作者｜张波，龚政，林昌庆（上海三棵树防水技术有限公司）
摘要：对红外反射隔热涂料中漆膜的厚度对红外反射性能进行了研究，结果表明：不同明度值，不同颜料和不同基材或底漆上，漆膜厚度对红外反射性能均有不同的表现。
关键词：红外反射涂料，近红外反射NIR，总太阳光反射比TSR，漆膜厚度
1、前言
近几年来随着我国经济的飞速发展和城市化的不断推进，城市人口集中、热量不容易扩散，使城市气温比郊区高2-5℃，称之为热岛效应。太阳的辐射会引起屋顶及外墙表面温度的升高，相应的建筑室内温度也会升高。温度的升高降低了居住环境的舒适度，也不利于身体的健康，同时也加大了空调等制冷设备的负荷。
另外，对于直接受到太阳照射的材料来说，温度对其物理性能和化学性质产生很大的影响。因此，运用各种措施解决辐射带来物体表面温度的升高，减少太阳辐射的负面影响，已经成为一个热门的研究课题。热反射隔热涂料作为一种新型的节能材料，它能有效地反射、阻隔、辐射太阳光的能量，明显降低建筑物外墙、屋顶和室内温度。本课题是研究通过添加Altiris红外反射颜料的漆膜厚度对反射隔热涂料TSR和NIR的影响因素。
2、红外反射隔热涂料的分类及隔热机理
通过各种方式能使被涂物温度明显低于外界温度的涂料称之为隔热涂料。隔热涂料按照隔热机理和方式不同可以分为三类，分别为反射隔热涂料、阻隔隔热涂料、辐射隔热涂料，其中又以反射隔热涂料最为常见。
反射隔热涂料
反射隔热涂料是指当太阳光照射到物体表面时，漆膜能把可见光和近红外光纤再次反射回大气层中，减少了物体对光的透过和吸收。太阳光光谱按照波长分为三个光谱区（见图1-1）：近红外区0.72-2.5μm，占太阳能量的50%，可见光区0.4-0.72μm，占太阳能量的45%，紫外区0.2-0.4μm，占太阳能量的5%。由此可见，太阳辐射的大部分能量集中在可见光和红外光区，如果研制的涂料在此波段范围内对太阳辐射的反射率越高，涂层的隔热保温效果就越好。
图1-1
太阳光照射到任何物体上，都会发生反射、吸收和透过，其反射率ρ，吸收率α和透过率γ之间存在如下关系：ρ+α+γ=1。由于涂层下面大多数为不透明的水泥层、金属层等物质。因此，可以近似认为透过率γ=0，上式简化为ρ+α=1，因此，增大涂层的反射率ρ才能相应的降低涂层的吸收率α，吸收率越低，物体内部的温度也越低，达到隔热降温的目的。反射型隔热涂料正是通过选取透明光亮的成膜树脂和高反射率的颜填料，达到提高涂层反射率，降低物体对太阳辐射吸收的目的，从而达到降低建筑物温度的目的。
涂膜厚度为什么影响TSR NIR；可见光遮盖与红外遮盖的区别与关系
图1.2.1
由上图1.2.1我们可以看出涂料对可见光的遮盖只需要50μm，但是对红外完全遮盖约需500μm，并且底漆的颜色也决定反射率的差异大小。
图1.2.2
由上图1.2.2我们可以看出近红外线的透射能力比可见光的透射能力要强很多，而涂料涂膜对红外遮盖比可见光困难很多，所以普通涂料很难对近红外完全遮盖。通过添加Altiris红外反射钛白是解决涂料红外反射的有效手段。
混合黑 +5%+5%+5%ALTIRISALTIRISALTIRIS ALTIRISALTIRISALTIRIS® 800/ 白
通过上图我们可以看见添加Altiris红外反射钛白的混合黑色浆无论在白色底漆还是黑色底漆上，其NIR 和TSR都有明显的提升且提高的数据很高，而纯炭黑色浆和普通混合黑色浆NIR和TSR的值都很低。这是黑色的数据分析，那我们看下是否通过添加Altiris红外反射钛白，其他颜色有提高呢。
不同颜色下底材对NIR、TSR的影响
表1.3.1
在表1.3.1我们选择了酞菁绿、有机混合绿、冷铁黄混绿、铁黄混绿作为测试的对象，可以看出在铝板为底材的情况下，漆膜越厚，TSR、NIR越低。说明漆膜影响了TSR和NIR的反射效率。上表中，无论哪种颜色，白底的TSR、NIR反射效率最高，而黑底则最低，透明聚酯膜为中值。
表1.3.2
在表1.3.2中，我们选择了炭黑、铁黑、冷黑、有机混黑、冷铁红混黑、铁红混黑作为测试对象，结果表明：
1、只要色浆中有炭黑和铁黑的情况下，无论基材情况如何，TSR、NIR都极低。
2、有机混黑、冷黑均具有TSR和NIR的贡献。
3、在铝板为基材的情况下，有机混黑、冷黑的漆膜越厚，N IR、TSR越低，这和绿色情况类似。
实际情况的验证
实验装置
实验数据
屋顶：底漆均为白色底漆，面漆分别普通面漆、反射隔热涂料面漆。
检测温度：屋顶温度、屋内温度(非屋顶背面温度)
实验原始记录：
*注：表中某些数据，因房间门的开关，影响到检测温度。
对表1进行数据分析：
实验结论：
普通涂料与反射隔热涂料之间比较：
1、屋内之间温差：＞13℃
2、屋顶之间温差：＞14℃
屋顶-屋内温度之间比较：
1、普通涂料之间温差：＞23℃
2、反射隔热涂料之间温差：＞21℃
由于上次数据缺少初始温度，故进行二次记录，数据记录如下：（首先将室内温度调至 25℃，再开灯照射）
反射隔热涂料：
组成
加入色浆：铁黄、铁红、混黑（有机红：有机黄：酞靑蓝=2：3：1）
普通涂料：含11% 699钛白粉基础漆1Kg
加入色浆：铁黄、铁红、碳黑
对反射隔热涂料、普通涂料进行各项数据测试：
反射隔热涂料、普通涂料在黑白卡纸上测试（120um线棒制卡）：
实验证明在实际效果演示中，添加Altiris红外反射颜料的涂料具有较高的NIR和TSR，带来的直观效果就是温度的差异。红外反射涂料与明度相同的普通的涂料，温差较为明显。
3、结语
1、添加Altiris红外反射材料的隔热涂料具有优秀的反射TSR和NIR的特性。
2、对于无机色（铁红，铁黄等）等不具备透射特性的颜色来说，漆膜厚度越厚，红外遮盖能力越好，其红外反射的TSR和NIR数据越高。
3、对于有机色（蓝，绿，红等）等具备透射特性的颜色来说，在符合GB/T 25261-2018 漆膜厚度150微米的前提条件，有红外反射底漆或者铝板的的情况下，漆膜厚度越薄，其红外反射能力越强。
4、任何颜色，涂刷红外反射白底的TSR、NIR反射效率最高，而黑底因其不具备吸收特性，所以TSR和NIR最低，透明聚酯膜为中值，所以实际应用中推荐先涂刷一道白色底漆为最好。
参考文献
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