新型节能材料(2)
2.3作用机理
可以认为，热反射隔热涂料以反射的方式将热量阻挡在涂层的外侧。再者，从结构中的隔热层说明，内有巨量空心微球，其绝对体积比例大导热系数极小，进而影响涂层的导热系数，则阻止了热量在物体内部的传递，伴随着反射的进行也具有一定的阻隔作用。反射隔热涂层性能的好坏受涂层表面状态的影响极大，通常来看，物体表面越光滑平整，对入射光线的反射越高，物体将入射能量反射后，自身能量吸收较少。同时，由于存在大气窗口，若涂层在该区间内，特别是第二窗口入=8～13.5μm处，有较高的反射率，可直接将物体所接收的太阳光热量径直通过此窗口发射到大气层的外部空间，使得温度明显下降。以上所述的综合作用正是RTIC涂层的热反射隔热降温机理。
3热反射隔热涂料的组成及其对性能的影响
热反射隔热涂料是由树脂等作为基料，功能填料、颜填料等具有反射隔热性能的物质填充内部并辅以合适助剂而制得的。每种组分均对材料性能的表现起到不可忽视的作用。
3.1基料与性能的关系
热反射隔热涂料中的基料是不可或缺的组成物，扮演着将功能填料等组分与基质结合起来的角色。通常各组分功能填料、颜填料均先被均匀地分散在基料中，之后再被涂覆到基质上。基料对于填料来看即发挥载体的作用。具体来讲，所用的基料为各类树脂。
工业常用的热反射隔热涂料树脂有氯磺化聚乙烯树脂、氯化橡胶树脂、高氯化聚乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚偏氟乙烯树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、有机硅改性醇酸树脂等。这些树脂对太阳辐射中可见光和近红外光波长能量的吸收较小，同时透光率在80%以上，而且树脂中不含或少含-C-O-C、=C=O、-OH等吸收能量基团，使得树脂对太阳辐射的吸收达到最低。需要说明的是有机硅改性丙烯酸树脂、有机硅改性醇酸树脂，虽然这两类合成树脂的折光指数几乎相同，似乎对太阳热反射隔热效果没有太大的差异，但在实际应用过程中，为降低结构中吸热基团的影响，通过改性手段以Si-O基团代替原分子主链含有的-C-O-C吸热基团以降低对太阳能量的吸收，且硅氧骨架结构形成的涂层透气性好，其基团在界面定向排列与基质硅酸盐类材料可交联形成化学键，因此大大地改善了涂层与基质之间的粘结，从而提高了涂层的附着力。由于热反射隔热涂料主要应用于户外建筑物的外墙和屋顶，以及工业设备等的外表面，需长期经受日晒雨淋和自然环境的侵蚀，因此要求树脂拥有良好的耐候性、耐腐蚀性、耐沾污性、保光保色性及合适的弹性，能够消除建筑物形变所产生的应力.同时具备弥补微裂纹的能力。值得一提的是氟碳树脂，其具有优异的耐候耐蚀性能、透明度高、附着力好、耐水耐化学性强、干燥快等特点，可以广泛用作多种场合的涂料基料。
3.2填料与性能的关系
热反射隔热涂料所用使用的填料分为颜填料、功能填料等，分别对热反射隔热涂料的最终性能表现起到关键的作用。
3.2.1颜填料与性能的关系
在热反射隔热涂料组分中颜填料的选择主要取决于反射率高低和对涂层导热系数的影响，大部分属于电解质，为了强化反射太阳光效果，涂层常为银白色。因热反射隔热涂料是在铝基反光隔热涂料的基础上发展而来的，其涂层中为金属或金属氧化物，以往使用的薄片状铝粉类填料，虽然反射性能很好，但是铝粉也具有良好的导热性能，即使涂层吸收少量的热会被很好地传导，长期累积传导的热量不利于隔热。
对于颜填料的基本要求即该物质需在可见光和近红外光的波长范围内吸收率很低，反射率极高，且对可见光和近红外光有尽可能大的散射。作为当前最基本颜填料钛白粉可高效反射可见光和近红外光，同时折光指数较高，与其它填料有很好的相容性，并在大气窗口有强烈辐射现象，从而实现反射隔热降温的目的。从这点来看，颜填料对应于RTIC涂层结构的热反射涂层，其作用侧重以反射方式来阻隔热量降低内部温度。其他物质如金红粉（金红石型TiO2）、氧化锌、滑石粉、云母粉、二氧化硅、高岭土等均可作为颜填料的选择。
3.2.2功能填料与性能的关系
为了获得优异的隔热性能，必须选择具有轻质、低导热系数、高球形率、稳定物理化学性质的空心物质，来用作热反射隔热涂料填料。空心微珠是近年新兴起来的一种用途广泛、满足以上特点的最佳材料。
空心微珠的主要化学成分是硼硅酸盐，粒径在10～250μm，壁厚为1～2μm，具有圆形微观结构，在液体树脂中要比片状、针状或不规则形状的填料具有更好的流动性。它特有的中空结构使得涂层能够最大程度地阻隔热量的传递，此点概念与RTIC涂层结构的隔热层相照应，其隔热性能优劣与自身结构、分布状态、粒径大小有着密切的关系。然而，采用单一粒径的空心微珠制备的热反射隔热涂层，固化后涂层内存在大量间隙，不利于热量的阻隔，故实际情况下多采用多种粒径空心微珠复配，以大粒径的空心微珠为主体，利用小粒径的空心微珠填充空隙，可以显著提高涂层的隔热能力。另外，空心微珠填充后可大大减轻涂料的基重，替代并节省更多的树脂，一定程度上降低成本，提高经济效益，而且改善了涂料的力学性能、渗透性能、光泽度及流平性。
空心微珠被广泛应用于热反射隔热涂料中，依靠自身的良好性能开拓了航空航天、豪华游艇等广阔领域，获得开放的展示平台。
3.3助剂与性能的关系
顾名思义，助剂是辅助改善与提高热反射隔热涂料的性能而选择性加入的，在选用的环节需考虑到该涂料的特征，即基本原则不能影响材料的热反射隔热性能。通常，助剂的用量很少，一般为原料配比总量的1%左右[5]。从用途方面来讲，助剂分为分散剂、消泡剂、流平剂、成膜助剂、增稠剂等，这类物质的加入可以避免部分涂层缺陷及弊病，同时又有利于涂料的施工和控制。
各种助剂的作用机理从本质看为表面活性剂的范畴，与表面张力等概念相关。例如，分散剂通过降低树脂与填料之间的界面张力，增加填料在树脂中的润湿性，使其能够快速、均匀、充分地分散到树脂基料中，并保持整个分散体系在施工和使用流程中的稳定[6]。而消泡剂则可以润湿渗透到表面活性物质形成的薄层中，依附其不相容性与该系统反应，降低活性物质表面张力，从而破坏薄层的稳定性，达到消泡的目的。类似，流平剂通过减小涂料的界面张力，降低涂料在成膜过程中的失水速率，保证涂料有良好的流平性，并使涂层表面有一定的光滑性。
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