太陽遮熱反射涂料的研究及應用
時間:2005-06-30
人類正積極開發利用太陽能，以節約地球上有限的資源。但太陽的強烈輻射所產生的熱量給人們的生活帶來諸多不便。在發達國家，噴淋裝置、空調、冷氣機和電風扇等降溫制冷設備所用的能量，占全年總能耗的20%以上。在中國，這些設備消耗的能量也占相當的比例。因此，運用某種方法降低或防止太陽輻射所引起的溫升，達到節能的目的，是一個重要的研究課題。太陽遮熱反射涂料就是一種簡便而有效的降低表面溫度的技術，它已被廣泛用于建筑、石油、運輸、造船工業、軍工、航天等行業。
太陽反射涂料的基本原理
太陽遮熱反射涂料是通過反射外部太陽光的能量，并通過大氣窗口（8~13UM）將物體表面的能量輻射到外層空間，從而使物體降溫。太陽遮熱反射涂料具有紅外反射和輻射的雙重功能。太陽的能量主要集中于紅外光區，如果把一般物體視為300K黑體，那么一般物體在紅外區輻射波長為2500~15000NM。涂層理想的遮熱效果全部反射太陽發出的波長為2500~15000NM的電磁波。
熱反射涂層的主要指標反射率取決于顏料與樹脂折光指數的比值、涂層厚度、顏料粒徑、純度以及涂料的PVC值（顏料體積分數）。
反射太陽的強弱主要是物質的折光指數來表征的，折光指數越大，對太陽的反射能力就越強。有機樹脂的折光指數為1.45~1.50，其中常用的醇酸樹脂和環氧樹脂的折光指數接近1.48；而含氟聚合物有相對較低的折光指數。
太陽遮熱涂料的研究情況
太陽遮熱涂料是為了滿足軍事上的需求而發展起來的，該涂層可以降低和削弱熱紅外線探照功能，利用輻射還可以降低被覆空間或物體的表面及內部溫度，從而節約大量空調降溫費用。
目前，常見的太陽遮熱涂料以有機樹脂作為基料，并加入鈦白粉、鋁粉等各種顏填料及助劑，生產和施工簡單方便。太陽遮熱涂料一般分為底漆、中層漆和面漆三層，底漆以防銹為主要目的，其遮熱涂料一般分為底漆、中層漆是主要的反射隔熱層，熱傳導系數小；面漆反射太陽光中的可見和近紅外光區的能量，并提供期望的顏色，其主要功能是防水、耐候、反射太陽光。太陽遮熱反射涂層總厚度約150~200UM，需多次涂覆，每次涂覆厚度為30~40UM。面漆必須盡可能薄，且要求表面平滑，以減少涂層表面對太陽的吸收；中層漆隔熱層相對較厚，約100UM，以阻止涂層表熱量的內部傳遞。隔熱層的隔熱效果有一定的局限，要求面漆反射絕大部分的太陽光能。但雙層或多層涂料體系的太陽遮熱涂料，在涂覆過程中很難保障面漆層的光滑和厚度一致，因此開發單層漆料體系的太陽遮熱涂料具有一定的經濟價值。
據悉，日本開始實施改正能源法（合理使用源的相關法律）后，各相關公司都在加速推行太陽遮熱、絕熱涂料類新產品，如松下電器及旭日建筑涂料等大公司都在工廠屋頂涂上太陽遮熱涂料，這樣既可以節省能源又有利于環保。為了延長住宅的使用壽命、節約能源，涂料公司推出了各種代替產品，預計具有良好的適應性，長期耐久性和環保功能的太陽遮熱涂料市場會有廣闊的前景。
太陽遮熱涂料中往往會包含有特殊顏料或中空陶瓷，與現代涂料相比，它可以抑涂膜蓄熱，使建筑物冷氣機的效率得到提高。
日本PAINT、LSKA 化研、新日鐵化學、長島特殊涂料等公司紛紛在屋頂或工廠施工，加速推動使其產業化、事業化。具有防音技術的日本特殊涂料公司則重點推銷具有混合防音功能的太陽遮熱的涂料，其他公司則開發具有太陽遮熱附加功能的特種涂料。在改正能源法推出后，太陽遮熱的前景尢為看好。
由北京京安固特化工有限責任公司研制生產的CTR系列太陽熱反射隔熱涂料日前通過涂料工業研究設計院檢測中心和國家建筑材料測試中心的檢驗鑒定，被建設部科技發展促進中心指定為推廣產品。經測試，金屬貯藏涂裝CTRM-1隔熱涂料后，與涂裝銀粉漆比較，在35oC氣溫條件下表面溫差達19oC，內部溫差達10oC。與未涂裝的同等廠房相比，表面溫度降低20oC，屋頂溫度降低15oC左右，廠房內空氣溫度可降低5oC，特別適用于軍用艦船和部隊野戰車輛。大慶石油學院的潭英杰、吳殿義對太空絕熱瓷層進行了試驗研究。它是由一些懸浮于惰性乳膠中的微小顆粒構成的，在反射太陽光、防潮、抗腐蝕、防冷凝及施工方面等都有獨特的優惠性。
天津大學的海洋化工學院的郭年華和戰為民等人對太陽熱反射涂料也進行了研究。他們研制的涂料與常規鋁粉涂料、白色涂料相比，在夏天的環境下，可使表層溫度低4oC～10oC，內裝液的溫度降低15oC～19oC。一些太陽反射涂料已獲得生產和應用，其反射隔熱效果顯著。
太陽遮熱涂料是一種反射太陽光同時向外部輻射內部熱量的功能性涂料，但是現在國內對它的研究還沒有形成規模，很多人對它也不是十分了解。一般的太陽遮熱涂料分為底漆、面漆以及中層漆。程序煩瑣，施工量大，不易使漆膜厚度均勻。今后太陽遮熱涂料主要向以下三個方面發展：
（1） 進一步尋找高折光指數的顏料，來提高反射,來提高反射率,并提供期待的色彩。
（2） 進一步研究新工藝、新方法，以單層太陽遮熱涂料為發展方向，避免施工煩瑣，降低原料費用。
（3） 采用水性涂料等，使太陽遮熱涂料成為環保涂料。
由于太陽遮熱涂料是通過反射太陽光和向外輻射內部能量而達到降溫效果的功能涂料，可以實現自主降溫，不需消耗能源，只需資金的一次性投入，并且相當于空調等制冷設備而且價錢低廉，對環境無污染，具有很高的實用價值和市場前景。
