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毕爱红 朱金华 文庆珍
( 海军工程大学理学院,湖北武汉 430033)
摘要:对目前隔热降温涂料的分类及性能进行了阐述,在此基础上提出了集阻隔、反射、辐射性能一身的降温涂料,简述了涂层的降温原理及目标降温的条件。最后,总结了降温涂料的国内外研究现状 及存在问题,简要讨论了降温涂料的应用及发展趋势。
关键词:降温涂料;研究进展;发展趋势
0 引言
每年建筑业、石油工业、运输业、兵器工业降温致冷设备所用的能量,占全年总能耗的 20 % 以上。在我国,这些设备消耗的能量也越来越多 : 军事上,高温不但会严重地影响军队的战斗力,同时过高的温度也就等于放大了军事设施,如车船自 身的红外目标,很易被敌方所侦察;在船舶上,金属底舱内空气不易流通、外加户外高温持续照射, 使得舱内闷热,仪器设备、人员工作环境恶劣。因此,降低或防止太阳光强烈辐照所引起的升温,从 而节约能源,改善生活和工作环境是一个重要的研究课题。
降温的方法有很多,如隔热层、金属镀膜和涂覆降温涂料等途径,其中涂料因经济、使用方便和隔热效果好等优点越来越受到人们的青睐。所谓的降温涂料是近年来在民用领域迅速发展起来的一种特种功能涂料,它主要通过提高涂层表面的红外发射率、反射率,达到降低建筑物内的辐射温度,减少空调能源消耗,节约能源的目的。
1 隔热涂料的分类
根据隔热涂料隔热降温机理和隔热方式的不同,可将其分为阻隔型、反射型及辐射型 3 类。 阻隔型隔热降温涂料是通过对热传递的高阻 抗性来实现隔热降温的涂料。应用最广泛的是硅酸盐类复合涂料,其名称繁多,如“复合硅酸镁铝 隔热涂料”、“稀土保温涂料”、“涂覆型复合硅酸盐 隔热涂料”等,但均属硅酸盐系列涂料。此类涂 料成本较低,主要用作工业隔热涂料,目前这类涂 料正在经历一场由工业隔热向建筑隔热的转变。但由于存在自身材料结构带来的缺陷,如干燥周期长,施工受季节和气候影响大等,故这类隔热涂料较少用于外墙涂装。
选择性太阳热反射涂料是近十几年来兴起的 一 种以反射太阳光中近红外部分为主的被动式降温涂料。通过选择合适的基料、颜填料及生产工 艺,制得高反射率涂层,反射太阳光来达到降温目 的利用其热反射原理,可降低被覆空间或物 体的表面及内部温度,降低漆膜日光热老化作用,延长使用周期,减少空调能耗,节能效果显著。这 种涂料现已用于建筑、石油、运输、造船等领域,市场应用前景比较可观。
阻隔型隔热涂料及反射型隔热涂料,只能减慢却不能阻挡热能的传递。白天太阳能经过屋顶和墙壁不断传人室内空间及结构,一旦热能传人,就算 室外温度减退,热能还是困陷其中。而辐射型隔热涂料是通过辐射的形式把物体吸收的热量以长波辐射的形式辐射到空气中,从而促使室内与室外以同样的速率降温。其中的关键技术是制备具有高热发射率的涂料组分研究表明,多种金属氧化物,如 Fe2O3 、 MnO2 、 Co2O3 、 CuO 等具有反 型尖晶石结构的掺杂型物质,具有热发射率高的特 点,因而广泛用作隔热节能涂料的填料。