红外反射颜料在建筑涂料中的应用研究

红外反射颜料在建筑涂料中的应用研究

谢勇剑

广东省建筑科学研究院集团股份有限公司广东广州510500

摘要：通过实验研究红外反射颜料对于建筑涂料性能的影响，并且与此同时深刻的分析了黄色颜料提高其自身反射性能的机理，提供了制备具有高反射性能到彩色涂料和白色涂料的方案。在本次研究结果中发现，当涂料中普通二氧化碳含量达到配方量的10%，能够制备出具有一定的良好反射性能的白色涂料，而在制备彩色涂料过程中应当大量添加大颗粒的二氧化碳，才能确保彩色涂料的图层具有良好的反射性能尤其是近红外反射性能。另外，在本次实验研究中发现，根据所需的涂料颜色选择适当的二氧化钛颗粒配方能够制备出具有良好反射性能的彩色图料。

关键词：红外反射颜料；建筑涂料；应用

前言：近年来，随着当下我国个行业的发展使得涂料得到了广泛的应用，并且与此同时其也已经得到了人们的关注。各种不同类别的太阳能屏蔽涂料、热反射涂料，以及红外反射图劳动产品不断产生，以此增加涂料自身的使用功能。当下反射隔热涂料，主要采用的是陶瓷微珠以及玻璃微珠等中空微珠材料，以此通过降低图层自身的导热性来达到隔热的最终目的。

1实验部分

1.1试验过程

分别采用40份R996钛白粉以及Altiris550以及IR100和重钙、沉淀硫酸钡、云母粉作为单一性材料，而后将其与17份水和3份助剂进行混合，再通过超声分散1min加入40份丙烯乳液所制作成图料样品，编号IR1一IR6。将所得到的图料样品自身的反射比与近红外反射比进行测试。根据所测得的不同填料自身的反射性的优先选择具有有高反射率的并且和更具有常用性能的太白粉作为反射颜料，在普通乳胶漆配方的基础上，通过采用固定涂料当中填料总量的方法，同时改变钛白粉添加量一次研究其对于图层太阳光反射性能的影响，以此得出最佳添加量[1]。先将水、填料以及助剂混合后采用超声的方式分散1min，而后再加入丙烯酸乳液对其进行充分均匀搅拌一次行程涂料用品，编号为IR7至IR11。

通过考察R996钛白粉对涂层太阳光反射性能的影响，选择太阳光反射比和近红外反射比均较高，但是加入铁黄调色后反射性能较差的IR10配方，通过固定涂料配方中R996钛白粉的量和填料总量，只改变红外反射颜料Altiris550的量来研究该材料对涂层太阳光反射性能的影响。实验按表2配方，先将水、助剂和填料混合后超声分散1min，再加人丙烯酸乳液搅拌混合均匀制成涂料样品，编号为IR12-IR15，此外将IR14配方的样品制备后加人0.08%铁黄色浆调成IR10y的颜色，最后测样品涂层的太阳光反射比和近红外反射比。

1.2性能测试

按JG/T235-2014附录A测定各涂层样品的太阳光反射比及近红外反射比；按GB/T11186.2-1989测定涂层明度（L"）。

2结果与讨论

2.1单一颜料对图层性能影响

由R996钛白粉、Altiris550和IR1000作为单一填料时，均可以为涂层提供较高的太阳光反射比和近红外反射比，并且明度都比较高；R996钛白粉与Altiris550的太阳光反射比相同，但是近红外反射比有明显的差距；IR1000的近红外反射比与R996钛白粉相同，但是在太阳光反射比中有明显的差距，综合来看Altiris550的太阳光反射比和近红外反射比最好整体性能最佳[2]。云母粉、重钙和沉淀硫酸钡作为单一填料时，涂层均为中明度，太阳光反射比也能达到JG/T235-2014对中明度涂层的要求，但是这些涂层的近红外反射比均不能达到要求，必须配合太阳光反射性能优异的材料才能制成反射隔热涂料。

涂层对太阳光的反射主要是指涂层中各种颜填料对光的散射即漫反射。反射从微观粒子的层面来说是光子与声子作用而被反弹的过程若从波的角度来看，则是界面层在光场下的受迫振动，从而辐射出光波。

2.2普通钛白粉对图层性能影响

R996钛白粉是涂料生产中比较常规且比较具有代表性的一个钛白粉型号，由上一组实验结果表明，将这种材料作为涂料的单一填料就可以获得具有较高太阳光反射比和近红外反射比的涂层[3]。但综合涂料其他性能和成本考虑，以钦白粉作为单一颜填料不符合涂料生产的实际要求，所以本组实验以普通外墙乳胶漆的配方为基础，在整体颜填料总量固定不变的条件下，通过添加重钙、沉淀硫酸钡及云母粉，调整涂料中R996钛白粉的添加量来研究其对涂层反射隔热性能的影响。

钛白粉添加量增加的初期，涂层的太阳光反射性能随着高反射比颜料粒子二氧化钦的增加而大幅提升；但随着钛白粉添加量的继续增加，尤其是超过10%以后，涂层中的二氧化钦粒子开始集聚堆积，使起到太阳光反射作用的有效比表面积减少，反射效率随之下降，所以涂层反射性能的提升效率逐渐减小并趋于稳定，再增加二氧化钦的量对提升涂层反射性能来说已经没有实际意义。

根据JG/T235-2014中对涂层反射性能的规定，当明度大于80即高明度的涂层，要求其太阳光反射比≥65%，近红外反射比≥80%。而当R996钛白粉添加到10%时，涂层的太阳光反射比和近红外反射比就可以达到目前国家标准的要求，所以如果要制备白色反射隔热涂料，只需在配方中加人10%的R996钛白粉即可。

2.3Altiris550对图层性能影响

由于R996钛白粉作为反射颜料在彩色反射隔热涂料的制备中存在着局限性，尤其是在调色后涂层的近红外波段的反射率下降明显，所以本实验选择将在单一填料研究实验中近红外反射比最高的Altiris550加人到涂料中，研究该材料在配方中对涂层反射性能的贡献[4]。本组实验通过以IR10配方为基础，通过固定R996钛白粉添加量和颜填料总量不变，研究Altiris550的添加量对涂层反射性能的影响。

随着Altiris550添加量的增加，涂层的太阳光反射比和近红外反射比都有一定的提升，其中近红外反射比的提升幅度最为明显。与只增加R996钛白粉用量相比，Altiris550的加人在明度变化相对更小的情况下反射性能的提升仍然不逊于R996钛白粉。对比IR14y和IR10y2个样品的测试结果可以发现，在其他条件不变的情况下，只添加少量的Altiris550，就可以把经铁黄调色到明度相近的涂层的反射性能提升到较高水平，能使其达到国家行业标准的规定要求[5]。

结论：二氧化钛具有高的太阳光反射比和近红外反射比，用于水性建筑徐料中可以提高徐层的反射性能，在制备白色涂料时，常规钛白粉的添加量达到10%以上即可获得满足反射隔热涂料标准的涂层性能。在制备彩色涂料时，仅使用常规钛白粉难以获得高反射性能的涂层，而通过添加粒径尺寸更大的二氧化钛时，可有效提高涂层的反射性能，通过合理选择大粒径二氧化钛的添加量可以制得满足标准要求的彩色反射隔热涂料。

参考文献

[1]赵陈超.多色彩建筑外墙反射隔热涂料技术优化研究[J].建材与装饰，2018，32（33）：51-52.

[2]徐金宝，杜丕一，钟国伦，胡锦平.红外反射颜料在建筑涂料中的应用研究[J].涂料工业，2017，47（05）：69-74.

[3]林宣益.反射隔热涂料隔热保温系统[J].中国涂料，2017，32（01）：13-15.

[4]郭宇.提高灰色涂层红外反射率的方法研究[J].中国涂料，2015，30（04）：60-64.

[5]赵金榜.彩色红外反射型隔热涂料的研发[J].上海涂料，2014，52（03）：25-30.