太阳能是人类生存和生活的必备条件，但强烈的辐射也会给工业生产和日常生活带来诸多问题和不便，在日光的照射下，热量不断地积聚在被辐照物体表面，会使其表面温度不断升高。

太阳光热反射涂料是一种重要的节能型功能涂料，在建筑、石化、工业等领域被广泛使用，可以有效降低对电力、水资源的需求。该项技术符合国家倡导的节能环保的政策导向［1］中国化工网okmart.com。到达地面的太阳光能量大致比例为: 紫外光5%、可见光45%、红外光50%。

可见光部分的反射主要由涂料颜色决定，颜色越浅，可见光的反射率越高，白色涂料具有最高的可见光反射率。对于特定的颜色，可见光的反射率已经确定，故太阳光总反射率( TSＲ) 主要由红外反射率决定。因此制备高太阳光反射率涂料，选用红外反射性能优异的颜填料至关重要［1 － 2］。

笔者先期对太阳热反射隔热涂料及红外反射颜填料的选择进行了一系列研究［3 － 5］，本研究综合最近的一些测试数据和研究成果，对太阳热反射隔热涂料的颜填料选择的关键技术进行更进一步的探讨。

1 实验

1. 1 主要原材料

3# ～ 5# FEVE 氟树脂( GK － 570) : 大金公司; 2#FEVE 氟树脂( JF － 2X) : 常熟三爱富公司; 丙烯酸树脂: 自制; 羟基丙烯酸树脂1# : 962 树脂，江苏三木公司; 2#树脂、4# 树脂: 天津三鸿; 3# 树脂: 自制; 二氧化钛( Ｒ706) : 美国杜邦; 二氧化钛( Ｒ215) : 中核华原;其他颜填料: 工业品，市售。

1. 2 试验方法

图1 ～ 图7 为采用试验方法GJB 2502. 2—2006所得的太阳光反射图谱。

表2 为采用试验方法ASTM C1549—09 所得的太阳热反射性能数据。

2 结果与讨论

2. 1 白色涂料的太阳热反射性能

白色涂料因为有最高的可见光反射率，并且也保持了较高的红外反射率，因此从太阳光反射率的角度看，白色涂料是首选。图1 ～ 图3 为白色涂料的太阳光反射图谱。配方基本组成见表1。

表1 图1 ～ 图3 中白色涂料配方的基本组成

白色涂料配方的基本组成

从图1 ～ 图3 可以看出，各种配方的白色涂料呈现非常相近的图谱，谱图在紫外区域几乎完全重叠，在紫外向可见光过渡区域400 nm 附近，太阳光热反射比迅速增大，并在可见光波段维持了很高的太阳光热反射比，基本在90%以上，随后随波长的增加太阳光热反射比逐步下降，并有加快趋势，在700 ～1 500 nm之间，太阳光热反射比大致从90% 降至60%，到2 250 nm时太阳光热反射比降至20% ～ 35%之间。

不含填料的白色涂料的太阳光反射图谱

图 2、图3 还反映出填料加入后对图谱的细微影响，空心玻璃微珠、硫酸钡、隔热粉及消光粉的加入稍稍降低了可见光区域的反射率，相比较在可见光区域空心玻璃微珠的反射率降低最为明显，而在红外区域硫酸钡及消光粉的图谱与不含填料的图谱相比较变化不大，而空心玻璃微珠提高了红外反射率，隔热粉降低了红外反射率。

含填料的白色涂料的太阳光反射图谱(

2. 2 彩色涂料的太阳热反射性能

虽然白色涂料具有最优异的太阳热反射性能，但现实中还是需要彩色涂料装扮环境。不同的彩色系颜料可见光反射率受制于颜色选择，而尽可能选择红外反射颜料，增加红外部分的反射率就非常必要。在红外反射性能方面，无机颜料比有机颜料呈现更好的性能。表2 为部分无机颜料的热反射性能。1# ～ 8# 为纯颜料配方，9# ～ 15#为二氧化钛和颜料的组合。

表2 部分无机颜料的热反射率

部分无机颜料的热反射率

从表2 中可以看出，白色、黄色红外反射率最高，绿色、红色也呈现较高的红外反射率，并且红外反射部分远大于可见光反射部分，黑色颜料几乎不反射可见光，但能反射40%左右的红外光，2种蓝色颜料红外热反射性能较差。

复色涂料中，通过加入二氧化钛整体上提高了TSＲ 值，同时除了蓝色涂膜外其余彩色涂膜的红外反射部分均大于可见光反射部分( 满足日本标准要求) ，体现优异的红外反射性能。除了蓝色涂料外，其余彩色涂料的TSＲ 值均高于0. 65，而灰色涂料大于0. 5，满足欧美国家对热反射涂料的性能要求。为了提高彩色涂料的红外反射率，考虑加入其他填料制备样品，试验结果如图4 和图5 所示。

蓝色涂料中填料对太阳光反射性能的影响

蓝色涂料中填料对太阳光反射性能的影响

图4 中16# 是纯蓝色涂料， 17# ～ 19# 在纯蓝色涂料中依次加入硫酸钡、玻璃微珠、空心玻璃微珠。从图4 可以看出，加入填料后的太阳光反射图谱的形状相近，但反射率有差异，添加空心玻璃微珠的涂膜显示较高的反射率。

图5 中20#、21#为蓝色涂料中分别加入隔热粉和硫酸钡，从图5 中可以看出， 20#显示高的可见光反射率，说明白色隔热粉具有一定的遮盖力( 漆膜颜色明显变浅) ，而在红外波段靠近可见光波长部分隔热粉的反射率大于硫酸钡的反射率，但在1 200 ～ 2 600 nm范围内，隔热粉的反射率低于硫酸钡的反射率。总体上选用隔热粉的蓝色涂料TSＲ 值大于选用硫酸钡的，但由于添加隔热粉后颜色明显变浅，如果选用二氧化钛调制同样的颜色会获得更高的反射率，因此通过添加隔热粉制备高反射率的彩色涂料的方案是不可行的。

2. 3 灰色涂料的太阳热反射性能

由于传统炭黑颜料具有很高的太阳光吸收性能，所以采用黑色颜料很难制备灰色系涂料［2］。选用红外反射性能优异的无机冷黑颜料就显得非常重要。灰色系涂膜的太阳光反射图谱见图6 和图7。

灰色系涂膜的太阳光反射图谱(图6 中的1# 为白色涂料、4# 为黑色涂料，2#、3# 为1#和4#按照一定比例调配的涂料。从图6 中可以看出，黑色冷颜料的加入仅降低可见光反射率，而在红外区仍然维持较高的反射率。图7 为用普通颜料( 6# ) 和冷颜料( 5# ) 调配的相近的灰色涂料。

从图7 中可以明显看出，6#和5#在可见光区域太阳热反射谱图相近，几乎重叠( 颜色相近) ，而在红外区域用冷颜料制备5#比用传统炭黑制备的6#反射性能优异得多。

3 结语

( 1) 制备太阳热反射隔热涂料的关键是选用那些红外反射特性优异或红外反射远大于可见光反射的颜料，并复配那些在特定颜色体系下对红外反射具有增效作用的填料。

( 2) 白色涂料具有相近的太阳光反射图谱，反射特性主要由二氧化钛决定，其他填料的加入影响较小，空心玻璃微珠稍微增加红外反射性能。

( 3) 复色涂料中二氧化钛和无机黑冷颜料是首选颜料，各种彩色系颜料中黄色、绿色、红色等冷颜料的选择是关键，空心玻璃微珠可能会增加复色涂料的红外反射性能。

李运德，张惠英，毛方桂，黄晓峰( 北京红狮漆业有限公司，北京101111)