太陽遮熱反射涂料的研究及應(yīng)用
時(shí)間:2005-06-30
人類正積極開發(fā)利用太陽能，以節(jié)約地球上有限的資源。但太陽的強(qiáng)烈輻射所產(chǎn)生的熱量給人們的生活帶來諸多不便。在發(fā)達(dá)國家，噴淋裝置、空調(diào)、冷氣機(jī)和電風(fēng)扇等降溫制冷設(shè)備所用的能量，占全年總能耗的20%以上。在中國，這些設(shè)備消耗的能量也占相當(dāng)?shù)谋壤?。因此，運(yùn)用某種方法降低或防止太陽輻射所引起的溫升，達(dá)到節(jié)能的目的，是一個(gè)重要的研究課題。太陽遮熱反射涂料就是一種簡便而有效的降低表面溫度的技術(shù)，它已被廣泛用于建筑、石油、運(yùn)輸、造船工業(yè)、軍工、航天等行業(yè)。
太陽反射涂料的基本原理
太陽遮熱反射涂料是通過反射外部太陽光的能量，并通過大氣窗口（8~13UM）將物體表面的能量輻射到外層空間，從而使物體降溫。太陽遮熱反射涂料具有紅外反射和輻射的雙重功能。太陽的能量主要集中于紅外光區(qū)，如果把一般物體視為300K黑體，那么一般物體在紅外區(qū)輻射波長為2500~15000NM。涂層理想的遮熱效果全部反射太陽發(fā)出的波長為2500~15000NM的電磁波。
熱反射涂層的主要指標(biāo)反射率取決于顏料與樹脂折光指數(shù)的比值、涂層厚度、顏料粒徑、純度以及涂料的PVC值（顏料體積分?jǐn)?shù)）。
反射太陽的強(qiáng)弱主要是物質(zhì)的折光指數(shù)來表征的，折光指數(shù)越大，對太陽的反射能力就越強(qiáng)。有機(jī)樹脂的折光指數(shù)為1.45~1.50，其中常用的醇酸樹脂和環(huán)氧樹脂的折光指數(shù)接近1.48；而含氟聚合物有相對較低的折光指數(shù)。
太陽遮熱涂料的研究情況
太陽遮熱涂料是為了滿足軍事上的需求而發(fā)展起來的，該涂層可以降低和削弱熱紅外線探照功能，利用輻射還可以降低被覆空間或物體的表面及內(nèi)部溫度，從而節(jié)約大量空調(diào)降溫費(fèi)用。
目前，常見的太陽遮熱涂料以有機(jī)樹脂作為基料，并加入鈦白粉、鋁粉等各種顏填料及助劑，生產(chǎn)和施工簡單方便。太陽遮熱涂料一般分為底漆、中層漆和面漆三層，底漆以防銹為主要目的，其遮熱涂料一般分為底漆、中層漆是主要的反射隔熱層，熱傳導(dǎo)系數(shù)?。幻嫫岱瓷涮柟庵械目梢姾徒t外光區(qū)的能量，并提供期望的顏色，其主要功能是防水、耐候、反射太陽光。太陽遮熱反射涂層總厚度約150~200UM，需多次涂覆，每次涂覆厚度為30~40UM。面漆必須盡可能薄，且要求表面平滑，以減少涂層表面對太陽的吸收；中層漆隔熱層相對較厚，約100UM，以阻止涂層表熱量的內(nèi)部傳遞。隔熱層的隔熱效果有一定的局限，要求面漆反射絕大部分的太陽光能。但雙層或多層涂料體系的太陽遮熱涂料，在涂覆過程中很難保障面漆層的光滑和厚度一致，因此開發(fā)單層漆料體系的太陽遮熱涂料具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
據(jù)悉，日本開始實(shí)施改正能源法（合理使用源的相關(guān)法律）后，各相關(guān)公司都在加速推行太陽遮熱、絕熱涂料類新產(chǎn)品，如松下電器及旭日建筑涂料等大公司都在工廠屋頂涂上太陽遮熱涂料，這樣既可以節(jié)省能源又有利于環(huán)保。為了延長住宅的使用壽命、節(jié)約能源，涂料公司推出了各種代替產(chǎn)品，預(yù)計(jì)具有良好的適應(yīng)性，長期耐久性和環(huán)保功能的太陽遮熱涂料市場會(huì)有廣闊的前景。
太陽遮熱涂料中往往會(huì)包含有特殊顏料或中空陶瓷，與現(xiàn)代涂料相比，它可以抑涂膜蓄熱，使建筑物冷氣機(jī)的效率得到提高。
日本PAINT、LSKA 化研、新日鐵化學(xué)、長島特殊涂料等公司紛紛在屋頂或工廠施工，加速推動(dòng)使其產(chǎn)業(yè)化、事業(yè)化。具有防音技術(shù)的日本特殊涂料公司則重點(diǎn)推銷具有混合防音功能的太陽遮熱的涂料，其他公司則開發(fā)具有太陽遮熱附加功能的特種涂料。在改正能源法推出后，太陽遮熱的前景尢為看好。
由北京京安固特化工有限責(zé)任公司研制生產(chǎn)的CTR系列太陽熱反射隔熱涂料日前通過涂料工業(yè)研究設(shè)計(jì)院檢測中心和國家建筑材料測試中心的檢驗(yàn)鑒定，被建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心指定為推廣產(chǎn)品。經(jīng)測試，金屬貯藏涂裝CTRM-1隔熱涂料后，與涂裝銀粉漆比較，在35oC氣溫條件下表面溫差達(dá)19oC，內(nèi)部溫差達(dá)10oC。與未涂裝的同等廠房相比，表面溫度降低20oC，屋頂溫度降低15oC左右，廠房內(nèi)空氣溫度可降低5oC，特別適用于軍用艦船和部隊(duì)野戰(zhàn)車輛。大慶石油學(xué)院的潭英杰、吳殿義對太空絕熱瓷層進(jìn)行了試驗(yàn)研究。它是由一些懸浮于惰性乳膠中的微小顆粒構(gòu)成的，在反射太陽光、防潮、抗腐蝕、防冷凝及施工方面等都有獨(dú)特的優(yōu)惠性。
天津大學(xué)的海洋化工學(xué)院的郭年華和戰(zhàn)為民等人對太陽熱反射涂料也進(jìn)行了研究。他們研制的涂料與常規(guī)鋁粉涂料、白色涂料相比，在夏天的環(huán)境下，可使表層溫度低4oC～10oC，內(nèi)裝液的溫度降低15oC～19oC。一些太陽反射涂料已獲得生產(chǎn)和應(yīng)用，其反射隔熱效果顯著。
太陽遮熱涂料是一種反射太陽光同時(shí)向外部輻射內(nèi)部熱量的功能性涂料，但是現(xiàn)在國內(nèi)對它的研究還沒有形成規(guī)模，很多人對它也不是十分了解。一般的太陽遮熱涂料分為底漆、面漆以及中層漆。程序煩瑣，施工量大，不易使漆膜厚度均勻。今后太陽遮熱涂料主要向以下三個(gè)方面發(fā)展：
（1） 進(jìn)一步尋找高折光指數(shù)的顏料，來提高反射,來提高反射率,并提供期待的色彩。
（2） 進(jìn)一步研究新工藝、新方法，以單層太陽遮熱涂料為發(fā)展方向，避免施工煩瑣，降低原料費(fèi)用。
（3） 采用水性涂料等，使太陽遮熱涂料成為環(huán)保涂料。
由于太陽遮熱涂料是通過反射太陽光和向外輻射內(nèi)部能量而達(dá)到降溫效果的功能涂料，可以實(shí)現(xiàn)自主降溫，不需消耗能源，只需資金的一次性投入，并且相當(dāng)于空調(diào)等制冷設(shè)備而且價(jià)錢低廉，對環(huán)境無污染，具有很高的實(shí)用價(jià)值和市場前景。
