隔熱涂料的前世今生

隨著城市化進程加快，能源不足的現象日益突顯，國家規定自2008年起，新建住宅必須采用隔熱保溫措施，截止到2015年，新增綠色建筑面積必須達到10億平方米以上。在此政策下，節能型建筑隔熱材料獨樹一幟，其“代表作”隔熱保溫涂料因豐富多種，且經濟、實用和隔熱性好受到人們青睞。隔熱涂料是一種近年來發展的新型功能涂料，將其用于建筑物表面可達到降低建筑物內部溫度，減少能源消耗的功能。根據隔熱方式不同，隔熱涂料被分為阻隔型隔熱涂料、反射型隔熱涂料、輻射型隔熱涂料3種類型。

一、阻隔型隔熱涂料

阻隔型隔熱涂料，是一種通過熱傳遞的阻抗作用來實現隔熱的被動式降溫涂料。它一般采用低導熱率的組合物或在涂膜中引入熱導率極低的空氣，以獲得良好的隔熱效果。阻隔型隔熱涂料具有堆積密度小，導熱性能低、介電常數小、耐化學腐蝕性強等優點。它多選擇耐候性好、韌性好、膜性好的基料，并輔以合適的分散劑、阻燃劑、成膜助劑等，將隔熱骨料粘結在一起，涂覆于設備或墻體表面，從而形成一定厚度的保溫層，以達到隔熱保溫功能。

應用較為廣泛的阻隔性隔熱涂料是硅酸鹽類復合涂料，這類涂料發展起源于20世紀80年代末，它最初以松解過的海泡石作為主要原料，以水玻璃為主要黏結劑。后來，除使用海泡石外，還加入大量膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、漂珠、粉煤灰、硅藻土、石棉、玻璃棉、礦棉、硅酸鋁纖維等。此外，它所用的黏結劑也由單一的水玻璃過渡為石膏（常溫）、水泥（常溫）、高鋁水泥（中溫）、硅溶膠（高溫）等材料。同時，它還添加大量外加劑以改善涂料性能，如流動性、硬化性、憎水性、耐高溫性、反射性等，經過機械打漿、發泡、攪拌等工藝制成膏狀保溫涂料。

隨著人民生活水平的逐步提高，以及我國對于建筑物保溫節能工作政策性指導的不斷加強，保溫涂料將更多地應用于建筑物內墻的保溫隔熱。復合硅酸鹽保溫涂料雖然得到較大認可和廣泛使用，但也存在部分缺陷。其主要表現為：1、干燥周期長，施工受季節和氣候影響大；2、抗沖擊能力弱；3、干燥收縮大，吸濕率大；4、對墻體的黏結強度偏低，若施工不當易造成大面積空鼓現象；5、裝飾性有待于進一步改善。正因為如此，人們也嘗試用石蠟來生產建筑保溫隔熱材料，采用石蠟微膠囊化來解決石蠟的耐久性和對環境的污染問題。

二、反射型隔熱涂料

通過反射可見及紅外光形式，把太陽光能量加以隔絕的涂料稱為反射隔熱涂料。通過太陽光譜能量分布曲線可知，太陽能絕大部分處于可見光和近紅外區，即400～1800nm范圍，約占太陽輻射能95%。在該波長范圍內，反射率越高則涂層的隔熱效果越好。因此，通過選擇合適的樹脂、金屬或金屬氧化物顏填料和生產工藝，可制成高反射率的涂層，以更好地反射可見及紅外光，達到最佳隔熱效果。

在我國，噴淋裝置、空調、冷氣機和電風扇等降溫制冷設備所耗能量，占全年總能耗的一半多。采用太陽熱反射涂料，能克服或緩解以上問題，因此市場前景廣闊。這類涂料的研究也是熱點，例如以水性丙烯酸樹脂為成膜基料，用金紅石型鈦白粉、硫酸鋇、空心陶瓷微珠作隔熱材料，制備反射型隔熱涂料的熱反射率達到92%，對紅外線的反射率高達95%。據研究表明，當納米二氧化鈦粉體含量3%、反射太陽光紅外線因子CICP-L含量在4%，就能讓隔熱涂層的太陽光紅外反射率大于80%。科研人員通過有機硅改性丙烯酸樹脂，制成可以耐受高溫的隔熱涂料，在850℃ 條件下能夠20個小時保持不變性，且對太陽光熱輻射的反射率也大于80%。還有科學家以硅丙乳液等水性高分子材料為基料，通過添加中空陶瓷粒珠等功能性填料，制成對太陽熱反射率高、導熱系數低的絕熱涂料，現已應用于建筑業的鋼結構屋頂和玻璃幕墻；石油工業的海上鉆井平臺、油罐、石油管道；運輸業的汽車、火車、飛機表面；造船工業的船殼、甲板。此外，它還用于坦克、軍艦、火箭、宇宙飛船等，很好地阻止了熱傳導，降低暴露在太陽熱輻射下裝備的表面溫度和內部環境溫度，極大地改善了工作環境、提高了裝備的安全性能。

三、輻射型隔熱涂料

通過輻射的形式，把建筑物吸收的日照光線和熱量一定的波長發射到空氣中，從而達到良好隔熱效果的涂料稱為輻射隔熱涂料。眾所周知，大氣層的紅外輻射主要來源于大氣中的水蒸氣、二氧化碳和臭氧及懸浮微粒，起主要作用的是水蒸氣和二氧化碳。在波長為8～13nm的區域內，水蒸氣和二氧化碳的吸收能力較弱，這讓大氣層對8～13.5nm的紅外輻射具有很高的穿透力。因此，建筑物的可以通過此波段將熱量輻射出去。由于涂料在8～13.5nm波段內有高發射率，必須加入此波段范圍具有高峰吸收值的物質，以增強輻射涂層在此波段范圍的輻射能力。而紅外輻射物吸收了輻射熱能，從而改變和加劇了分子內部運動，使粒子能態級產生從高到低的熱發射，從而降低被輻射物的溫度。研究表明，在涂料中加入適量紅外粉料，可提高涂層的輻射性能，令涂層具有高發射率（e>0.9），并以紅外輻射方式將吸收的能量輻射出去，從而起到隔熱作用。

四、其他隔熱涂料的特色集錦

薄層隔熱反射涂料。薄層隔熱反射涂料通過選擇耐候性好、韌性好、耐高溫、成膜性好的基料，加入輕質、孔隙率高、熱絕緣系數大的絕緣填料，以及反射率高、表面光潔的反射填料，再輔以合適的分散劑、阻燃劑、成膜助劑等組合制成。薄層隔熱反射涂料的熱反射率可達85%以上，多用于成品油罐及低溫容器的隔熱保溫涂料。其中，太空絕熱瓷層是根據美國航空和航天局操控航天飛機熱傳導的工作原理研制而成，它由一些懸浮于惰性乳膠液中的微小顆粒構成，適用于高壓噴涂，具有良好抗熱輻射功能且無污染。薄層的隔熱、防潮、防腐蝕等綜合性能優異，反射率達85%以上，這類涂料表面光澤度高，無接縫且干燥迅速。

真空絕熱保溫涂料。真空絕熱保溫涂料是采用真空填料制備的性能優越的保溫涂料，優點主要有高反射率、高輻射率、低導熱系數、低蓄熱系數等熱工性能。例如德國盾牌陶瓷隔熱涂料，是由極微小的真空陶瓷微珠與環保乳液組成的水性涂料，它與墻體、金屬、木質品等基體有著較強黏附力，直接在基體表面涂抹約0.3mm，即可達到隔熱保溫效果。這類涂料的核心技術是真空陶瓷微珠，它的特殊結構具有很強延展性，可有效地避免基體吸水后因熱脹冷縮而產生裂縫，以及因強光照射引起基體內張力變化出現的裂縫。該涂料以前僅限于航天產品使用，近年來發達國家先后將該技術應用到民用建筑和工業設施上。此外，它在化工行業中的液體儲罐、罐車隔熱，以及各種生產設備的表面防腐處理上，均有巨大潛力。

納米透明隔熱保溫涂料。納米透明隔熱涂料是新型隔熱節能涂料，它在可見光區能達到透明效果。將納米材料應用于涂料，可改善涂料的性質，賦予涂料諸多優良特性。它主要表現在提高建筑涂料與建筑物表面的粘結強度、表面硬度、耐磨性，以及提高涂膜層耐雨水沖刷性、耐風沙侵蝕性，從而增加涂料的使用年限。另外，納米材料還有助于增強建筑涂料的柔韌性，提高建筑涂料表層光潔度，并且讓涂料具備抗菌、自清潔性和凈化空氣的作用。我國在納米透明隔熱保溫涂料研制方面也有顯著進展，如研制出了納米氧化錫銻透明隔熱涂料，它具有良好的隔熱性能，在紅外區阻隔率可達73%，對熱輻射起到有效阻隔作用。同時，將納米ATO（氧化錫銻）與水性聚氨酯組合，通過一定工藝制備出納米隔熱涂料，其可見光透過率大于63%。另外，還用有機硅烷偶聯劑改性的納米氧化錫銻和空心玻璃微珠組合，采用攪拌超聲的方法合成性能優良的隔熱涂料。目前，由南京工業大學“納米透明隔熱涂料項目組”與江蘇晨光涂料有限公司，進行產學研合作建設的我國第一個納米透明隔熱涂料產業化生產基地，已經在常州市武進區湟里鎮正式啟動。

五、瞻望隔熱涂料的未來新格局

現有產品及技術的改進提高。我們要降低成本、提高性能、擴大品種，以滿足不同用戶需要，同時向施工簡便的方向發展，研發出只需一次涂抹的新型隔熱涂料。

研發復合型保溫隔熱涂料。一種保溫效果良好的涂料往往是兩種或多種隔熱機理協同作用的結果，各種保溫涂料各有優缺點，充分發揮它們的特點，進行優勢互補，研制出性能優良的復合型保溫涂料。

擴大合成樹脂涂膜研究。隨著高質量的丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚氨酯和其他水溶性樹脂涂膜的進一步發展，開發新型合成保溫涂料是最新研究方向。

積極開發多功能型保溫涂料。涂料不僅要具有保溫隔熱作用，還應耐污、防水、防腐、抗靜電、阻燃、隔聲。現在，含納米或亞納米微孔結構，以及采用納米材料制成的多功能性涂膜，將是未來涂料發展的新熱點。

注重環保，利用“三廢”開發保溫涂料。環境保護越來越引起世界各國的重視，保溫涂料的研制必須遵循涂料發展趨勢，向水性、環保方向靠攏，絕不使用環保法律中禁用的各類有害物質。

數據顯示，2012年我國涂料總產量達到1271.875萬噸，同比增長11.79%，其中建筑涂料占37.8%。建筑隔熱保溫涂料替代傳統建筑涂料，能夠提高建筑節能材料的使用率，實現國家節能減排規劃的目標。因此，隔熱涂料作為一種新型功能涂料，具有廣闊的市場前景和豐厚的市場份額。