太阳热反射节能涂料技术开发.docx

太阳热反射节能涂料技术开发 ??一、背景 ? 20世纪70年代以来，世界气候变暖，气温逐年上升，同时能源消耗也是当今世界面临的重大难题。因此，开发出能令被涂物在太阳光照射下产生降温效果的隔热节能涂料[1-2]，已成主流趋势。 节能涂料按其节能原理的可分为阻隔型、辐射型、反射型。这三种节能涂料因隔热机理不同，性能特点、应用场合及节能效果也不相同。反射型节能涂料也称太阳反射涂料，是一种简便易行、效果明显的节能材料，目前已成为人们研究和开发的热点。最初，热反射涂料是为满足军事上的需求而发展起来的，涂装后可降低和削弱敌方热红外探测设备的效能，使自身的综合热散射特征与周围背景相适应。如今，国内外在反射涂料的理论研究方面日趋完善，已广泛应用于建筑、石油、运输等众多领域。用于建筑行业的热反射涂料，同时具有降低漆膜日光热老化作用，延长涂料使用周期，具有适应基材开裂的能力，及优良的防水性能。 ?1.1热反射节能涂料的研究概况及发展前景 ? 早在20世纪70年代，国外已经开始了反射隔热涂料的研究，并逐渐向产业化方向发展。有代表性的如美国盾牌(Thermo-hield)节能涂料，新加坡高科(HIT)涂料，美国太阳能集团公司研制的LO/MIT-1型隔热漆，雅典的Intermat防务涂料公司等。盾牌节能涂料用于航天飞机隔热保温，涂料中含有极细的陶瓷泡，对阳光有较高的反射率，且成膜后陶瓷泡紧密排列形成完整的隔热层，可令被涂物内部温度大大降低，节能约40%。太阳能集团的LO/MIT-1型隔热漆，其隔热效果是标准金属薄膜的85%-95%，夏天用于屋顶涂装，可令室内温度降低5.5-14.5℃，即可节省空调能8-12%；冬天，可阻止热量向外辐射，又可节省取暖能1％-2％。Intermat防务涂料公司开发的热反射涂料，可将物体的温度降到一个特定值，与环境温度相近，红外特征降低达50%，表面温度降低达65%。此涂料的防护范围为400-2000nm，热观测仪、夜视产品、以及卫星、激光定位系统等很多传感器都难以分辨。 国内研究虽起步较晚，但不少高等学校及研究单位介入这一领域，因此，在机理研究、品种开发及工程应用方面，取得了巨大进展。近几年，可见光及近红外隐身涂料、红外隐身涂料的研发，更取得了较大进步，可以说已具有与国外同步的研发水平。屠平亮等[8]早在20世纪90年代就研制出一种在高温时仍保持高发射率的节能涂料。上海大通应用化学所于1992年研制的凉凉隔热胶，已大量工程应用，尤其是油罐。2003年，贝马集团西安分公司开发的贝马牌热反射涂料，已用于化工槽罐、船舶及建筑外墙。2004年，深圳迪凯化工有限公司研制的DK-IC320系列太阳热反射隔热防腐蚀涂料，已开始工程应用。 目前，我国建筑能耗占能源总消耗的1/3左右，建筑单位面积采暖能耗是国际气候条件相近发达国家的2倍～3倍。随着建筑节能标准的出台，发展低能耗、保温隔热性能好的新型材料成为主流趋势，建设部从2007年起全面推行节能建筑认证体系。建筑节能新技术的研究开发和新产品的推广应用，是推动建筑节能工作的有效途径。巨大的建筑节能市场将带动建筑涂料产进行新的发展，我国是节能涂料最具发展潜力的大市场。 在建筑节能外墙保温系统设计中，应用较多的为白色热反射隔热涂料，以空心微珠和高折射率TiO2为主要功能颜填料，对太阳光的热反射比可达80%以上。随着建筑节能的需求日益迫切，单一白色热反射涂料已不能满足多色彩的外墙涂料要求；而彩色热反射涂料因在可见光波段的高吸收性和颜料耐候性差，其使用和推广受到限制。选择红外反射性好的颜料，通过补色原理调色制备的灰色系涂料，成为节能涂料发展的主流。 ?二、太阳热反射节能涂料 ?2.1太阳热反射节能涂料的组成 ?太阳辐射能的波长覆盖面很广，到达地面空间的波长在303nm~2500nm之间。波长在300nm~400nm之间的高能紫外光只占能量的5%，其大部分被吸收，其主要损伤和降解有机材料，如涂料中的聚合物；大约45%的太阳辐射能在波长为400nm~700nm之间的可见光，不同的颜色反射不同波段不同程度的光；波长在700~2500nm之间的太阳波谱属红外区域，占太阳辐射能的50%。红外辐射既可被吸收，又可被反射，吸收可致涂料升温，并通过远红外区将能量散发出去。 ?2.1.1颜料 ?1）反射型IR颜料的选择： ?研究发现，一种颜料可以反射可见光区的光，吸收紫外区的光，透射红外区的光，或是任何其中3种情况的组合。这样其既有一定的色彩，甚至是较深的颜色，又能反射一部分红外光，减少热量的集结，起到降温作用。把在可见光区呈现一定的色彩，在红外区具有反射红外光性能的颜料称为红外反射颜料，简称IR颜料（Infrared Reflective Pigment)。具有这种特性的红外反射无机颜料由金属氧化物，硝酸盐，醋