太阳遮热反射涂料的研究及应用
时间:2005-06-30
人类正积极开发利用太阳能，以节约地球上有限的资源。但太阳的强烈辐射所产生的热量给人们的生活带来诸多不便。在发达国家，喷淋装置、空调、冷气机和电风扇等降温制冷设备所用的能量，占全年总能耗的20%以上。在中国，这些设备消耗的能量也占相当的比例。因此，运用某种方法降低或防止太阳辐射所引起的温升，达到节能的目的，是一个重要的研究课题。太阳遮热反射涂料就是一种简便而有效的降低表面温度的技术，它已被广泛用于建筑、石油、运输、造船工业、军工、航天等行业。
太阳反射涂料的基本原理
太阳遮热反射涂料是通过反射外部太阳光的能量，并通过大气窗口（8~13UM）将物体表面的能量辐射到外层空间，从而使物体降温。太阳遮热反射涂料具有红外反射和辐射的双重功能。太阳的能量主要集中于红外光区，如果把一般物体视为300K黑体，那么一般物体在红外区辐射波长为2500~15000NM。涂层理想的遮热效果全部反射太阳发出的波长为2500~15000NM的电磁波。
热反射涂层的主要指标反射率取决于颜料与树脂折光指数的比值、涂层厚度、颜料粒径、纯度以及涂料的PVC值（颜料体积分数）。
反射太阳的强弱主要是物质的折光指数来表征的，折光指数越大，对太阳的反射能力就越强。有机树脂的折光指数为1.45~1.50，其中常用的醇酸树脂和环氧树脂的折光指数接近1.48；而含氟聚合物有相对较低的折光指数。
太阳遮热涂料的研究情况
太阳遮热涂料是为了满足军事上的需求而发展起来的，该涂层可以降低和削弱热红外线探照功能，利用辐射还可以降低被覆空间或物体的表面及内部温度，从而节约大量空调降温费用。
目前，常见的太阳遮热涂料以有机树脂作为基料，并加入钛白粉、铝粉等各种颜填料及助剂，生产和施工简单方便。太阳遮热涂料一般分为底漆、中层漆和面漆三层，底漆以防锈为主要目的，其遮热涂料一般分为底漆、中层漆是主要的反射隔热层，热传导系数小；面漆反射太阳光中的可见和近红外光区的能量，并提供期望的颜色，其主要功能是防水、耐候、反射太阳光。太阳遮热反射涂层总厚度约150~200UM，需多次涂覆，每次涂覆厚度为30~40UM。面漆必须尽可能薄，且要求表面平滑，以减少涂层表面对太阳的吸收；中层漆隔热层相对较厚，约100UM，以阻止涂层表热量的内部传递。隔热层的隔热效果有一定的局限，要求面漆反射绝大部分的太阳光能。但双层或多层涂料体系的太阳遮热涂料，在涂覆过程中很难保障面漆层的光滑和厚度一致，因此开发单层漆料体系的太阳遮热涂料具有一定的经济价值。
据悉，日本开始实施改正能源法（合理使用源的相关法律）后，各相关公司都在加速推行太阳遮热、绝热涂料类新产品，如松下电器及旭日建筑涂料等大公司都在工厂屋顶涂上太阳遮热涂料，这样既可以节省能源又有利于环保。为了延长住宅的使用寿命、节约能源，涂料公司推出了各种代替产品，预计具有良好的适应性，长期耐久性和环保功能的太阳遮热涂料市场会有广阔的前景。
太阳遮热涂料中往往会包含有特殊颜料或中空陶瓷，与现代涂料相比，它可以抑涂膜蓄热，使建筑物冷气机的效率得到提高。
日本PAINT、LSKA 化研、新日铁化学、长岛特殊涂料等公司纷纷在屋顶或工厂施工，加速推动使其产业化、事业化。具有防音技术的日本特殊涂料公司则重点推销具有混合防音功能的太阳遮热的涂料，其他公司则开发具有太阳遮热附加功能的特种涂料。在改正能源法推出后，太阳遮热的前景尢为看好。
由北京京安固特化工有限责任公司研制生产的CTR系列太阳热反射隔热涂料日前通过涂料工业研究设计院检测中心和国家建筑材料测试中心的检验鉴定，被建设部科技发展促进中心指定为推广产品。经测试，金属贮藏涂装CTRM-1隔热涂料后，与涂装银粉漆比较，在35oC气温条件下表面温差达19oC，内部温差达10oC。与未涂装的同等厂房相比，表面温度降低20oC，屋顶温度降低15oC左右，厂房内空气温度可降低5oC，特别适用于军用舰船和部队野战车辆。大庆石油学院的潭英杰、吴殿义对太空绝热瓷层进行了试验研究。它是由一些悬浮于惰性乳胶中的微小颗粒构成的，在反射太阳光、防潮、抗腐蚀、防冷凝及施工方面等都有独特的优惠性。
天津大学的海洋化工学院的郭年华和战为民等人对太阳热反射涂料也进行了研究。他们研制的涂料与常规铝粉涂料、白色涂料相比，在夏天的环境下，可使表层温度低4oC～10oC，内装液的温度降低15oC～19oC。一些太阳反射涂料已获得生产和应用，其反射隔热效果显著。
太阳遮热涂料是一种反射太阳光同时向外部辐射内部热量的功能性涂料，但是现在国内对它的研究还没有形成规模，很多人对它也不是十分了解。一般的太阳遮热涂料分为底漆、面漆以及中层漆。程序烦琐，施工量大，不易使漆膜厚度均匀。今后太阳遮热涂料主要向以下三个方面发展：
（1） 进一步寻找高折光指数的颜料，来提高反射,来提高反射率,并提供期待的色彩。
（2） 进一步研究新工艺、新方法，以单层太阳遮热涂料为发展方向，避免施工烦琐，降低原料费用。
（3） 采用水性涂料等，使太阳遮热涂料成为环保涂料。
由于太阳遮热涂料是通过反射太阳光和向外辐射内部能量而达到降温效果的功能涂料，可以实现自主降温，不需消耗能源，只需资金的一次性投入，并且相当于空调等制冷设备而且价钱低廉，对环境无污染，具有很高的实用价值和市场前景。
