颜填料对水性反射隔热涂料太阳光反射比的影响

何金太，路国忠，丁秀娟，赵炜璇，谷秀志

（北京建筑材料科学研究总院有限公司，北京　100041）

颜填料对水性反射隔热涂料太阳光反射比的影响

何金太，路国忠，丁秀娟，赵炜璇，谷秀志

（北京建筑材料科学研究总院有限公司，北京100041）

采用JG/T 235—2014《建筑反射隔热涂料》测试方法表征了水性反射隔热涂料的太阳光反射比和近红外反射比，着重研究了钛白粉、常用填料、空心玻璃微珠和普通色浆对涂料太阳光反射比的影响。

颜填料；反射隔热涂料；太阳光反射比；近红外反射比

水性反射隔热涂料是一种新型功能性涂料，具有装饰和隔热双重功能，对于降低建筑能耗具有重要意义，已经成为涂料企业研究的热点。决定反射隔热涂料性能的关键因素是颜填料的选择，只有选择高反射比的颜填料，才能制备高太阳光反射比的隔热涂料。太阳光反射比和近红外反射比是反射隔热涂料的关键性能指标，本文着重探讨钛白粉、常用填料、空心玻璃微珠和普通色浆对涂料太阳光反射比的影响。

1　实验

1.1实验原料

金红石型钛白粉：RCL595（澳洲美礼联），ALTIRIS-550、800（美国亨斯迈）；空心玻璃微珠，美国3M公司；重质碳酸钙：1250目，河北保定望都县白特粉体有限公司；煅烧高岭土：GT-1250，河北保定望都县白特粉体有限公司；沉淀硫酸钡：1250目，郑州同创化工有限公司；纯丙乳液：AC-261，陶氏化学；水性国产色浆：炭黑、铁黄、铁红、酞菁蓝、酞菁绿、大红、有机橙；分散剂：731A，陶氏化学；消泡剂：CF246，英国布莱克本；润湿剂：CF-10，陶氏化学；pH值调节剂：AMP-95，安格斯；防腐剂：RS，英国索尔；流平剂：RM2020，陶氏化学；防冻剂：丙二醇，国产；成膜助剂：醇酯12，陶氏化学；增稠剂：ACRYSOL DR-72，陶氏化学。

1.2主要仪器设备

高速分散机、色差仪、PerkinElmer Lambda 950型紫外-可见光-近红外分光光度计。

1.3反射隔热涂料制备与性能测试

1.3.1白色反射隔热涂料的制备

按表1基础配方制备白色反射隔热涂料。

表1　白色反射隔热涂料的基础配方

1.3.2彩色反射隔热涂料的制备

在白色反射隔热涂料中加入普通色浆（炭黑、铁黄、铁红、酞菁蓝、酞菁绿、大红、有机橙）配制成彩色涂料。

1.4光学性能测试方法

颜色：使用色差仪测试涂层的表面颜色参数L*、a*、b*值。

太阳光反射比和近红外反射比：制样和测试方法按JG/T 235—2014《建筑反射隔热涂料》进行。

2　结果与讨论

2.1白色涂料的光学性能研究

2.1.1钛白粉对太阳光反射比的影响

金红石型钛白粉折射系数高，遮盖力好，是影响白色反射隔热涂料反射比性能的关键因素。按表1配方，考察不同厂家和牌号的钛白粉对太阳光反射比的影响，测试结果见表2和图1。

表2　钛白粉品种对太阳光反射比的影响

注：（1）TSR为总太阳光反射比，即250～2000 nm反射与入射太阳光辐射能量的比值；（2）RNIR为近红外反射比，即在780～2000 nm反射与入射太阳光辐射能量的比值。下同。

图1　采用不同钛白粉白色涂料的太阳光反射比曲线

从表2和图1可以看出，不同厂家和牌号钛白粉的白色涂料总太阳光反射比差别不大，2#和3#涂料样品在长波近红外光区（1100～2500 nm）具有较高的反射比。这是由于钛白粉粒径不同造成的，普通金红石钛白粉的粒径为0.2～0.4 μm，而ALTIRIS-550的粒径为0.6 μm，ALTIRIS-800的粒径为0.9 μm，比普通金红石钛白粉粒径大，红外光反射能力略有增大［1］。

2.1.2常用填料对太阳光反射比的影响

以金红石型钛白粉RCL595为着色颜料，按表1白色涂料的基础配方，考察常用填料重质碳酸钙、煅烧高岭土、沉淀硫酸钡对太阳光反射比的影响，试验结果见表3、图2。

表3　常用填料对涂料太阳光反射比的影响

图2　采用不同常用填料白色涂料的太阳光反射比曲线

从图2可以看出，加入不同的常用填料后，太阳光反射比随波长的变化规律基本一致，白色涂料的太阳光反射比差别不大。

2.1.3空心玻璃微珠对太阳光反射比的影响

按表1配方，以金红石钛白粉RCL595为着色颜料，分别加入涂料质量4%和8%的空心玻璃微珠，测试涂膜的太阳光反射比，结果见表4和图3。

表4　空心玻璃微珠用量对涂料反射比的影响

图3　不同空心玻璃微珠用量白色涂料的太阳光反射比曲线

从表4和图3可以看出，空心玻璃微珠的加入可以明显提高涂料的近红外反射比和太阳光反射比。这主要是因为空心玻璃微珠是薄壁中空球体，具有较低的导热系数，在涂层中紧密多级排列，形成真空层，对太阳辐射热有极强的反射和阻隔作用［2-4］。

2.2普通颜料对涂料反射比的影响

在分别以金红石型钛白粉RCL595、金红石型钛白粉RCL595+空心玻璃微珠4%、亨斯迈钛白粉ALTIRIS-550为着色颜料的白色基础漆（1#、7#、2#）中，添加炭黑、铁黄、铁红、大红、酞菁蓝、酞菁绿、有机橙色浆，考察这些颜料对涂料反射比的影响，结果见表5～表7及图4～图6。

从表5～表7和图4～图6可以看出，与白色基础漆相比，加入普通颜料后，太阳总反射比和近红外反射比均有所下降，涂料的反射比谱图变化较大。加入炭黑后，涂料的太阳光反射比和近红外反射比均大幅降低，不能达到JG/T 235—2014的规定要求。其余颜料对涂料在1200～2500 nm范围内的反射比影响较小，主要影响在380～1200 nm范围内。铁红、大红、有机橙有很好的近红外反射比值，可以达到JG/T 235—2014的规定要求；酞菁绿在可见光范围内反射比值较低，从而使得涂料的太阳光反射比值较低；铁黄在380～780 nm可见光范围内反射比较高，780～1200 nm范围内的反射比较低，导致涂料的太阳光反射比合格，近红外反射比值不合格。

表5　普通色浆对钛白粉RCL595白色基础漆（1#）反射比的影响

图4　1#白色基础漆中添加不同普通色浆隔热涂料的太阳光反射比曲线

表6　普通色浆对钛白粉RCL595+4%玻璃微珠白色基础漆（7#）反射比的影响

图5　7#白色基础漆中添加不同普通色浆隔热涂料的太阳光反射比曲线

表7　普通色浆对钛白粉ALTIRIS-550白色基础漆（2#）反射比的影响

图6　2#白色基础漆中添加不同普通色浆隔热涂料的太阳光反射比曲线

另外，加入空心玻璃微珠可以提高涂料的太阳总反射比和近红外反射比；亨斯迈钛白粉基础漆具有很好的近红外反射比，加入普通色浆后比相同明度和颜色的金红石型钛白粉RCL595涂料的太阳光反射比和近红外反射比均较高。

［1］林宣益.有色反射隔热建筑涂料探讨［J］.中国涂料，2013，28（9）：23-26.

［2］刘亚辉，冯建林，许传华.空心玻璃微珠在反射隔热涂料中的应用［J］.现代涂料与涂装，2014，17（2）：22-24.

［3］张雪芹，徐超.建筑反射隔热涂料的关键技术及其应用［J］.新型建筑材料，2015（10）：1-4，57.

［4］丘童，徐强，李德荣，等.建筑外墙隔热涂料节能效果实测研究［J］.新型建筑材料，2010（9）：80-82.

Influence of different pigments on solar reflectance of waterborne reflective thermal insulation coatings

HE Jintai，LU Guozhong，DING Xiujuan，ZHAO Weixuan，GU Xiuzhi
（Beijing Building Materials Academy of Science Research，Beijing 100041，China）

This paper characterizes the solar reflectance andnearinfraredreflectance ofwaterborne reflective thermal insulation coating by the methods of JG/T 235—2014"Building reflective insulation coatings"，and focuses on the influence of titanium dioxide，commonly used fillers，hollow glass microspheres and ordinary pigments on the solar reflectance of coatings.

pigments，reflective thermal insulation coatings，total solar reflectance，near infrared reflectance

TU56+1.6

A

1001-702X（2015）11-0023-03

2015-05-05；

2015-10-28

何金太，男，1978年生，山西应县人，工程师，硕士，主要从事涂料、新型墙体保温材料的开发。