建筑反射隔热涂料隔热性能影响因素及应用技术要点李德海

建筑反射隔热涂料隔热性能影响因素及应用技术要点李德海

李德海

中国建筑第八工程局有限公司

摘要：在夏热冬冷和夏热冬暖地区，建筑外墙涂饰建筑反射隔热涂料后，除了夏季能够降低墙面的温度，减少热量向室内传入，解决或减轻涂膜加速老化和外保温系统的裂渗等问题外，还具有明显的节能效果。影响建筑反射隔热涂料隔热性能的主要因素包括基料、颜填料和涂料的耐沾污性等。建筑热反射隔热涂料用于建筑外墙时，必须配合相应的外保温系统才能满足建筑节能50％的要求。

关键词：建筑反射隔热涂料；隔热性能；影响因素；应用要点

引言

建筑反射隔热涂料是由合成树脂乳液、填料、颜料、助剂等组成的薄质涂料，根据性能要求有时略有变化，它广泛应用在建筑围护结构的外表面起到隔热的作用。建筑物的传热大多是以辐射、对流、导热3种方式综合作用的结果，建筑反射隔热涂料的外表面状态及厚度决定了它对对流换热和传导阻热的效果微乎其微，其主要表现为对辐射换热的影响，依靠其较高的太阳光反射比，反射了相当部分的太阳辐射热，在夏季起到节约空调能耗的作用；但在冬季，则反而可能增加采暖能耗。

1建筑反射隔热涂料的隔热机理

太阳光到达地球后的主要能量分布为：少量的紫外线(占所有能量的5％)、可见光(43％)和近红外(52％)波段。由于涂膜是不透明的，其透射率p近似为0。因此，为了降低涂膜表面温度，就需要提高涂层的反射率r，才能使涂层表面吸收较少的能量。反射型建筑隔热涂料就是通过适当选择透明性好的树脂和反射率高的颜填料，制得高反射率的涂膜，以达到反射光和热的目的。反射型建筑隔热涂料利用涂膜对光和热的高反射作用，使太阳照射到涂膜上的大部分能量得到反射，而不是被涂膜吸收。同时，这类涂膜本身的导热系数很小[约0.06W，(m•K)]，绝热性能很好，这就阻止了热量通过涂膜的传导。

2反射隔热涂料隔热性能的影响因素

2.1基料的选择

建筑反射保温隔热涂料的基料应根据反射率、吸收率和对涂膜的耐候性要求选用。太阳热反射隔热涂料处于强太阳光的直接照射下，采用的树脂必须能耐紫外线破坏。常用乳液，如丙烯酸乳液、有机硅改性丙烯酸乳液、有机硅乳液、苯丙乳液、环氧乳液、氟碳乳液等都可以用作太阳热反射隔热涂料的基料。用于反射型建筑隔热涂料的树脂要求对可见光和近红外光的吸收率低，通常要求树脂的透明度高(透光率应在80％以上)，对辐射能吸收率低(树脂分子结构中尽量少含C—0—C、C=O、—OH等吸能基团)。廖翌滏等分别选择不同乳液品种配制固含量为50％的清漆，将这些清漆分别均匀地涂刷在试片上，测试结果显示，不同种类清漆涂层间的下表面温度相差仅1℃左右，可见不同种类基料树脂对涂料隔热性能的影响较小。

2.2颜填料的影响

涂层热反射率取决于颜填料折光指数与树脂折光指数的比值、颜填料粒径、颜填料纯度和颜料体积浓度(PVC)等。当颜填料的折光指数和基料韵折光指数相等时，涂料是透明的；当颜填料的折光指数大于基料的折光指数时，涂料就产生遮盖力，遮盖力大小取决于颜填料和基料折光指数之差。物体对光的反射包括全反射和散射，涂层中颜填料对光的反射主要以散射为主。颜填料折光指数与树脂折光指数相差越大、颜填料遮盖力越强，散射能力越强。通常树脂的折光指数为1.45~1.50。

颜填料粒径对反射太阳热辐射有影响。当颜填料粒径与入射光波长比d/λ为0.1～10时，表现为菲涅耳型反射，对温控有利；当d/λ小于0.1时，表现为瑞利散射，对温控无效。因此，颜填料粒径大对反射太阳热辐射有利，一般应不小于0.02μm，否则对温控没有贡献。但是颜填料粒径大，涂膜表面粗糙、孔隙多、易沾污，导致表面反射能力下降，因此，应选择一个合适的粒径搭配，使涂膜既具有良好的反射能力，又具有较好的耐沾污性能。

2.2.1常用颜填料

热反射隔热涂料常用的颜料有：钛白粉、滑石粉、云母粉等；功能性填料有：空心玻璃微珠，漂珠、红外陶瓷粉、珠光云母粉等。按照光学原理，当光照射到材料上时，将发生选择性反射、吸收、散射等物理过程。物体吸收光能后，可以自身特有的波长再发射出去。禁带宽度为0.5~1.8eV的材料吸收近红外辐射为1.8~3.1eV的材料吸收可见光。因此，要避免可见光及近红外光的吸收，填料的匠应大于3.1eV或小于0.5eV，可作为辐射型功能填料。

2.2.2红外反射颜料

颜料通常定义为具有高太阳光反射率和耐温性、耐候性良好，并且自身化学稳定性非常优异的一类颜料。复合无机颜料通常经800℃以上的高温煅烧而成，因而其有优异的耐候性、耐高温性和环保特性。冷颜料的开发和应用已成为目前颜料领域研究的热点。

2.3耐污性

目前所使用的建筑反射隔热涂料大部分为丙烯酸涂料，但是随着使用时间的增长，反射隔热涂料的在耐污性方面的弊端逐渐显现出来。最多在使用两到三年之后，其内反射效果将会降低50%左右，对于空气污染指数相对较大的城市来说，可能在使用不到两年的期限内，其热反射隔热效果就会降低至50%。所以，为了实现建筑反射隔热涂料在隔热方面的连续持久性，反射隔热涂料应在除了具有良好的隔热性能之外还应具备较强的耐污性和抗老化性。

3建筑反射隔热涂料的应用要点

透明与不透明反射隔热涂料在建筑应用领域方面有着相同的应用地域性特征，都是在夏热冬冷和夏热冬暖地区使用。由于只有在这类地区才具有较强的太阳能辐射，建设反射隔热涂料的反射作用才能得到利用，虽然在反射隔热涂膜在冬季起到了一定的不利作用，但是由于这些地区的冬季光照时间较短、太阳能辐射量低等特点，其不利作用造成的影响也相对较低，综合来看，其优势大于劣势。

3.1透明型反射隔热涂料的应用情况

透明型建筑反隔热涂料在实际运用中相对较少，我们最常见的也就是其在汽车贴膜中的应用。而且，透明性反射隔热涂料在建筑领域中的用量也不是很大，其最显著应用就是在节能建筑中的中空玻璃外窗中的应用。利用反射隔热涂料对红外光波的阻断线和紫外线及其他可见光的穿透性，将涂料事先涂抹在玻璃上，再将覆盖有反射隔热涂膜的玻璃制成中空玻璃，此种方法简单巧妙的克服了反射隔热涂料由于水分及其他腐蚀性气体或耐磨性不良造成的反射隔热功能下降的问题。现阶段在安徽建成的中空玻璃生产线中，其生产的隔热透明中空玻璃经过检测，平均透光率达87.6%，通过反射隔热作用能有效降低环境温度3.7—6.7℃。

3.2不透明型建筑反射隔热涂料的应用情况

不透明型建筑反射隔热涂料与透明型材料在应用空间及应用量上相比，应用更为广泛。随着近些年建筑节能思想及工作的深入开展、新型节能系统的研发及国家和地方政策法规的支持，为建筑反射隔热涂料在节能建筑中的应用创造了良好的条件，在生产供应商的销售推动作用下，其应用量也得到了明显的提升。以反射隔热涂料为饰面层的建筑保温砂浆外墙保温系统通过反射隔热涂料及砂浆外墙保护层的共同作用在减少保温层厚度，有利于取消抗裂防护层的同时，不但实现了夏季外墙温度的显著降低，也有效的阻止了冬季室内热量向外部传递，达到反射和保温的双重隔热效果。

结束语

相信随着产品质量的不断提高和反射隔热涂料隔热性能评价标准的不断完善，作为新型功能涂料的建筑反射隔热涂料，其在冬冷夏热地区及夏热冬暖地区的节能建筑建设中会得到更为广泛的推广和应用。

参考文献

[1]王德永,黄小珂.建筑用热反射隔热涂料的研究进展[J].建筑技术开发.2018(04)

[2]廖丽,刘朋,成时亮,杨双羽.经济型彩色建筑反射隔热涂料的配方研究[J].新型建筑材料.2017(08)

[3]颜红专,张雪洁,曾妮.改性剂对蠕变型改性沥青防水涂料的性能影响研究[J].建材与装饰.2018(36)