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0 引言
节能降耗、提高经济效益是科学研究和技术开发的基本目标之一，涂料行业也不例外。20 世纪70 年代以来，世界气候变暖，地球能源日趋枯竭。因此，开发隔热涂料具有较大现实意义，尤其是与人类生活密切相关的建筑隔热涂料。
1 隔热涂料研究现状
根据建筑隔热涂料隔热机理和隔热方式的不同，将其分为阻隔型、反射型和辐射型3 类[1]。这3 类涂料的绝热机理不同，应用场合和所得到的效果也不同。
1.1 阻隔型隔热涂料
1.1.1 阻隔型隔热涂料的绝热原理及产品特点
阻隔性隔热涂料是硅酸盐类复合涂料。硅酸盐涂料主要由海泡石、蛀石、珍珠岩粉等无机隔热骨料、无机及有机黏结剂及引气剂等助剂组成。经过机械打浆、发泡、搅拌等工艺制成膏状保温涂料。阻隔型隔热涂料的隔热机理比较简单，是一种通过热传递的阻抗作用来实现隔热的被动式降温涂料。此类型涂料一般采用低导热率的组合物或在涂膜中引入热导率极低的空气，以获得良好的隔热效果。阻隔型隔热涂料的施工主要是涂覆于设备或墙体的表面形成具有一定厚度的保温层，从而达到隔热保温的功能。阻隔型建筑隔热涂料涂装成膜后涂膜中充满着孔隙，涂膜的干密度很低，其热导率(λ)一般小于0.06 W/(m·K)[2]，所以具有很好的绝热性能。成本较低的复合硅酸盐隔热涂料在我国发展很快，其主要用作工业隔热涂料，如高温管道保温，或者锅炉、窑炉等的外壳保温，建筑物内保温等方面。
1.1.2 阻隔型隔热涂料的技术标准及检测方法
国家质量技术监督局于1998 年5 月发布了硅酸盐复合绝热涂料国家标准GB/T 17371-1998 (现已变更为GB/T 17371-2008)，标准对涂料的常规物理指标及不同等级的硅酸盐复合绝热涂料的热导率λ 进行了规定，同时还规定了热导率的测试采用GB/Tl0294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》，这就为复合硅酸盐隔热涂料的生产和应用提供了一个可供参照的技术标准。
1.1.3 阻隔型隔热涂料存在的问题及发展趋势
虽然近年来复合硅酸盐隔热涂料在建筑内保温方面的应用得到了逐步的认可，但仍存在着尚待解决的问题。如干燥周期长、施工受季节和气候影响大、抗冲击能力弱、干燥收缩大、热导率值波动大等[3]缺陷。
针对以上的问题，应加强对上述硅酸盐复合绝热涂料诸多缺陷的攻关研究，从提高整体性能指标的角度去调整配方，同时加强对原材料的严格选择。
1.2 反射型隔热涂料
1.2.1 反射型隔热涂料的绝热原理及产品特点
通常情况太阳能量主要集中在波长为0.4～1.8 μm 的可见光和近红外区。因此，如果研制的反射型隔热涂料在此波长范围内对太阳辐射的反射率越高，涂层的隔热效果就会越好。反射型隔热涂料就是通过选择合适的树脂、颜料、填料及生产工艺，制得高反射率的涂层来反射太阳热，从而达到隔热降温的目的。
反射型绝热涂料开始是为满足军事上和航天上的需求而发展起来的。由于反射型绝热涂料能够显著地降低暴露于太阳热辐射下的物体的表面温度，因而该类涂料迅速在石油化工行业得到应用。
反射型绝热涂料在建筑工程领域中主要应用于隔热场合，即在外围护结构的表面采用高反射性隔热涂料，能够减少建筑物对太阳辐射热的吸收，阻止建筑物表面因吸收太阳辐射导致的温度升高，减少热量向室内的传入。以前主要研究在屋面上应用，以降低温升并对屋面防水材料起保护作用。近年来由于国外新型高效能反射材料玻璃空心微珠的出现，推动了这类涂料在我国南方冬冷地区外墙面的应用。
空心玻璃微珠是20 世纪五六十年代发展起来的一种微粒材料，是由钠硼硅酸盐材料经特殊工艺制成的薄壁、封闭的微小球体，球体内部包裹一定量的气体，它具有低密度、低导热、低吸油率、耐高温、电绝缘强度高、热稳定性好、耐腐蚀、粒径及化学组成可控等优点[4-5]。空心玻璃微珠是目前反射型隔热涂料的主要功能性填料。
目前市场上的几种主要反射型隔热涂料：
(1)集保温隔热、耐候性好、防火阻燃、防尘自洁、无菌类及苔藓滋长、无挥发物、无毒环保于一身的无机隔热反射墙体涂料。
(2)热反射率可达85%以上，可与其他材料复合使用，广泛应用于成品油罐及低温容器的隔热保温的薄层隔热反射涂料。
(3)水性化是涂料发展的必然趋势，将金属薄片进行特殊处理或不采用金属薄片的水性反射隔热涂料已成为国内外隔热涂料研究的热点之一。
1.2.2 反射型隔热涂料的技术标准及检测方法
目前用于评价反射型隔热涂料的标准是JC/T1040-2007《建筑外表面用热反射隔热涂料》和JG/T235-2008《建筑反射隔热涂料》，这两个标准中除了涉及涂料有关的综合性能指标外，还规定了太阳反射比和半球发射率这两个代表反射型隔热涂料特性的指标和测试方法。
1.2.3 反射型隔热涂料的发展趋势
太阳热反射隔热涂层在国内仍处在研究阶段，目前研究的工作主要集中在成膜物质选择及改性、功能填料及其粒径的选择、涂料配方的调整等方面[6-8]。但在隔热方面的综合研究与应用还是比较少。太阳热反射隔热涂层呈现出以下发展趋势：
(1)高寿命、长效性。加强对耐紫外线性能优异的树脂的不断开发，同时配合高光学性能的颜填料，研制出高耐候、长效性的太阳热反射涂料，大大延长使用寿命。
(2)颜填料是太阳热反射涂料中的光学活性物质，对涂层性能起决定性作用。通过研究不同元素的各种化合物光学性能、微观结构(晶体结构、聚集状态)对光学性能的影响以及通过特殊工艺(沉积、包覆等)制备复合颜填料，可不断开发出性能、用途各异的新型颜填料。
(3)在实际应用中，有时外墙涂料需要调配成彩色涂料，涂料经过颜色调配后如何保证涂膜的反射性能，也是我们涂料研发工作者应关注的问题。
(4)太阳热反射隔热涂层隔热性能的测试方法还存在一定的局限性，并不适合于每一种反射型隔热涂料，同时，其隔热性能的表征方法还不严格，千差万别。研究者们还应该进一步加强对光热反射、吸收及辐射等基础理论的研究，制定出一个比较规范、相对严格的表征太阳热反射隔热涂层隔热性能的标准及测试方法。
1.3 辐射型隔热涂料
1.3.1 辐射型隔热涂料的绝热原理及产品特点
辐射型隔热涂料以红外辐射涂料为代表，其隔热原理是通过将吸收到的太阳光能转为热能，再将热能以红外辐射的方式向外散热。因此，此类型涂料具有降温的作用。研究表明[9]，多种金属氧化物如Fe2O3、MnO2、CO2O3、CuO 等掺杂形成的具有反型尖晶石结构的物质具有热发射率高的特点，因而广泛用作隔热节能涂料的填料。辐射型隔热涂料的实际应用目前仅是在军事、冶金、炼钢系统的工作服以及红外辐射窗帘布等方面[10]，在建筑绝热领域中的应用尚处于研究阶段。
1.3.2 辐射型隔热涂料的技术标准及检测方法
关于辐射型隔热涂料的标准，国家标准局于1984 年颁布了GB 4653-1984《红外辐射涂料通用技术条件》。近年来随着辐射型隔热涂料的发展，此标准中的测试方法已不能满足需要，这给不同涂料之间的性能优劣的比较带来了困难，因而，重新制定辐射型隔热涂料性能测试方法的标准，利于该类产品的推广使用。
1.3.3 辐射型隔热涂料的发展趋势
随着辐射型节能涂料研究工作的深入开展，其产品质量和使用技术不断改进，日趋完善。近年来的大量研究与探索表明，辐射型隔热涂料在今后的发展方向主要有以下几个方面：
(1)目前，使用较成熟的红外涂料大多都是应用于中低温度，在1 000℃以上的中高温方面还没有得到很好的应用，其主要原因在于抗热震性未得到有效的解决。基于此原因国内用在工业窑炉等设备上的红外辐射涂料使用寿命要远远低于国外产品。因此，改善红外涂料无机黏结剂，提高其热震性，拓展其在高温领域的应用，已成为辐射型隔热涂料的重要发展方向。
(2)超细超薄化：物质超细化、纳米化后能够提高热辐射的透射深度以降低吸收指数和折射系数，从而达到提高物体发射率与吸收率的效果。因此，高辐射率涂料今后的发展趋势应该是超细超薄化、甚至纳米化。
(3)基料、黏结剂的复合化：单一物体的发射率与吸收率是有限的，由于物体的单色吸收指数随辐射波波长的不同而变化，物体的发射与吸收也都具有一定的选择性，因此，单独使用基料往往并不能有效增加其高温下的辐射能力。解决这一问题的办法就是采用多种材料成分复合化，使物体的辐射特性能够互补。
2 隔热涂料主要发展方向
(1)研制生产复合型多功能隔热涂料。一种保温效果良好的涂料往往是两种或多种隔热机理同时起作用的结果。各种隔热涂料各有其优点，充分发挥阻隔、反射和辐射之间的协同效应，兼顾防腐、防水等特点，研制出性能优良的多功能复合型建筑隔热保温涂料，将对保温涂料的发展产生重要的影响。同时，我们质检部门也应该健全复合隔热涂料方面的技术标准和检测能力，已适应隔热涂料的快速发展。
(2)积极开发新型隔热涂料及相关技术，如低辐射传热涂料、高效薄层隔热防腐一体化涂料、真空绝热涂料等的研制，注重纳米功能涂料的开发与应用。
(3)目前很多隔热涂料在宣传上称其热导率小，保温性能好，但在实际使用中涂膜的厚度均很薄，此时涂膜的阻热效果与普通涂料相比并无明显差别。即使该类涂料属于薄涂层涂料，也没有明显的保温性能，只能涂装于外墙外保温或屋顶保温层上，起到隔热和保护作用，而不能作为独立的建筑节能涂料来代替目前广泛使用的膨胀聚苯板和聚苯颗粒保温浆料等外保温系统。因此，隔热涂料在阻隔传热方面的应用只能与其他材料复合使用才能达到隔热的效果，开展隔热涂料与其他保温材料的复合使用也是一个重要的发展方向。
(4)注重环保，利用“三废”开发隔热涂料。社会发展要求人类活动对环境的负面影响越小越好，因此，水性、高固体分、无溶剂型涂料也成为涂料发展的大势所趋。同时充分利用“三废”中的有用成分，部分或全部代替隔热涂料某种原材料，可降低成本，改善环境。
