在我國，建筑能耗(建筑物在整個生產(chǎn)和使用過程中的能耗)連同其維護結(jié)構(gòu)材料生產(chǎn)能耗已占到全國能耗總量的30%左右。伴隨著我國城市化建設(shè)的推進，建筑能耗在能耗總量中所占的比例也將持續(xù)增加，建筑節(jié)能(指在不降低建筑物使用功能的前提下，提高建筑中的能源利用效率，降低建筑能耗)將成為提高社會能源使用效率的首要任務(wù)。建筑節(jié)能材料中隔熱保溫涂料因經(jīng)濟、使用方便、環(huán)保和節(jié)能效果好等優(yōu)點而越來越受到人們的青睞，發(fā)展前景光明。
建筑隔熱涂料及其分類
涂刷在建筑物表面能起到隔熱保溫作用的涂料稱為建筑隔熱涂料。建筑隔熱涂料根據(jù)隔熱機理和隔熱方式的不同被分為阻隔型隔熱涂料、反射型隔熱涂料和輻射型隔熱涂料3類。這3類涂料的隔熱機理不同，應(yīng)用場合和效果也各不相同。
建筑隔熱涂料發(fā)展現(xiàn)狀以及趨勢
建筑隔熱涂料發(fā)展現(xiàn)狀以及趨勢
阻隔型隔熱涂料
阻隔型隔熱涂料是通過對熱傳遞的顯著阻抗性達到隔熱目的的涂料。熱傳遞是通過對流、輻射及分子振動熱傳導(dǎo)3種途徑來實現(xiàn)的。材料導(dǎo)熱系數(shù)的大小是其隔熱性能的決定因素，材料導(dǎo)熱系數(shù)越小，隔熱性能就越好。這種類型的涂料通常以表觀密度小、內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松、氣孔率高以及含水率小的材料作為輕骨料。依靠黏結(jié)劑的作用使其結(jié)合在一起，直接涂抹于設(shè)備或者墻體的表面達到隔熱的效果。
阻隔型隔熱涂料原材料易得，生產(chǎn)設(shè)備簡單，投入少、產(chǎn)出大，施工方便。其缺點是對降低對流和輻射傳熱效果差且保溫層較厚，吸水率高，不抗振動，使用壽命短。此類隔熱涂料只能減緩熱量傳遞的速度，不能減少熱量的傳遞，經(jīng)過長時間的太陽光照射依然會使室內(nèi)溫度上升，同樣，當(dāng)室內(nèi)溫度高于室外溫度時，也會通過熱傳導(dǎo)的方式將熱量傳遞出去，因此這類隔熱涂料只適用于冬季寒冷，且溫度偏低時間較長、夏季高溫時間較短的地區(qū)。
反射型隔熱涂料
反射型隔熱涂料是通過選擇合適的樹脂、金屬或金屬氧化物顏填料及生產(chǎn)工藝來制得高反射率的涂層反射太陽熱，以達到隔熱的目的。通過將部分光和熱反射出去，防止熱量通過涂膜傳導(dǎo)至室內(nèi)，引起室內(nèi)溫度升高。
反射型隔熱涂料與各種基材附著力好，耐候性強，一般所用的溶劑無刺激性氣味，大大減少了施工對環(huán)境的影響，且隔熱效果較阻隔型隔熱涂料明顯。但其隔熱性能與涂膜表面平整度有很大關(guān)系，涂膜表面越光滑，隔熱效果越好，同時，隔熱效果與涂膜厚度也有一定的關(guān)系，且在一定的厚度范圍內(nèi)，涂膜反射率隨著涂膜厚度的增加而提高。此類保溫隔熱涂料隔熱效果明顯，保溫效果較差，對于冬季寒冷天氣較短，夏季酷熱天氣較長的地區(qū)效果好。
輻射型隔熱涂料
輻射型隔熱涂料是通過輻射的形式把建筑物吸收的太陽光和熱量以一定的波長發(fā)射到空氣中，從而達到良好的隔熱降溫效果。輻射型隔熱涂料不同于阻隔型隔熱涂料和反射型隔熱涂料，因為后兩者只能減緩但不能阻擋熱量的傳遞。當(dāng)熱量緩慢地通過隔熱層和反射層后，內(nèi)部空間的溫度緩慢地升高，此時，即使涂層外部溫度降低，熱能也只能困陷其中。而輻射型隔熱涂料卻能夠以熱發(fā)射的形式將吸收的熱量輻射掉，從而促使室內(nèi)與室外以同樣的速率降溫，所以也適用于夏季酷熱天氣較長的地區(qū)。
輻射型隔熱涂料由于原材料的選取和燒結(jié)工藝比較復(fù)雜，要想達到穩(wěn)定的發(fā)射率還需進一步地深入研究。由于這類涂料成本較高，所以在建筑物上的應(yīng)用也較少。
另外，據(jù)報道，鄭其俊等人綜合利用上述3種原理制成了具有高輻射率的薄層隔熱保溫涂料。該涂料的綜合性能優(yōu)異，尤其是反射率達到85%以上，且干燥后的涂膜與基材的附著力好，表面光澤高，該涂料干燥快、施工方便、涂膜無接縫、兼具隔熱和防水功能。由此可見，采用復(fù)合技術(shù)后的隔熱涂料無論在涂料性能還是施工方面都得到了很大的提高，也代表了未來該類涂料的發(fā)展趨勢。
建筑隔熱涂料的發(fā)展及研究現(xiàn)狀
近幾年，國內(nèi)外建筑涂料無論從品種、規(guī)模應(yīng)用、質(zhì)量水平還是研究水平方面都有了很大的發(fā)展，建筑涂料是國外涂料中產(chǎn)量大。美國建筑涂料占涂料消費量的50%以上;日本建筑涂料產(chǎn)量占涂料產(chǎn)量的40%左右;2008~2010年，我國建筑涂料產(chǎn)量連續(xù)3年達到20%以上的增長率。2009年，我國涂料總產(chǎn)量達755.44萬t，2011年，全國涂料總產(chǎn)量首次突破千萬噸大關(guān)，其中，內(nèi)外墻涂料占涂料總產(chǎn)量的36%左右，如果加上地坪涂料、防水涂料等，建筑涂料產(chǎn)量占到46%左右。從目前的發(fā)展勢頭來看，今后幾年建筑涂料消費市場將保持較高增長速度，前景廣闊，而建筑隔熱涂料將是今后的發(fā)展方向。
國外研究現(xiàn)狀
在國外，隔熱涂料的研究報道較多，研究也比較深入，已有大量文獻和應(yīng)用情況的報道。N.M.Nahar等人在對干旱地區(qū)太陽光的冷卻技術(shù)進行研究后發(fā)現(xiàn)，涂有反射涂層的測試室內(nèi)的溫度比未涂反射涂層的測試室內(nèi)的溫度低得多。R.Neil采用馬來酸二丁酯-乙酸乙烯共聚物為成膜物質(zhì)，通過加入一種GeramicSul32珠光隔熱劑制得了隔熱性優(yōu)良的水性隔熱涂料。M.J.Wang研究了復(fù)合粉體的性能，他們在氧化鋯陶瓷球表面包覆一層致密的硅酸鉀，并測試了復(fù)合粉體的散射率以及反射率，研究表明，光的散射率和反射率與包覆層的厚度和陶瓷球的大小有關(guān)。
制備的復(fù)合粉體與相同尺寸的金紅石型氧化鈦顏料以及通用的陶瓷球相比具有更加優(yōu)異的效果。美國太陽能集團公司的研究人員宣稱，他們研制出一種隔熱涂料，其隔熱效果是標(biāo)準(zhǔn)金屬薄膜的85%~95%，用于樓頂層房間，室內(nèi)溫度可降低5.5~14.5℃，也就意味著可以節(jié)約8%~12%的空調(diào)費，而在冬季，它可以阻止熱輻射流逸出屋外，這樣就又可以節(jié)約1%~2%的取暖費用。美國專利US6017981開發(fā)出一種紅外反射涂料，是以水稀釋型丙烯酸樹脂為基料，鈦白粉、鉻黑、鐵紅等為顏料，滑石粉、云母粉等為填料組成，涂于白色底漆上形成干膜厚45μm的涂層，對1200~2000nm紅外線的反射率大于50%。
我國研究現(xiàn)狀
我國建筑保溫隔熱涂料是在20世紀(jì)80年代末開始發(fā)展和應(yīng)用的，當(dāng)時主要研制應(yīng)用于一些形狀不規(guī)則的高溫管道、設(shè)備表面的保溫隔熱涂料。
硅酸鹽復(fù)合保溫隔熱涂料具有來源廣，耐高溫等優(yōu)點，是很早發(fā)展起來的。到90年代，人們在硅酸鹽復(fù)合保溫隔熱涂料的基礎(chǔ)上開發(fā)了用于內(nèi)墻墻面的隔熱涂料，并根據(jù)內(nèi)墻墻面的環(huán)境情況，改變了基料以無機類材料為主的情況，而是采用聚乙烯醇縮醛膠、合成樹脂乳液等有機基料為主的膠黏材料，有的涂料用有機材料代替了無機粗質(zhì)輕填料。