由于保溫隔熱涂料的使用無需對房屋內原有的墻體及水管、電線線管等進行改建，僅需按普通建筑涂料的施工工藝進行施工即可，因此其在既有房屋的節(jié)能改造中有著無可比擬的優(yōu)勢。現(xiàn)如今保溫隔熱涂料正朝著多功能、高性能的方向發(fā)展，而納米材料等高新技術也已經(jīng)被應用到新型涂料的研發(fā)中。

一、保溫隔熱涂料的分類及工作機理

目前常見的保溫隔熱涂料根據(jù)工作機理的不同，可分為阻隔型、反射性、輻射型、混合型等4種類型。

1.阻隔型保溫隔熱涂料。阻隔型保溫隔熱涂料是一種具有低熱導率和高阻抗的被動式涂料，通常采用具有低熱導率的材料（如氣凝膠、空心玻璃微珠、硅藻土粉等）作為隔熱骨料或在涂膜中引入空氣（熱導率極低），以密度小、孔隙率高的無機礦物為功能性填料，然后選取耐候性好、成膜性好的基料加工制成。其隔熱性能的好壞主要取決于涂料中各組分導熱系數(shù)的大小，保溫隔熱效果通常與涂料涂層的厚度成正比。阻隔型保溫隔熱涂料的隔熱性能比較突出，更適用于夏季高溫地區(qū)。

氣凝膠隔熱效果

氣凝膠涂料就是一種常見的阻隔型保溫隔熱涂料。涂料中氣凝膠的納米孔以及三維網(wǎng)狀結構破壞了基質的熱量傳導路徑，使其具有極低的導熱系數(shù)。同時納米孔結構限制了空氣分子的自由流動，抑制了空氣的對流傳導，無限多的孔壁形成了熱輻射的反射面和折射面，最大限度的抑制了輻射導熱。因此氣凝膠涂料能有效降低熱量的傳輸，起到改善環(huán)境、降低能耗的作用。

2. 反射型保溫隔熱涂料反射型保溫隔熱涂料具有反射光和熱的性能。穿透大氣層到達地面的太陽光的能量，有95%集中在波長為0.4 ～0.72μ m的可見光區(qū)以及波長為0.72 ～2.5μ m的紅外光區(qū)，因此，反射型保溫隔熱涂料主要將這部分太陽熱輻射反射回大氣中，使其不被涂層、設備或建筑物所吸收，從而使被涂覆的設備或建筑物表面及內部的溫度不致升高。

該種涂料對可見光和紅外光的反射率越高，隔熱效果就越顯著。因其主要功能為“隔熱”而非“保溫”，故主要應用于夏季炎熱高溫期較長的地區(qū)，而很少用于冬季寒冷的地區(qū)。

制備反射型保溫隔熱涂料時，一般是在涂料中加入具有高反射率、高空隙率、低導熱系數(shù)的隔熱顏填料，在內部構建封閉的孔隙結構，促使進入涂層內部的熱量發(fā)生二次反射和散射。金屬氧化物是最為常用的反射顏填料，如鈦白粉（即二氧化鈦，折光指數(shù)2.80）、氧化鋅（折光指數(shù)2.20）等。此外，空心玻璃微球和陶瓷微球也常被作為功能性填料使用。在反射型保溫隔熱涂料中，顏填料的粒徑大小、尺寸分布、顆粒形狀及用量等方面都會對反射率造成較大的影響。

3. 輻射型保溫隔熱涂料輻射型保溫隔熱涂料的工作機理，是利用涂料中采用的具有高熱發(fā)射率物質組份的物理特性，將吸收的熱量以電磁波的形式輻射到外部空間，從而起到減少材料表面得熱的效果。具體來說，是由于物質的分子吸收了光子的能量，使得晶格、鍵團不斷地振動產(chǎn)生碰撞，從而使分子能態(tài)級產(chǎn)生從高到低的熱發(fā)射，將吸收的部分能量以紅外輻射的方式發(fā)散到外部空間。

輻射型涂料能夠將已經(jīng)吸收的熱量以電磁波的形式發(fā)射出去，因此是一種主動降溫隔熱涂料，其隔熱功效也要高于反射型涂料，但因其成本較高，目前在建筑物上應用并不多。輻射型保溫隔熱涂料通常采用具有高熱發(fā)射率的金屬氧化物等作為功能填料，如二氧化錳（MnO2）、氧化鐵（Fe2O3）、氧化銅（CuO）的尖晶石型物質。

4. 復合型保溫隔熱涂料。復合型保溫隔熱涂料可同時具備阻隔、反射和輻射的功能，通常是將以上幾種涂料的功能成分結合使用，發(fā)揮協(xié)同優(yōu)勢，從而增強涂料的保溫隔熱性能。

潘啟昭等[3]以丙烯酸樹脂為成膜物質，加入金紅石型鈦白粉作為顏填料、空心玻璃微珠和納米氧化鋯作為功能填料，輔以其他助劑，制備了納米復合型外墻隔熱涂料，兼具了阻隔型、反射型和輻射型的功能。實驗表明，空心玻璃微珠和納米氧化鋯有協(xié)同作用，與只添加空心玻璃微珠的涂料相比，同時添加空心玻璃微珠和納米氧化鋯的涂料最大溫差為3℃。當納米氧化鋯含量為5%時，涂料的保溫隔熱性能最好，導熱率為0.072W/(m·K)。

二、保溫隔熱涂料的研究熱點與展望

多功能、高性能保溫隔熱涂料一般具備耐高溫、低導熱、綠色環(huán)保、裝飾效果多樣化、防水耐久、價格低廉等特點。二氧化硅（SiO2）氣凝膠及其復合材料就是此類納米隔熱材料的代表，除了隔熱節(jié)能性能優(yōu)異，還具有防水、環(huán)保、耐久等優(yōu)點。近年來，采用納米SiO2氣凝膠來開發(fā)高效隔熱保溫涂料已成為主流趨勢之一。研發(fā)以保溫為主、隔熱為輔的保溫隔熱涂料具有重要意義，紅外高發(fā)射率的輻射型保溫隔熱涂料是建筑涂料的發(fā)展方向。

用以制備該種涂料的高發(fā)射率組分功能填料主要分為3類：一是相變材料，可通過相變吸熱和放熱的可逆過程，實現(xiàn)溫度的恒定；二是金屬氧化物，例如F e2O3、M n O2、C u O以及氧化鈷（C o O）等，主要輻射波段在2.5 ～12μm范圍內；三是具有紅外發(fā)射率的堿土金屬硫酸鹽、堿土金屬碳酸鹽，如硫酸鋇（B a S O4）、硫酸鈣（CaSO4）、碳酸鈣（CaCO3）等。在建筑室內墻壁涂刷的該種涂料，可以吸收部分由人體發(fā)出的紅外線熱量以及暖氣、空調等電器發(fā)出的熱量，當涂層達到一定的儲熱量時，再以紅外發(fā)射波形式輻射熱量到室內空氣中，從而實現(xiàn)室內保溫，達到節(jié)能目的，尤其適合冬季寒冷地區(qū)使用。

此外，隨著我國對環(huán)境保護的重視程度不斷提高，可降解涂料、環(huán)境友好型涂料必然是將來的主要發(fā)展方向。例如，目前市面上大部分反射型保溫隔熱涂料都是溶劑型，揮發(fā)性有機化合物（VOC）等有害成分含量較高，因此研發(fā)性能優(yōu)異且綠色環(huán)保的水性反射型涂料也是當前的研究熱點。

三、結語

隨著新型材料和高新技術的不斷涌現(xiàn)，保溫隔熱涂料正朝著多功能、高性能的方向不斷發(fā)展。與此同時，保溫隔熱涂料的標準體系逐步完善化、檢測技術日趨先進化，產(chǎn)品質量也因此得到充分保障。相信在不遠的將來，保溫隔熱涂料的應用范圍會更加廣泛，必將給整個節(jié)能產(chǎn)業(yè)的格局帶來巨大的改變。

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