《涂料圆桌荟》- 隔热和热反射涂料,到底有什么不同?

2022-04-13 08:55:57 689


本文内容源自4月10日14点在PCI可名直播间& PCI可名视频号双平台直播的《涂料圆桌荟》第三期【涂料的功能性·热反射&制冷篇】文字稿输出&亮点总结,二者存在一定差异,内容有部分删减。

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01


隔热和热反射从原理上并不是一回事

热传递,即热的变化传导,主要是有辐射传导和对流,热对流基本不发生,因此对涂料干膜而言没有意义,传导作用有但可以忽略不计。

热量主要来自可见光和红外尤其是近红外段的光,热反射涂料就是把涂膜接收到的太阳能热量的一部分,当然越多越好地反射出去,那么涂膜和涂膜里面的以及房子里面的温度就不会升的太高了。其中,涂料的热反射功能在降低物体表面温度和降低室内温度方面是最主要的。

隔热就是怎么把热传导阻隔掉。隔热跟两个因素有关系,一个是材料的厚度,材料越厚,它的隔热效果越好;另外一个就是材料的导热系数,导热系数越低,隔热效果也越好。热阻其实跟厚度成正比,跟导热系数成反比。

外墙保温专门用的一些隔热材料,比如EPS板、岩棉,它们的导热系数大概只有0.04左右,它们的厚度在国内已经算是低了,一般都是几个cm(厘米)。欧洲那边是10-12厘米,国内为了节约成本,也要至少4-5厘米。

而我们的涂膜(乳胶漆),干膜即便厚一点也没有200个μ,200μ也就0.2毫米。即便导热系数能做到跟EPS板的一倍(EPS一般是0.04),一倍就是一层干膜0.08,它的热阻大概只有4cm厚的EPS板的万分之一到万分之二。万分之几其实没多大意义。

反射隔热虽然大家常放在一起讲,但从原理上说是完全不一样的。有些人会笼统地认为因为有了热反射,温度也降低了,就称之为隔热反射涂料,不能说是错的,但严谨点从科学道理上而言,应该叫热反射涂料,而非隔热反射涂料。


02


如何增强热反射涂料的反射率

主要靠颜填料,现在还有一些特殊的材料,比如很细的空心玻璃微珠,还有的用些金属颜料,确实也有反射效果。

所有的颜填料里,反射效果最好的是钛白粉。使用钛白粉的白色涂料一般对太阳光的反射率能达到80%以上。之前一般都是测量白色涂料的干膜的太阳反射率是多少。白色对所有波段的光,包括可见光跟红外段的光是都反射的。

但实际,外墙也并不仅仅是白色。大量实验已证实,彩色颜料加进去对太阳光的反射率的(负面)影响是最大的。任何彩色对太阳光的反射率目前来说不仅不可能达到白色那样高,且加进去后,涂膜对太阳光的反射率因而会下降非常厉害。对此,用仪器是完全可以实现定量测试的。

现在对热反射涂料的研究主要集中于对彩色的研究上。中国的建筑外墙白色居多,但国外,包括国内一些边远的省区,颜色还是丰富多彩的。

因此,人们就开始研究是不是有一种颜料,同种颜色对比的前提下,它对太阳光的反射率会比一般的同色系的颜料要高。目前可以大规模生产的,在可见光尤其是近红外段具有明显的热反射功能的颜料,我们称之为红外反射颜料。把这种颜料用到乳胶漆中,就会比同颜色的普通颜料效果要好得多。

需要强调的是,必须是同颜色对比,黑跟黑比,红跟红比。我们做过黑色的试验,一点钛白都不加,用铁黑和红外反射黑对比。因为每一个红外反射黑放到基料里冲淡后,颜色强度不同,比例也不一样。把所有的涂膜做成目视基本同色的,而后去测它们的太阳光反射率,铁黑只有5%左右或5%以下,其他的可以到25%或者百分之三十几,太阳光反射率提高了大概5-8倍。

对于热反射涂料的制配,在现阶段可用的技术基础上做配色时要对颜色有所选择:哪些色浆你要避免去选,哪些颜色相对而言是可用的。也是有一些配方的技巧在里面的,而不是单纯选哪一种红外反射颜料。

现在做隔热反射涂料时,很多厂家是每一个颜色配完之后,要去测它们的太阳光反射率。因为不同的配方有不同的标准,为了达到预期的性能标准,有些色域调色是调不出来的,因此,对于颜色是要有选择性的。


03


一种消色力低的新型钛白粉

虽然钛白粉的热反射率最好,但是钛白粉的消色力很强。加了钛白粉,很深的颜色,比如很纯的深色是调不出的,有时中等偏深的颜色也调不出来。但若钛白粉的加量一少,涂膜总的太阳光反射率就差了。

现在有一些新型钛白粉,通过表面改性降低了消色力,冲淡彩色颜料的能力弱,如此,那在中深色中也可以加比较多的这种钛白粉,就能把涂膜的热反射效率提上去。这也是目前国内外运用红外反射颜料时更受欢迎的一种路径。

钛白粉粒径方面,正常粒径的范围是在0.25-0.4微米,改性后钛白粉粒径虽然相对变大,但也不会变得太大,太大的粒径添加到涂料里没办法分散与生产,也会影响平整光滑度。

但是,单靠薄薄的一层涂层,就能达到理想的隔热效果很难,其实还是需要一个系统,达到整合的平衡。比如要综合考虑,有保温板在内墙的情况下,外部的反射要做到多少是比较合理的,如何最经济平衡地达到这个效果,而不是追求某个性能的极端。


04


制冷涂料的功能与原理

国外对制冷涂料的研究与进展目前相对超前。制冷技术是指涂了这种涂料温度不仅不上升,还可以达到内部温度比环境温度更低的效果,就像加了一台冷空调。真正的空调需要用到电力,也涉及到氟利昂泄漏等环境问题,而制冷涂料是被动冷却,不需要任何动能与能耗就能达到冷空调的效果。

制冷涂料在拥有热反射涂料性能的同时,还拥有发射热量的功能。热反射涂料能够反射一部分太阳光热量,但另一部分还没反射就被涂膜和基材吸收了,吸收后内部温度就会上升。而制冷涂料的发射功能够把吸收的热量或者它本身的热量发射出去。

这种发射功能的原理:大气中有两段电磁波,即红外、尤其是远红外段(主要的一段在8-13微米),这两段电磁波对太阳辐射(电磁波)没有吸收能力,就会让它发射到空中去,那么大气空中温度就会很低,有人把这种现象形象地称作与太空进行热交换。

制冷涂料就是运用了这个原理,也就是在热反射的基础上增加热辐射发射。如果它发射的热量已经大于它吸收或者其本身的热量,温度就会降下来。


05


制冷涂料的商品化还很遥远

制冷涂料是一种新技术。作为研发人员对于新技术的态度应该是敞开了去研究,但是也需要看到,制冷涂料目前离商品化还有很长一段距离。

以民用建筑为例,民用建筑至少有50%以上的能耗不是通过墙体出去的,而是通过门窗,有时这个数据甚至能达到70%。制冷涂料在部分厂房里可能可以应用,但在民用建筑上的大规模使用还有相当的难度。关键词:色浆厂家,色浆,色浆涂料,水性色浆,油漆色浆,乳胶漆色浆,通用色浆,UV色浆,双组分涂料色浆,水性木器漆色浆,聚氨酯涂料色浆。

对制冷涂料技术的研究目前应该还是主要在实验室里,以科研单位的研究为主。想要真正实现商业化,要从以下两点出发:一是成本要降下来;二是在色彩,要考虑彩色对发射会有多少影响。中国是涂料大国,要成为涂料强国同样还有一段距离。因此行业应关注各种前沿技术的发展情况。但与此同时,也要明确涂料要有涂料的基本性能,不能只研究某种性能而忽视了涂料本身的性能,这样就会本末倒置。

此外,也要了解更多更全面的信息,如制冷涂料达到制冷效果是否具有附加条件?其测试的环境与具体情况是怎样的?


06


对于新技术新工艺,从业者在

保持关注的同时,也应有所聚焦

商品化是最终目的

涂料的生产过程是一个物理混合的过程,涂料行业的发展其实更多是要依靠上游材料科学的发展和变化,这样涂料才能在功能性、环保性上不断提升和突破。涂料行业研发人员应该跨界去关注更多的新材料的发展。当然,这些新技术必须能落地。

产品必须能大规模商业化应用,这是建筑涂料从业者想要看到的。因为大家目的不是去做科学研究,而是去做一个商业化的产品。

面对各种新产品、新技术,或者新工艺甚至新概念,行业从业者在保持关注的同时,也应有所聚集,把有限的精力聚焦在比较切实可行的技术上面,而非撒网式的。

此外,涂料的创新和研发不能完全依赖涂料生产厂商,更应该寄希望于大学、专业的涂料研究院等研究人员的努力,为中国涂料未来的发展奠定更坚实的基础。

收录于话题,涂料圆桌会议,文章来源:PCI可名文化

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