摘 要: 建筑外墙隔热涂料根据隔热方式及隔热机理可分为阻隔型、反射型、辐射型三类。介绍了三类隔热涂料的隔热机理，总结了建筑隔热涂料的研究进展，对建筑隔热涂料的发展方向进行了探讨。
关键词: 隔热涂料; 隔热机理; 发展方向
随着我国经济建设的不断发展和科学技术的不断进步，人们对节能减耗的的意识的也在不断的加强。建筑能耗( 空调、采暖、通风等) 占人类整个能源消耗的 30% 以上，隔热涂料作为一种新型涂料，通过涂敷在建筑物外表面可以大大的降低建筑物室内的温度，从而起到了降低能源消耗的目的。本文对阻隔型隔热涂料、反射型隔热涂料、辐射型隔热涂料的隔热机理进行了简单的介绍，对其研究进展进行了总结，对发展趋势进行了阐述。
1 阻隔型隔热涂料
1． 1 隔热机理
阻隔型隔热保温涂料一般是采用低热导率的材料加工而成，或者是在涂层中引入空气降低热导率，其隔热机理是通过对热量的阻抗实现隔热作用。阻隔型隔热材料的特点是: 导热系数低、堆积密度小、抗腐蚀性优良［1］。轻骨料一般选用密度较小、气孔率高、内部疏松的材料组成，使用粘结剂使其结合到一起，涂在建筑物外表面起到隔热保温的作用。
1． 2 研究进展
目前，对阻隔型隔热涂料的研究较多，其中以硅酸盐类复合涂料最为广泛。主要成分是硅酸盐纤维材料及天然矿物纤维材料，将其与助剂、填料按一定比例配制，用粘结剂将其粘接到一起，经松散、混合、打浆、鼓泡而加工成粘稠状浆体［2］。
1997 年于绍文［3］等人使用泡沫纤维作为主要成分，使用一种粘结能力及悬浮能力较强的粘结剂进行粘结，制备了性能优异的泡沫纤维隔热材料。2003 年富思特制漆( 北京) 有限公司的吴飞等人［4］使用废旧的聚苯乙烯板材作为骨料，制得的涂料保温性能良好。2003 年武汉工业学院的杨晓鸿［5］以空心玻璃珠为填料，丙烯酸乳液为基料，制得的保温涂料中空、质轻，保温效果非常好。2004 年辽宁省辽中县水利局化工设备厂的孙书静［6］采用温石棉、珍珠岩、废硅酸盐纤维、熟石膏作为填料，采用无机和有机黏合剂、渗透剂( 发泡剂) 经特殊两步法工艺制备了保温、隔热、阻燃、防冻的硅酸盐复合保温涂料，该涂料内部是封闭的网孔状结构，因此在保温层内部不会形成沟状的热流，从而使导热系数得到明显降低。2010 年吴邦俊［7］等人选用空心玻璃微珠、硅藻土、漂珠 3 类导热系数比较低的材料作为填料，通过实验比较了 3 类不同的材料对太阳光能的阻隔能力，实验结果表明，在涂料中添加适量的空心玻璃微珠或硅藻土，可以有效的提高涂层的隔热能力。2012 年青岛理工大学的王永娟［8］等人以高科技特殊粉体混合耐水性和耐候性极佳的环保型高分子聚合物及添加剂复合成保温隔热涂料，其特殊的空心粉体结构可有效阻隔太阳光长、短波 85% ～90%的热源，大幅降低短波吸收率，可以达到优异的隔热保温效果。
2 反射型隔热涂料
2． 1 隔热机理
太阳的辐射光谱通常分为紫外区、可见光区和近红外区 3 个光谱区，太阳的能量主要集中在400 ～1800 nm 的可见光区和近红外区［9］，反射型涂料能有效的反射此波长范围内的太阳热，因而能大大降低暴露在太阳热辐射下的建筑物的表面温度。反射型隔热涂料就是采用一定的生产工艺将金属或金属氧化物、树脂及填料制备成高反射率的涂膜，使照射到建筑物外表面的大部分太阳光能得到反射，从而可以达到隔热、降温的作用［10］。反射型隔热涂料的导热系数一般较低，可以对热量的传导起到阻碍作用，其反射性能与涂膜厚度无关，只与涂膜表面的反射率有关，与阻隔型涂料绝热原理完全不同。
2． 2 研究进展
近几年，对反射型隔热涂料的研究较多，取得了显著的进展。中国石油集团工程技术研究院的张彦军［11］等人将丙烯酸树脂、钛白粉、颜填料、溶剂、助剂按一定配比配置了涂料，将该涂料涂敷在铝板试片上，制备的涂层厚度为 120 μm，与没有涂层的铝板试片进行热工性能对比试验，结果表明: 涂敷了该涂料的铝板的正面最大温差为13℃，其背面最大温差为 12． 2℃，其隔热性能优异。
2009 年中国兵器工业第五九研究所的周学梅［12］等人以彩色空心陶瓷微珠为颜填料，制备了反射率较高的彩色涂料，并与染色的空心微珠涂层进行了对比实验，实验结果表明: 采用彩色空心陶瓷微珠制成的涂料热稳定性及耐候性得到了大幅度的提高，其隔热性能明显优于用色浆包裹的空心微珠。2010 年中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室的王静［13］等人利用纯丙和苯丙乳液为基料，制备了具有热反射和低导热协同作用的隔热涂料。通过对颜填料太阳光反射率和隔热性能的研究，选择以空心玻璃微珠和金红石型二氧化钛为颜填料，实验结果表明，该涂料性能优异，可见光反射比达到 90%以上，半球发射率大于 85%，隔热指数大于 60%。2011 年，中国地质大学的王夏夏［14］等人采用二氧化钛、空心玻璃微珠、云母粉及高岭土作为颜填料，制得的涂料具有良好的隔热效果。
3 辐射型隔热涂料
3． 1 隔热原理
辐射型隔热涂料是将建筑物吸收的太阳光能( 紫外光、可见光、近红外光能) 以通过辐射的形式发射到空气中，从而起到良好的隔热作用［15］。辐射型隔热涂料的隔热机理与其他两类隔热涂料有显著的不同，其他两类隔热涂料只能使热能的传递的速度减慢，但不能对太阳光起到阻挡作用，而辐射型隔热涂料是将吸收的热量以热发射的形式辐射掉，从而使涂层内外以同样的速率降温。
3． 2 研究进展
目前，对辐射型隔热涂料的研究在我国还处于起步阶段，研究报道并不是很多。1998 年，沃群鸣［16］以金属氧化物 Al2O3、TiO2等细粉作为填料加入到硅酸盐结晶相中，制备了高性能的红外辐射涂料，对 5 ～15 μm 波段内红外线的辐射能力可以达到 85% 以上。2003 年，郑其俊［17］等人制备出的红外辐射型涂料在 8 ～ 13．5μm 波段内平均发射率! 90%，在 0．3 ～2．5 μm 波段范围测得的反射率在50% ～70% 之间。2007 年冯春霞［18］等人通过固相烧结的方法，将 Fe2O3、MnO2、NiO、Co2O3、CuO 等金属氧化物细粉制备成红外辐射材料，将发射率较高的 A、B 试样与堇青石制备成堇青石-过渡金属氧化物红外辐射复合材料，将制得的堇青石-过渡金属氧化物红外辐射材料作为填料制备成辐射型隔热涂料，实验结果表明: 添加40% 质量分数试样 B 制备的堇青石-过渡金属氧化物复合红外辐射材料在8 ～14 μm 的红外发射率可以达到 95．4%; 以 TBH 为成膜基料，添加2．0 g 堇青石-过渡金属氧化物红外辐射材料为填料制备的隔热涂料的热反射率可以达到73．2%。
2012 年，重庆建筑工程职业学院的彭红［19］等人采用单掺、复掺试验方法，优化辐射型功能填料的掺量，获得辐射型外墙隔热涂料的最佳配方。绝对温升、半球发射率等性能测试表明，辐射型外墙隔热涂料对建筑物吸收的热量具有一定的发射功能，可以使室内的降温速率大大提高，其隔热降温性能优异，是一种主动降温型隔热涂料。
4 建筑隔热涂料的发展方向
4． 1 无机隔热反射涂料
无机隔热反射涂料与墙体材料都属于矿物质材料，因而与墙体材料具有相近的热膨胀系数，使涂层发生龟裂与剥落的机率大大降低，其使用寿命可长达10 ～15 a。该涂料具有防火阻燃能力强、防尘自洁能力强、环保无毒、不易褪色、适用范围广等优点，具有广阔的发展前景。
4． 2 真空隔热保温涂料
热传导和对流传导两种传导方式可以通过真空状态完全消失，因此，采用真空状填料制备建筑外墙用隔热涂料已经成为当前隔热涂料研究的热点之一。如由真空陶瓷微珠和与环保乳液组成的一种水性涂料，它与建筑墙体有着比较强的附着能力，在墙体表面涂抹 0．3 mm 左右即可达到隔热保温目的。
4． 3 水性反射隔热涂料
反射隔热涂料是通过制备高反射率的涂膜，起到反射太阳热能的作用。反射隔热涂料主要采用金属或者金属的氧化物作为填料，因为金属薄片在水性体系中不能长时间稳定存在，所以反射隔热涂料大多数是溶剂体系，将金属薄片进行特殊处理使其能在水性体系中长时间稳定存在或者不采用金属薄片的水性涂料已经成为隔热涂料研究中的另一个主要热点。
4． 4 纳米微孔结构隔热涂料
随着科学技术的发展，纳米技术成为一门极具潜力的科学技术，为隔热涂料的研究提供了巨大的机遇，含有纳米或纳米以下微孔结构的涂膜及采用纳米材料制得的涂膜将是隔热涂料的发展方向之一。
5 结语
随着我国经济的快速发展和科学技术的不断进步，人们对节能减耗的意识逐渐的增强，建筑外墙隔热材料作为一种新型的环保功能材料具有非常广泛的应用前景。随着科研人员对隔热机理不断的的深入研究，更多新型的隔热涂料将被开发研制出来，建筑外墙隔热涂料将会得到更好、更快、更多元化的发展。
参考文献略
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