新型节能材料(4)
在国外发达地区,关于热反射隔热涂料的研究报道相对较多,研究也比较深入。最初,Nahar等在对干旱地区太阳光的冷却技术进行研究后发现,有反射涂层的测试室室内温度明显比未涂反射层的测试室室内温度低。而涂料领域的代表需提到美国盾牌节能涂料,主要应用于航天飞机隔热方面,涂料中含有极细的陶瓷泡,对太阳辐射具有较高的反射率,且成膜后陶瓷泡紧密排列形成完整的隔热层。在英国,一项专利介绍了一种褐色的热反射隔热涂料,由成膜助剂和近红外反射填料构成,近红外反射率≥70%,太阳总反射率≥45%。在日本,武居二郎研制了建筑物用太阳能反射涂料,罔田道夫则对太阳反射涂层进行了评估[8]。
此外,意大利等国家均投入巨资进行热反射隔热涂料的研究,并开始产品化。美国ASTM隔热委员会C16还制定了C148标准,对热反射隔热涂料的各项技术指标、测试方法作出了明确规定,标志着“热反射隔热涂料”已正式被美国接受并规定应用于相关领域,如建筑外墙、钢结构等。
5.2 国内的研究进展
自20世纪90年代起,随着资源与能源危机的加剧,考虑到经济和节约的因素,我国科技人员开始研发在太阳光能量下可通过反射降温的涂料,即热反射隔热涂料。国内研究虽然起步较晚,但由于不少高等学府及科研单位积极从事此类研究,因此,在机理研究、品种开发及工程应用方面,取得了巨大突破。尤其最近几年,热反射隔热涂料所涉及的内容不仅局限于建筑外墙、工业储存等,已扩展到国防军事领域,像可见光及近红外隐身涂料、红外隐身涂料等的研发[9],更是取得了丰硕成果。
在实际生产应用方面,北京京安固特化工有限责任公司研制生产的GTR系列热反射隔热涂料与同行的银粉漆比较,在35℃气温条件下表面温差达19℃,用该涂料涂刷过的厂房与未使用该涂料的同样厂房相比,表面温度降低20℃,屋顶温度降低15%左右,具有超强的热反射隔热效果。
5.3 未来的发展趋势
在全球提倡环保节能、低碳经济的大背景下,热反射隔热涂料会逐渐取代传统涂料,成为建筑外墙、化工储存、国防军事领域的主流,创造巨大的经济效益、环境效益与社会效益。经过十余年的不懈努力,我国热反射隔热涂料的研究竟初具规模,为更好的发展打下坚实基础。可以预计,未来的热反射隔热涂料有以下几种发展趋势:复合性、环保性、智能性。
5.3.1 复合性
鉴于现使用的热反射隔热涂料的填料组分单一,可对此作出改进,促使其朝着复合性填料的方向发展。通过对高纯度填料性能的理论研究和探索,进而对单一填料的性能达到更深刻的认识层面,然后通过特殊工艺,开发各种高性能复合性填料[10],使得热反射隔热涂料效果更好。
5.3.2 环保性
人类与环境的协调共存是当今发展的主题,社会发展要求人类活动对环境的负面影响越小越好。然而传统的涂料多为溶剂型,其中含有大量的有机溶剂,使用时还常加入适当有机溶剂进行稀释,这些溶剂在施工过程中难以控制用量,施工难度较大,之后挥发到大气中,不仅危害人体健康,而且污染环境。因此,水性热反射隔热涂料、无溶剂型热反射隔热涂料成为这一领域发展的大势所趋[11]。水性涂料的原理是以水溶性树脂为基料,在施工过程中以水为稀释剂,这可消除施工时的火灾潜在危险,降低对环境的污染,称得上是“环境友好型”涂料。
5.3.3 智能性
另外,热反射隔热涂料还可向智能化发展,通过赋予其生命的“活性”,能够拥有感知与调节的能力。原材料的选择可使用相变材料,是一类可以在一定温度区间内实现物质状态的变化,通过能量的吸收或释放,来维持相变材料和周围环境或物质的温度恒定。相变材料的极大亮点在于能根据环境温度自动调节,具有降低能耗的良好效果,发展前景广阔。
6 结束语
随着世界各国对能源与资源的普遍重视,强调环境和发展的统一结合,热反射隔热涂料必将在建筑、化工等行业占有一席之地。因此,作为一种符合节能要求的环保友好型材料,热反射隔热涂料前景十分广阔,应加大研发力度,将对其的进一步研究推向全新的高度。
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