彩色反射隔热质感涂料探讨

顾勤英 （上海大通涂料化工有限公司，上海 200233）

彩色反射隔热质感涂料探讨

顾勤英 （上海大通涂料化工有限公司，上海 200233）

介绍了反射隔热涂料的作用机理，以及彩色反射隔热质感涂料原材料的选择。列举了该涂层的热工指标和实际应用的检测结果，并与普通质感涂层进行了比较。

彩色反射隔热质感涂料；明度值；太阳光反射比；近红外反射比；半球发射率

0 引言

太阳能是人类生存和生活的必备条件，获得的主要途径是太阳辐射，但有时候太阳辐射也给人类的生活带来诸多不便并造成物资损失。在城市地区，黑色沥青路面与柏油屋顶等会吸收来自太阳的热量，形成所谓的“热岛”效应，使城市温度比农村地区高出约 1～3℃。当前经济和环境的压力又重新燃起了人们对反射隔热涂料以及城市热岛效应问题的关注。

反射隔热涂料在夏季可以起到显著的降温效果，从而降低室内空调能耗。常见的建筑反射隔热涂料多是表面平整的白色或浅色涂料。但在实际应用中，浅色或白色涂膜存在耐沾污性差、耐候性差、光污染等缺点，在户外使用一段时间后，会因为涂膜表面变脏、变色而导致热反射性能大大下降。此外，浅色或白色涂料色彩单调，不能满足建筑装饰多样化的要求。目前，质感涂料（真石漆和多彩涂料）在建筑上的使用已经非常广泛，基本上占到外墙建筑涂料市场的50%，因而研制彩色反射隔热质感涂料意义重大，符合目前提倡的环保、节能需求，同时具有优异的装饰效果。

1 反射隔热涂料作用机理

涂覆反射隔热涂料是提高外墙和屋面隔热性能最简便、有效的方式，因为它可以提高建筑物表层的反射比和发射率。根据太阳光辐射能量光线的组成情况，将可见光反射比和近红外光反射比最大化，即可最大限度地提高建筑反射隔热涂料的性能。涂膜的全反射率越高，反射的太阳辐射热量就越多，而吸收的太阳辐射热量就越少，即向室内传导的热量就越少，夏天空调负荷就越低。

大多数反射隔热涂料为白色或浅色，尤其是含钛白粉的白色涂料，它既反射可见光，又反射红外光。但是根据客户需求，彩色建筑涂料的使用率在80%以上。彩色反射隔热涂料颜色确定后，在可见光部分的反射率就基本明确，其真正作用区域主要为红外区，在不影响颜色的情况下，应尽可能地把红外光反射出去。

2 彩色反射隔热质感涂料原材料的选择

2.1 颜料的选择

我们把在可见光区具有选择吸收，即呈现色彩，同时在红外区能反射红外光的颜料称为红外反射颜料。金红石型钛白粉是目前已知的白色颜料中折射率最高（＞80%）、折光指数最高（n=2.8），且粒径及其分布最理想的白色颜料，它是适合制备白色反射隔热涂料的最佳颜料。它在可见光区遮盖力好，同时也是较好的红外反射颜料。根据物理现象，当钛白粉粒径为入射光波长的一半时，其散射效果最佳。

除金红石型钛白粉外，冷颜料的开发和应用是目前颜料领域的研究热点。所谓冷颜料，通常是指具有高的太阳光反射率、耐候性良好，并且自身化学稳定性非常优异的一类颜料。冷颜料具有极佳的耐候性、耐温性、化学稳定性，此外还具备良好的环保性和耐酸碱性，适用于彩色反射隔热涂料体系。根据美国干粉颜料制造商协会DCMA（Dry Color Manufacturers Association）的定义和分类，按照化学成分和晶体结构，冷颜料可分为14种，其中常见的有3 种类型：金红石型、尖晶石型和赤铁矿型，如表1所示。

表1 冷颜料分类表Table 1 The classification table of cold pigment

2.2 填料的选择

填料是反射隔热涂料中的重要组成部分，它能提高涂膜的隔热性能、力学性能、渗透性、光泽和流平性等。

选用填料时应注意，应根据其折光率与涂膜反射率的关系选用高折光率、低吸收率的填料。一般用散射率来衡量红外反射隔热涂层反射红外线的能力，散射率越高，反射红外线的能力就越强。选用高折射系数的填料和低折射系数的基料，有利于涂料对太阳光的反射。

3 反射隔热质感涂料的热工指标和实际应用

3.1 热工指标的检测

随着人们对反射隔热涂料的认识和认可，针对原先以白色涂料为主的各类国标、行标的指标要求进行修正，2014年，建设部颁布的JG/T 235—2014《建筑反射隔热涂料》已与国际标准接轨，考虑了环境对太阳光反射比的影响，又增加了新的项目——涂膜污染后的反射率（表2）。新标准虽然是针对单色的反射隔热涂层，但对于表面不平整的质感涂层也适用。明度值、太阳光反射比、近红外反射比等的检测可以采用多点检测，取平均值的方法予以确认。

表2 JG/T 235—2014《建筑反射隔热涂料》热工指标Table 2 The thermotechnical index of architectural reflective thermal insulation coatings in JG/T 235—2014

目前，上海大通涂料化工有限公司已经研制成反射隔热质感涂料，利用不同颜料和填料对太阳光的反射，使涂层产生不同花色的质感效果，达到逼真的仿石效果，同时具有优异的太阳光反射性能，能降低涂层表面温度，进而降低室内温度。

根据质感涂料在同一涂层上有不同的色点的特点，原来只是重复检测3点的方式，不易确定涂层的明度值和太阳光反射比。通过反复试验发现，当明度值的检测达到一定的重复性，其平均值的误差范围越小。我们用同一反射隔热质感涂料涂覆了5块样板（20 cm×20 cm），每个样板进行了10次检测，明度值的检测数据见表3。

表3 隔热质感涂层明度值的检测数据Table 3 The lightness test data of reflective insulation texture coating

由表3可见：明度值经过10次平均后，误差分别为+1.17%、-0.44%、-0.78%、+0.76%、-0.70%，综合来看，误差较小。按照上述方式检测多组反射隔热质感涂层后的试验数据见表4。由表4可见：各涂层的检测结果均满足JG/T 235—2014标准的要求。

表4 不同颜色和花型的反射隔热质感涂层的热工指标检测结果Table 4 The thermotechnical index test results of reflective insulation texture coating with various colour and pattern

3.2 实际应用检测

为了测试在太阳光照射下的实际数据，建造了两幢一样的小房子（2 m×2 m×2.2 m），在屋顶内外侧和屋内离地1.5 m处安装了测温点，记录普通质感涂层和反射隔热质感涂层在不同季度、不同时间段对室内温度变化的影响，结果见表5和表6。

表5 2014年12月3日检测数据*Table 5 The detection results in December 3，2014

表6 2015年7月29日检测数据*Table 6 The detection results in July 29，2015

由表5、6可见：虽然冬季反射隔热质感涂层和普通质感涂层一样，在晴好的天气中也会产生温差，但与夏季相比，温差只有夏季的1/4。

反射隔热质感涂层在日照辐射较好的情况下，有明显的隔热功能，夏季外表面温差最高达到约11℃，内表面温差最高达到约6.0℃，对室内温差也有明显的影响。

4 结语

在建筑外表面涂覆反射隔热涂层，不仅能节能，同时因为涂层温度的下降，涂层中的高分子基料的高温分解得到缓解，延长了涂层本身的使用寿命。因此，研究、生产彩色反射隔热质感涂料意义重大，能同时兼顾功能性和装饰性，适应市场发展需求，应用前景广阔。

Discussion on the Color Reflective Insulation Texture Coatings

Gu Qinying （Shanghai Datong Coatings Chemicals Co.，Ltd.，Shanghai，200233，China）

The working mechanism of reflective insulation coatings，and the selection of raw materials of color reflective insulation texture coatings were introduced. The detection results of thermotechnical index and practical application of the coating were listed. Comparison between color reflective insulation texture coating and normal texture coating was conducted.

color reflective insulation texture coatings；lightness；solar light reflectance；near infrared reflectance；hemisphere emissivity

TQ 630.7

A

1009-1696（2016）05-0029-04

2016-02-29

顾勤英（1969—），女，华东理工大学（原华东化工学院）精细化工系本科毕业，目前从事涂料的研发工作。