色浆对热反射隔热涂料热反射性能的影响

色浆对热反射隔热涂料热反射性能的影响

时志洋1,诸秋萍2,王伶2
(1.同济大学材料科学与工程学院,上海200092;2.上海市建筑科学研究院,上海200032)

0 前言
热反射隔热涂料对于降低夏热冬冷地区和夏热冬暖地区的建筑能耗具有重要意义,同时,应用热反射隔热涂料还可以显著降低建筑装饰层表面的升温速度,对外墙外保温系统具有重要的保护作用,可大幅度减小外墙外保温系统开裂的可能性。由于国内市场热反射隔热涂料基本为白色,虽然白色热反射隔热涂料的太阳能热反射率最高,隔热效果最好,但在城市建筑大面积应用时毕竟存在光污染的问题,而添加色浆制成彩色涂料后,其隔热效果又是未知数。本研究主要探讨添加不同浓度、不同种类的色浆对涂层热反射能力的影响。

1 实验设计
1.1 原材料
1.1.1 基础涂料
选择某进口白色隔热涂料作为试验的基础涂料,其中主要白色颜填料为金红石型二氧化钛,还添加部分中空陶瓷微珠。

1.1.2 色浆
色浆包括:铁红、铁黄、酞青蓝和酞青绿,所有色浆均采用市场上常见的外墙涂料用色浆。通过添加不同浓度的色浆,分别配制成深浅2 种色调的彩色涂料,包括浅红、浅黄、浅蓝、浅绿、深红、深黄、深蓝、深绿共8 种。

1.2 实验仪器
主要采用PerkinElmer Lambda 950 分光光度计,测试热反射隔热涂料涂层干燥后的太阳能反射比,并按5 nm 的光谱波长增量绘制出反射比曲线。

1.3 实验方法
制样和测试方法主要按照JC/T 1040—2007《建筑外表面用热反射隔热涂料》中规定的方法进行。

2 结果与讨论
2.1 较低浓度色浆对不同光谱范围太阳能反射比的影响分析
添加色浆浓度较低,形成浅色调时,太阳能反射比曲线见图1。

根据图1 可知:
(1)添加较低浓度的色浆时,色浆种类对涂料在1200~2500 nm 近红外范围内反射比影响很小,在900~1200 nm 近红外范围内反射比的影响较小。
(2)添加较低浓度的酞青蓝和酞青绿色浆,对涂料在780~900 nm 近红外范围内反射比产生了较大的影响;但添加较低浓度的铁黄和铁红时,对涂料在780~900 nm 近红外范围内反射比影响较小。

2.2 较低浓度色浆对热反射隔热涂料太阳能反射比的影响
添加较低浓度色浆时,根据图1 中的反射比数据,按GJB2502—95《卫星热控涂层试验方法》中计算太阳能反射比的公式[见式(1)]计算出不同颜色涂料太阳能(250~2500 nm)反射比(见表1)。

表1 浅色系不同颜色热反射隔热涂料太阳能反射比

由表1 可以看出,浅黄色对太阳能反射比的影响最小,而浅蓝和浅绿影响较大。

2.3 较高浓度色浆对不同光谱范围太阳能反射比的影响分析
添加色浆浓度较高,形成深色调时,太阳能反射比曲线如图2 所示。

根据图2 可知:
(1)添加较高浓度的色浆,不分色浆种类,对涂料在1200~2500 nm 近红外范围内反射比影响较小,由于该范围内的反射比曲线基本处于平行状态,所以,可以认为反射比和色浆种类的相关性远小于和色浆浓度的相关性。而添加较高浓度的色浆,对涂料在900~1200 nm 近红外范围内反射比的影响较大。
(2)添加较高浓度的酞青蓝和酞青绿色浆,对涂料在780~900 nm 近红外范围内反射比产生了非常大的影响;添加较高浓度的铁黄和铁红时,对涂料在780~900 nm 近红外范围内反射比也产生了较大影响。

2.4 较高浓度色浆对热反射隔热涂料太阳能反射比的影响
添加较高浓度色浆时,根据式(1)计算不同颜色涂料太阳能(250~2500 nm)反射比见表2。
表2 深色系不同颜色热反射隔热涂料太阳能反射比

由表2 可以看出,深黄色对太阳能反射比的影响相对较小,而深蓝和深绿影响相对较大。

3 结论
(1)随添加色浆浓度的加深,对涂料在280~780 nm 可见光范围的反射率影响最大,在780~900 nm 近红外范围内,色浆浓度对反射率影响也很大,在900~1200 nm 近红外范围内,色浆浓度对反射率影响开始减小,而1200~2500 nm 范围内,色浆浓度对反射率影响较小。
(2)在实验的4 种色浆中,铁黄添加到热反射隔热涂料中对太阳能反射比的影响最小。

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