，更重要的
优异的冷颜料，特别是深色的彩色颜料，在保证
是浅色或白色很难满足现代建筑外墙对不同色彩的 着色力的前提下，如何提高它的太阳光反射比成为生
需求，因而研究制备高反射比的彩色热反射涂料意义 产制造的关键［6］，由于其通常用于建筑外表面的涂
艺
Preparation and Performance of Color Solar
技
Ｒeflective Thermal Insulation Coatings
术
Sun Shunjie1 ，Yang Wenyi1 ，Feng Xiaojie1 ，Yu Lichong2
（ 1． China Building Material Test ＆ Certification Group Co． ，Ltd． ，Beijing 100024，China； 2． Guangdong Longhu Sci． ＆ Tech． Co． ，Ltd． ，Shenyang 110003，China）
硅改性丙烯酸乳液涂料的透气性适中，具有良好 的耐老化性和耐沾污性，与底漆配套性好，因此，最适 宜的是硅改性丙烯酸乳液。本实验选择硅树脂和纯 丙乳液复配作为涂料成膜物质。
1. 3 填料的选择
填料的加 入 主 要 是 为 了 改 善 漆 膜 性 能，降 低 成
本，对涂料的颜色基本没有改变。在反射隔热涂料中 添加填料，除考虑基本物理性能外，主要考虑填料对 热反射性 能 的 影 响。 常 见 的 填 料 种 类 有 重 钙、硫 酸 钡、云母粉以及空心微珠等［7］。
近年来，具有高太阳光反射比的反射隔热涂料成 为建筑节能 系 统 的 研 究 热 点，已 广 泛 应 用 在 建 筑 外
墙、屋顶等 部 位［1］。 辐 射 到 地 球 上 的 太 阳 光 由 紫 外 光、可 见 光 和 近 红 外 光 组 成，辐 射 能 最 高 可 达
作者简介: 孙顺杰( 1977—) ，男，工程师，主要从事建筑涂料、地坪涂料和混凝土防护产品的研究和检测。
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专业家具漆：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓａｎｓｅｎｐａｉｎｔ．ｎｅｔ
孙顺杰等： 彩色热反射隔热涂料的研制与性能研究
1. 4 助剂的选择
公司； 隔热温差测试仪： 自制。
热反射隔热涂料所用助剂与普通外墙涂料基本 2. 2 测试方法
相似。由于彩色热反射隔热涂料需添加色浆，因此需 要在涂料中添加润湿剂和分散剂，以提高涂料和色浆
艺
颜料
150 ～ 200
进行，污染源采用标准制灰。
技
填料
200 ～ 300
防腐剂
2
3 结果与讨论
术
消泡剂 硅树脂乳液 纯丙乳液 成膜助剂 增稠剂
2 ～4 100 ～ 200 100 ～ 200
适量 适量
3. 1 彩色热反射涂料和普通外墙涂料热反射 性能对比
根据表 2 分别配制不同色系、不同深浅颜色的热 反射涂料，其中色浆均采用冷颜料配制。同时配制相 近颜色的普通外墙涂料进行性能对比，色浆采用普通
工
重大［3］，符合目前环保、节能趋势。
装，因此还 必 须 兼 备 优 异 的 耐 候 性 和 耐 温 度 变 化 性
艺 1 配方设计
技 1. 1 颜料的选择
能。美国劳伦斯伯克利国家实验室 （ LBNL） 根据颜 料近红外的反向散射测试结果，将颜料进行了分级， 分别为强、中、弱近红外散射性颜料，具体分类如表 1
水
200
放射仪确定 接 近 室 温 材 料 的 发 射 率 试 验 方 法 》标 准
羟乙基纤维素醚
2 ～3
测试。
丙二醇 分散剂 润湿剂
15 ～ 20 4 ～6
2
隔热温差： 参 考 依 据 JG 235《建 筑 反 射 隔 热 涂
工
料》修订征求意见稿附录 D 测试方法。
耐沾污性： 按照 GB / T 9755—2001 附录 A 方法
术
彩色涂料的调色是通过在白色或低遮盖的涂料 所示。从表 1 可以看出，冷颜料大多数属于强、中近
中添加色浆来实现的，而色浆的主要性能取决于其使 红外散射性颜料。
表 1 颜料近红外反向散射能力分类 Table 1 Classification of pigment according to NIＲ backscatter ability
白色涂料配方中，颜料采用二氧化钛，加量一般 在 15% ～ 20% 。调色时应根据颜色的深浅调整涂料 中二氧化钛的加量。调配浅色涂料时二氧化钛用量 为 15% 左右，中等颜色时二氧化钛用量为 10% 左右， 而调 配 深 色 涂 料 时 二 氧 化 钛 加 量 一 般 不 会 超 过 5 % ［8］。调色基础漆与色浆应有好的相容性［9］。
Abstract： Most of solar reflective thermal insulation coatings have white or light color to provide higher heat reflective performance． But white or light color is difficult to meet the demand of modern decoration． This article has discussed the influence of raw materials on the performance of color solar reflective thermal insulation coatings． Color solar reflective thermal insulation coatings with cool pigments could give excellent heat reflection properties，the same decorative effect as that of the normal exterior wall paints，showing effective energy saving advantage． In this experiment，the total reflectance of ordinary dark gray exterior paint was 0. 092，while the total reflectance of solar reflective thermal insulation coatings with the same color was 0. 297． The thermal insulation temperature difference between them after 1 h and 1. 5 h could be 8. 5 ℃ and 8. 7 ℃ ．
颜色测试： 用测色仪测试表面颜色参数 L* 、a* 、 b* 值（ 其 中 L* 为 明 度 值，a* 为 红 / 绿 值； b* 为 黄 / 蓝
的相容性。 综合以上因素，基础配方设计如表 2 所示。
值） ，并可计算不同颜色的色差 ΔE 值。测量时采用 D65 光源［10］。
表 2 白色热反射隔热涂料基础配方
所谓冷颜料，通常是指具有高的太阳光反射比、
以二氧化 钛 为 颜 料 的 白 色 反 射 涂 料 反 射 比 可 达 到 耐候性良好，并且自身化学稳定性非常优异的一类颜
80% 以上。
料。冷颜料大多数都是由几种金属混合物在经过高
但在实际应用中，浅色或白色涂料漆膜存在耐沾 污性差的缺点，在户外使用一段时间后，会因为漆膜
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
专业家具漆：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓａｎｓｅｎｐａｉｎｔ．ｎｅｔ
孙顺杰等： 彩色热反射隔热涂料的研制与性能研究
1 000 W / m2 以上，其中可见光和近红外光谱占了太 阳辐射能量的 95%［2］。夏季阳光直接照射的墙体和
用的颜料性能和含量。除二氧化钛外，由于传统的无 机颜料和有机颜料对涂料热反射性能影响较大，所以
屋顶表面温度可超过 60 ℃ ，给生活和生产带来了不 绝大多数传统颜料不适合应用于彩色热反射隔热涂
便。反射隔热涂料施工方便，涂刷在墙体、屋顶后能 有效反射太阳辐射，起到显著的降温效果，从而降低
料体系，因此关于冷颜料的开发和应用成为目前颜料 领域研究的热点［4］。
夏季空调能耗。其中白色涂料热反射性能最好，采用
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第 43 卷第 4 期 2013 年 4 月
涂料工业 PAINT ＆ COATINGS INDUSTＲY
Vol． 43 No． 4 Apr． 2013
彩色热反射隔热涂料的研制与性能研究
孙顺杰1 ，杨文颐1 ，冯晓杰1 ，于立冲2 ( 1． 中国建材检验认证集团股份有限公司， 北京 100024; 2． 广东龙湖科技股份有限公司，沈阳 110003)
钛酸钴绿 钛铁棕
改性氧化铬绿 酞氰红
氧化铁红、铁棕
铝酸钴蓝 二芳基黄 二氧化紫
汉莎黄 二柰嵌苯黑，酞氰蓝、绿
喹吖酮红 群青
1. 2 乳液的选择
目前应用于外墙涂料的乳液主要是丙烯酸乳液， 主要分为纯丙乳液和苯丙乳液。通常纯丙乳液具有 更好的抗紫外线和耐久性，适合配制低 PVC 的涂料。 而苯丙乳液具有较强的颜填料粘接能力，吸水率低， 抗皂化性能好，适合制备高中 PVC 涂料。
摘 要： 为了获得较高的热反射性能，大多数热反射隔热涂料为白色或浅色。单调的颜色很难满
足现代建筑对不同色彩的需求。文章研究了彩色热反射涂料制备过程中原材料对性能的影响。通过
测试发现，添加冷颜料的彩色热反射涂料与普通外墙涂料相比，除了具备同样的色彩装饰效果，更重
要的是具有优异 的 热 反 射 性 能，能 有 效 节 省 能 源。 实 验 中，普 通 深 灰 外 墙 涂 料 的 太 阳 光 反 射 比 为
Key Words： color solar reflective thermal insulation coatings； cool pigment； total reflectance； thermal insulation temperature difference； property study
强近红外散射性颜料 （ 系数 ＞ 1 000 mm － 1 ，1 μm）
中近红外散射性颜料 （ 系数 10 ～ 1 000 mm － 1 ，1 μm）
弱近红外散射性颜料 （ 系数 ＜ 10 mm － 1 ，1 μm）
钛酸铬黄 氧化铬铁黑 钛酸镍黄 掺片状云母的金红石二氧化钛 金红石型二氧化钛
镉桔黄 亚铬酸钴蓝、绿
太阳 光 反 射 比 和 近 红 外 反 射 比： 参 考 ASTM C
Table 2 Basic formulation of white solar reflective 1549 － 02 《用便携式日光反射计测定接近周围环境
thermal insulation coating
原材料
m/g
温度日光反射的试验方法》标准测试。 半球发射率： 参考 ASTM C 1371 － 04 《用便携式
颜料配制。 通过测试可以发现，漆膜颜色的深浅主要与 L* 有
关。通常将明度值高于 80 的称为浅色涂料，明度值在 40 ～ 80 之间的为中等颜色涂料，低于 40 的称为深色涂 料。为便于比较热反射涂料和普通涂料的性能，调配 2 种颜色接近的涂料，即其具有相近的 L* 、a* 、b* 值。 本实验中浅色涂料明度值约为 85，中等颜色明度值约
0. 092，而相同颜色的热反射涂料太阳光反射比为 0. 297，两者 1 h、1. 5 h 隔热温差达到 8. 5 ℃ 和
8. 7 ℃ 。
关键词： 彩色热反射隔热涂料； 冷颜料； 太阳光反射比； 隔热温差； 性能研究
工
中图分类号： TQ 637. 6 文献标识码： A 文章编号： 0253 － 4312（ 2013） 04 － 0017 － 06
温（ 800 ℃ 以上） 煅烧后化合而成，其主要成分是复合 无机物，所以也叫复合无机颜料［5］。
表面变脏、变色导致热反射性能大大下降，更重要的
优异的冷颜料，特别是深色的彩色颜料，在保证
是浅色或白色很难满足现代建筑外墙对不同色彩的 着色力的前提下，如何提高它的太阳光反射比成为生
需求，因而研究制备高反射比的彩色热反射涂料意义 产制造的关键［6］，由于其通常用于建筑外表面的涂
艺
Preparation and Performance of Color Solar
技
Ｒeflective Thermal Insulation Coatings
术
Sun Shunjie1 ，Yang Wenyi1 ，Feng Xiaojie1 ，Yu Lichong2
（ 1． China Building Material Test ＆ Certification Group Co． ，Ltd． ，Beijing 100024，China； 2． Guangdong Longhu Sci． ＆ Tech． Co． ，Ltd． ，Shenyang 110003，China）
硅改性丙烯酸乳液涂料的透气性适中，具有良好 的耐老化性和耐沾污性，与底漆配套性好，因此，最适 宜的是硅改性丙烯酸乳液。本实验选择硅树脂和纯 丙乳液复配作为涂料成膜物质。
1. 3 填料的选择
填料的加 入 主 要 是 为 了 改 善 漆 膜 性 能，降 低 成
本，对涂料的颜色基本没有改变。在反射隔热涂料中 添加填料，除考虑基本物理性能外，主要考虑填料对 热反射性 能 的 影 响。 常 见 的 填 料 种 类 有 重 钙、硫 酸 钡、云母粉以及空心微珠等［7］。