隔热涂料的前世今生

随着城市化进程加快，能源不足的现象日益突显，国家规定自2008年起，新建住宅必须采用隔热保温措施，截止到2015年，新增绿色建筑面积必须达到10亿平方米以上。在此政策下，节能型建筑隔热材料独树一帜，其“代表作”隔热保温涂料因丰富多种，且经济、实用和隔热性好受到人们青睐。隔热涂料是一种近年来发展的新型功能涂料，将其用于建筑物表面可达到降低建筑物内部温度，减少能源消耗的功能。根据隔热方式不同，隔热涂料被分为阻隔型隔热涂料、反射型隔热涂料、辐射型隔热涂料3种类型。

一、阻隔型隔热涂料

阻隔型隔热涂料，是一种通过热传递的阻抗作用来实现隔热的被动式降温涂料。它一般采用低导热率的组合物或在涂膜中引入热导率极低的空气，以获得良好的隔热效果。阻隔型隔热涂料具有堆积密度小，导热性能低、介电常数小、耐化学腐蚀性强等优点。它多选择耐候性好、韧性好、膜性好的基料，并辅以合适的分散剂、阻燃剂、成膜助剂等，将隔热骨料粘结在一起，涂覆于设备或墙体表面，从而形成一定厚度的保温层，以达到隔热保温功能。

应用较为广泛的阻隔性隔热涂料是硅酸盐类复合涂料，这类涂料发展起源于20世纪80年代末，它最初以松解过的海泡石作为主要原料，以水玻璃为主要黏结剂。后来，除使用海泡石外，还加入大量膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、漂珠、粉煤灰、硅藻土、石棉、玻璃棉、矿棉、硅酸铝纤维等。此外，它所用的黏结剂也由单一的水玻璃过渡为石膏（常温）、水泥（常温）、高铝水泥（中温）、硅溶胶（高温）等材料。同时，它还添加大量外加剂以改善涂料性能，如流动性、硬化性、憎水性、耐高温性、反射性等，经过机械打浆、发泡、搅拌等工艺制成膏状保温涂料。

随着人民生活水平的逐步提高，以及我国对于建筑物保温节能工作政策性指导的不断加强，保温涂料将更多地应用于建筑物内墙的保温隔热。复合硅酸盐保温涂料虽然得到较大认可和广泛使用，但也存在部分缺陷。其主要表现为：1、干燥周期长，施工受季节和气候影响大；2、抗冲击能力弱；3、干燥收缩大，吸湿率大；4、对墙体的黏结强度偏低，若施工不当易造成大面积空鼓现象；5、装饰性有待于进一步改善。正因为如此，人们也尝试用石蜡来生产建筑保温隔热材料，采用石蜡微胶囊化来解决石蜡的耐久性和对环境的污染问题。

二、反射型隔热涂料

通过反射可见及红外光形式，把太阳光能量加以隔绝的涂料称为反射隔热涂料。通过太阳光谱能量分布曲线可知，太阳能绝大部分处于可见光和近红外区，即400～1800nm范围，约占太阳辐射能95%。在该波长范围内，反射率越高则涂层的隔热效果越好。因此，通过选择合适的树脂、金属或金属氧化物颜填料和生产工艺，可制成高反射率的涂层，以更好地反射可见及红外光，达到最佳隔热效果。

在我国，喷淋装置、空调、冷气机和电风扇等降温制冷设备所耗能量，占全年总能耗的一半多。采用太阳热反射涂料，能克服或缓解以上问题，因此市场前景广阔。这类涂料的研究也是热点，例如以水性丙烯酸树脂为成膜基料，用金红石型钛白粉、硫酸钡、空心陶瓷微珠作隔热材料，制备反射型隔热涂料的热反射率达到92%，对红外线的反射率高达95%。据研究表明，当纳米二氧化钛粉体含量3%、反射太阳光红外线因子CICP-L含量在4%，就能让隔热涂层的太阳光红外反射率大于80%。科研人员通过有机硅改性丙烯酸树脂，制成可以耐受高温的隔热涂料，在850℃ 条件下能够20个小时保持不变性，且对太阳光热辐射的反射率也大于80%。还有科学家以硅丙乳液等水性高分子材料为基料，通过添加中空陶瓷粒珠等功能性填料，制成对太阳热反射率高、导热系数低的绝热涂料，现已应用于建筑业的钢结构屋顶和玻璃幕墙；石油工业的海上钻井平台、油罐、石油管道；运输业的汽车、火车、飞机表面；造船工业的船壳、甲板。此外，它还用于坦克、军舰、火箭、宇宙飞船等，很好地阻止了热传导，降低暴露在太阳热辐射下装备的表面温度和内部环境温度，极大地改善了工作环境、提高了装备的安全性能。

三、辐射型隔热涂料

通过辐射的形式，把建筑物吸收的日照光线和热量一定的波长发射到空气中，从而达到良好隔热效果的涂料称为辐射隔热涂料。众所周知，大气层的红外辐射主要来源于大气中的水蒸气、二氧化碳和臭氧及悬浮微粒，起主要作用的是水蒸气和二氧化碳。在波长为8～13nm的区域内，水蒸气和二氧化碳的吸收能力较弱，这让大气层对8～13.5nm的红外辐射具有很高的穿透力。因此，建筑物的可以通过此波段将热量辐射出去。由于涂料在8～13.5nm波段内有高发射率，必须加入此波段范围具有高峰吸收值的物质，以增强辐射涂层在此波段范围的辐射能力。而红外辐射物吸收了辐射热能，从而改变和加剧了分子内部运动，使粒子能态级产生从高到低的热发射，从而降低被辐射物的温度。研究表明，在涂料中加入适量红外粉料，可提高涂层的辐射性能，令涂层具有高发射率（e>0.9），并以红外辐射方式将吸收的能量辐射出去，从而起到隔热作用。

四、其他隔热涂料的特色集锦

薄层隔热反射涂料。薄层隔热反射涂料通过选择耐候性好、韧性好、耐高温、成膜性好的基料，加入轻质、孔隙率高、热绝缘系数大的绝缘填料，以及反射率高、表面光洁的反射填料，再辅以合适的分散剂、阻燃剂、成膜助剂等组合制成。薄层隔热反射涂料的热反射率可达85%以上，多用于成品油罐及低温容器的隔热保温涂料。其中，太空绝热瓷层是根据美国航空和航天局操控航天飞机热传导的工作原理研制而成，它由一些悬浮于惰性乳胶液中的微小颗粒构成，适用于高压喷涂，具有良好抗热辐射功能且无污染。薄层的隔热、防潮、防腐蚀等综合性能优异，反射率达85%以上，这类涂料表面光泽度高，无接缝且干燥迅速。

真空绝热保温涂料。真空绝热保温涂料是采用真空填料制备的性能优越的保温涂料，优点主要有高反射率、高辐射率、低导热系数、低蓄热系数等热工性能。例如德国盾牌陶瓷隔热涂料，是由极微小的真空陶瓷微珠与环保乳液组成的水性涂料，它与墙体、金属、木质品等基体有着较强黏附力，直接在基体表面涂抹约0.3mm，即可达到隔热保温效果。这类涂料的核心技术是真空陶瓷微珠，它的特殊结构具有很强延展性，可有效地避免基体吸水后因热胀冷缩而产生裂缝，以及因强光照射引起基体内张力变化出现的裂缝。该涂料以前仅限于航天产品使用，近年来发达国家先后将该技术应用到民用建筑和工业设施上。此外，它在化工行业中的液体储罐、罐车隔热，以及各种生产设备的表面防腐处理上，均有巨大潜力。

纳米透明隔热保温涂料。纳米透明隔热涂料是新型隔热节能涂料，它在可见光区能达到透明效果。将纳米材料应用于涂料，可改善涂料的性质，赋予涂料诸多优良特性。它主要表现在提高建筑涂料与建筑物表面的粘结强度、表面硬度、耐磨性，以及提高涂膜层耐雨水冲刷性、耐风沙侵蚀性，从而增加涂料的使用年限。另外，纳米材料还有助于增强建筑涂料的柔韧性，提高建筑涂料表层光洁度，并且让涂料具备抗菌、自清洁性和净化空气的作用。我国在纳米透明隔热保温涂料研制方面也有显著进展，如研制出了纳米氧化锡锑透明隔热涂料，它具有良好的隔热性能，在红外区阻隔率可达73%，对热辐射起到有效阻隔作用。同时，将纳米ATO（氧化锡锑）与水性聚氨酯组合，通过一定工艺制备出纳米隔热涂料，其可见光透过率大于63%。另外，还用有机硅烷偶联剂改性的纳米氧化锡锑和空心玻璃微珠组合，采用搅拌超声的方法合成性能优良的隔热涂料。目前，由南京工业大学“纳米透明隔热涂料项目组”与江苏晨光涂料有限公司，进行产学研合作建设的我国第一个纳米透明隔热涂料产业化生产基地，已经在常州市武进区湟里镇正式启动。

五、瞻望隔热涂料的未来新格局

现有产品及技术的改进提高。我们要降低成本、提高性能、扩大品种，以满足不同用户需要，同时向施工简便的方向发展，研发出只需一次涂抹的新型隔热涂料。

研发复合型保温隔热涂料。一种保温效果良好的涂料往往是两种或多种隔热机理协同作用的结果，各种保温涂料各有优缺点，充分发挥它们的特点，进行优势互补，研制出性能优良的复合型保温涂料。

扩大合成树脂涂膜研究。随着高质量的丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯和其他水溶性树脂涂膜的进一步发展，开发新型合成保温涂料是最新研究方向。

积极开发多功能型保温涂料。涂料不仅要具有保温隔热作用，还应耐污、防水、防腐、抗静电、阻燃、隔声。现在，含纳米或亚纳米微孔结构，以及采用纳米材料制成的多功能性涂膜，将是未来涂料发展的新热点。

注重环保，利用“三废”开发保温涂料。环境保护越来越引起世界各国的重视，保温涂料的研制必须遵循涂料发展趋势，向水性、环保方向靠拢，绝不使用环保法律中禁用的各类有害物质。

数据显示，2012年我国涂料总产量达到1271.875万吨，同比增长11.79%，其中建筑涂料占37.8%。建筑隔热保温涂料替代传统建筑涂料，能够提高建筑节能材料的使用率，实现国家节能减排规划的目标。因此，隔热涂料作为一种新型功能涂料，具有广阔的市场前景和丰厚的市场份额。