保温隔热涂料的研究及应用

李玉春 乔一龙 孙 健 翟祝贺

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

0 前言

随着科技的发展和社会的进步，环境和能源问题日益突出。我国建筑业的能耗已占到全国能耗总量的27.6%，建筑节能将成为社会节能的首要方面。伴随着我国城市化进程的推进，建筑能耗在总能耗中的比重将会逐渐增加，对经济发展和人们正常生活的影响日益突出。

多功能的环保节能材料将成为解决保温节能问题的突破口。环保节能材料中的保温隔热涂料得到了人们越来越多的关注[1～3]。环保节能保温隔热涂料是一种新型的保温材料，由优质天然矿物质添加剂和高温黏合剂，经过制浆、入模、定型、烘干、成品、包装等工艺制造而成。该涂料是集封闭微孔结构与网状纤维结构为一体的优质高效保温材料，具有体轻、导热系数小，隔冷、隔热、防震、吸音等特点，可广泛用于冶金、化工、建筑等行业中。

1 保温隔热涂料发展现状

近年来，随着城市建设的飞速发展，外墙涂料的产量和应用在国内外涂料市场中占有相当大的份额。虽然聚苯乙烯、聚氨酯酚醛泡沫、耐高温轻质骨料等功能涂料的成功研制在一定程度上缓解了我国建筑材料耗能的问题，但目前仍存在一定的弊端，如耐热差、耐老化性能差、易燃和易造成污染。另外，我国南北方气候差异大，北方的墙体需要保温以降低采暖能耗。南方墙体需要隔热以减少太阳热能的传入。保温型多功能涂料综合了涂料及保温材料的双重特性，不仅能提高居住水平，改善生活环境，还节能环保，具有重要的社会现实意义[4]。

保温隔热涂料选用特质溶液，纳米陶瓷空心颗粒、硅铝纤维、各种反射材料为主要原料，能有效抑制并屏蔽红外线的辐射热和热量的传导，对低温物体可有效保冷并能抑制环境辐射热而引起的冷量损失，可防止冷凝发生。在高温管道、设备、容器的外表面喷涂，可以有效抑制热辐射和热量的损失。另外，该高温隔热保温涂料氯离子含量为零，还可防止空气或工艺中湿的氯化物进入，不会导致金属焊接的焊缝脆化。涂料的绝缘系数很高，有很好的高温下绝缘效果。

2 保温隔热涂料的分类

2.1 隔绝传导型涂料

隔绝传导型涂料是一种阻挡、反射、辐射太阳光近红外热量的功能性水性涂料，令屋面隔热降温，节能降耗。该类型涂料所用的轻质骨料的表观密度小，内部结构疏松多孔，含水率小，具有隔热、防水、防锈、防腐、工期短、见效快的特性，直接涂抹于墙体表面形成厚度一般为5～20mm的保温层，干燥成膜后热导率很小，因此涂层具有一定的减慢热传递的能力，从而达到隔热保温的作用。

隔绝传导型隔热涂料主要选取低热导率的原材料，易生产好施工，投入少产出大。但针对削减对流及辐射传热效果较差，保温层较厚且粗糙，吸水率大，抗震性能弱，使用寿命短。对热量的传递只能缓解,达不到削减的作用[5～7]。

2.2 反射型保温涂料

反射型隔热涂料也称日光热反射涂料，是在涂料中添加中空玻璃、陶瓷微珠，或添加铝基制的高反射率涂层，反射太阳光中的红外线及可见光来达到隔热目的，其隔热原理主要是热反射率高，有效降低辐射传热和对流传热[8～9]。反射型隔热涂料能对400～2 500 nm范围的红外线进行反射，阳光强烈时可降低物体表面温度3℃～5℃，阴天或夜晚可以降温到和大气温度几乎一致。

反射型隔热降温涂料的典型是ZS-211防晒涂料和ZS-222热反射涂料。这两种涂料的反射率都在90%以上，可以有效降温15℃。以ZS-211为例，这种涂料能够在建筑的表面形成大量封闭的真空微珠，可有效阻止热量的传导，在隔热的同时，保证建筑室内70%以上的热量不会流失。ZS-211的应用可有效起到防寒防冻的作用，厚度为3 mm以上的涂料，保温率高达90%，在冬天可以有效提高室温5℃以上。

反射型隔热涂料附着力好，具有良好的亲容性，耐候性强，一般使用无刺激性气味的溶剂，大大减少了施工对环境的影响。然而大多反射型隔热涂料是溶剂，使反射型隔热涂料的应用受限。因此，多功能的水性反射型隔热涂料的研发任重道远。

2.3 辐射型保温涂料

辐射型保热涂料的作用机理是通过辐射的形式把建筑物吸收的日照光线和热量以一定的波长发射到空气中，阻挡了热能的传递，减少了建筑的热量，从而达到良好的隔热节能的效果。

此类涂料关键技术是制备具有高热辐射率的涂料组分。目前，辐射型建筑保热涂料的研究尚不成熟，原因在于:如何根据建筑用乳液的特点，研制出高性能的乳液；对光与热的反射、吸收及辐射理论研究欠缺；中空、真空微珠和陶瓷粉等隔热材料的理论研究比较成熟，但其在建筑涂料中的应用研究仍较少，缺乏理论支撑，推广较难；对于隔热涂料的分析测试，目前尚无国标。

3 保温隔热涂料的应用

随着涂料技术的进步，人们对隔热涂料的研究也正从建筑内墙隔热保温向建筑外墙拓展。试验室对反射型建筑隔热涂料的研究相对成熟，也已经在建筑外墙上进行了应用。外墙涂料的隔热性能有利于建筑物的冬暖夏凉及节能降耗，同时还具有防潮功能，避免室内结露、霉斑等优点。

近年来，建筑涂料无论是从质量水平、应用规模、品种还是从研究水平上都有了极大的发展。例如，刘先春研究的以改性丙烯酸树脂成膜涂料，郭年华研制的聚氨酯改性高氯化聚乙烯反射涂料，张敏研发的利用鳞片状铝粉为颜料的水性反射性隔热涂料等。尤其是改性丙烯酸树脂成膜涂料，无论是在建筑物的保温性能方面，还是在节能环保方面，都取得了极大的实践和应用成果，在很大程度上推进了我国建筑企业节能环保的发展[10]。

4 结语

环保保温隔热涂料的有效应用可以对建筑起到良好的保护作用，延长建筑的使用寿命，达到节能减排的目的。保温隔热涂料性能的显著改善，为今后大规模应用发展提供了广阔的前景。低成本、多功能、节能环保的保温隔热涂料必将是未来建筑涂料的主要发展方向。因此，我国须加大对环保节能保温涂料的研究力度，改善工艺和配方，促进建筑行业的可持续发展。