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0 引言
太阳能是人类生存和生活的必备条件，但强烈的辐射也给工业生产和日常生活带来诸多问题和不便。随着节约型社会的到来和地球温室效应的加重，具有反射太阳热能力和被动辐射制冷的材料日益受到人们的关注。这些材料中太阳热反射涂料是一种简便易行、效果明显的节能材料，当前已成为人们研究和开发的热点。为了规范市场，近几年制订了一系列太阳热反射隔热涂料标准：JC/T 1040—2007《建筑外表面用反射隔热涂料》、JG/T 238—2008《建筑反射隔热涂料》和GB/T 25261—2010《建筑用反射隔热涂料》。这些标准的制订虽然对促进市场发展起到一定作用，但是也存在仅规定了白色涂料热反射性能的不足，而正在制订的一些标准充分考虑了彩色系涂料的热反射性能，对规范市场具有更重要的意义。由于市场竞争混乱，许多生产企业并没有做详细的研究工作，仅是在炒作概念。本文就一些检测数据和初步的研究工作，对太阳热反射隔热涂料的技术要点进行阐述，以对业内研究者有所启示。
1 太阳热反射涂料相关标准简介
1.1 已颁布实施的标准
(1) ASTM C1483-04 Standard Specification forExterior Solar Radiation Control Coatings on BuildingsASTM C1483-04 是国际上首部已颁发的依靠涂层反射太阳光达到隔热效果的标准。该标准规定了依靠反射太阳辐射来减少屋顶或外墙表面热量积聚的一类涂料的基本要求，该类产品太阳光反射比应＞0.8，半球发射率应＞0.8。标准还规定了该类涂料的物理机械性能，其他的使用性能也被要求测定，并应符合相关标准或协议要求。该标准规定的技术要求见表1。
表1 ASTM C1483-04 的性能要求
该标准除了规定反射性能外，还强调了涂层的弹性要求，规定了涂层较高的扯断伸长率，并能够在较长时间内保持其弹性。而其他性能(附着力、水蒸气透湿率、阻燃性能、防霉性、吸水率、户外耐久性)也反应了其实际使用的性能要求。从性能指标的设计可以看出，该标准所涉及的材料应属于弹性建筑涂料一类，主要适用于混凝土、砖石建筑物的外部涂装。
(2) JC/T 1040—2007《建筑外表面用反射隔热涂料》
JC/T 1040—2007 规定的技术要求见表2。
注：仅对白色涂料的太阳反射比提出要求，浅色涂料太阳反射比由供需双方商定。a 浅色是指以白色涂料为主要成分，添加适量色浆后配制成的浅色涂料形成的涂膜干燥后所呈现的浅颜色，按GB/T 15608—1995 中4.3.2 规定明度值为6～9(三刺激值中的YD65≥31.26)；b 附加要求，由供需双方协商。
该标准的制定参考了ASTM C1483-04，采用其中5 项指标，即太阳反射比、半球发射率、断裂伸长率、水蒸气透湿率和耐人工老化性，但具体指标的要求有一定差异。JC/T 1040—2007 物理、机械性能指标的设定还主要参考了国家标准GB/T 9755—2001《合成树脂乳液外墙涂料》和行业标准JG/T 172—2005《弹性建筑涂料》，增添了容器中状态、施工性、干燥时间、耐水性、耐碱性、低温贮存稳定性、耐沾污性、涂层耐温变性、拉伸强度、不透水性、水蒸气透过率、耐弯曲性和耐洗刷性13 项检验项目。总体上，ASTM C1483-04 更关注安全性、装饰性和实际使用性能，而JC/T 1040—2007 响应国内建筑涂料标准的要求，更加切合中国的国情。
对于太阳光反射比、半球发射率指标，ASTM C1483-04要求不管何种颜色均在0.8 以上，也就是说只有达到0.8以上才能属于该标准规定的太阳光反射涂料；而JC/T 1040—2007 规定了白色涂料的太阳光反射比为不小于0.83，其他颜色商定，而半球发射率为不小于0.85，考虑太阳光反射性能的持久性，还规定了老化后太阳光反射性能。对于断裂伸长率的要求ASTM C1483-04 的要求明显高于JC/T1040—2007，ASTM C1483-04 是针对弹性涂层的指标，而JC/T 235—2008 只是要求涂层有一定韧性，并没有刻意要求高弹性。
(3) JG/T235—2008《建筑反射隔热涂料》
标准JG/T235—2008 的热反射性能指标见表3，其他技术要求符合以下条款：有防水要求时，屋面反射隔热涂料还应符合GB50345 规定的技术要求，且耐人工气候老化性应符合GB/T 9755 中优等品的要求；外墙反射隔热涂料还应符合GB/T 9755 或GB/T 9757 或HG/T 3792 或JG/T 172规定的技术要求。
表3 JG/T 235—2008 的热反射性能技术要求
与JC/T 1040—2007 相比，在具体技术指标要求时仅规定了热反射性能指标，而其他指标直接引用建筑屋面和外墙的相关标准。热反射性能指标除了规定太阳光反射比和半球发射率之外，还规定了热反射涂料的实际效果“隔热温差”指标。由于人工加速老化试验对太阳光热反射性能影响较小所以没有规定人工加速老化后的太阳光反射涂料要求(但规定了耐老化性应满足相关标准优等品的要求)，并且由于污染对太阳光反射性能影响较大，从而规定了“隔热温差衰减”指标。
(4) GB/T 25261—2010《建筑用反射隔热涂料》
建筑用反射隔热涂料的性能要求见表4。产品的性能除应满足表4 的要求外，还应满足相关国家或行业标准的要求，耐人工气候老化性能和耐沾污性能应满足相应标准最高等级要求。
与以上3个标准相比，该标准仅规定了隔热涂料的本质指标，隔热性能根源于漆膜表面反射和发射太阳辐射的能力，所以仅规定了太阳光反射比和半球发射率指标，前3个标准的其他性能指标要求更侧重于建筑涂料要求，而本标准的其他性能要求更加广泛，并且为了保持涂层的耐久性和隔热效果的持续性，规定了耐人工气候老化性能和耐沾污性能应满足相应标准最高等级要求。
该标准引入了等效热阻概念，便于隔热保温工程设计人员采用该标准。等效热阻指采用反射隔热涂料时，与采用普通涂料相比，增强了墙体的隔热保温性能，该增加的隔热保温性能依据其节能效果折算为反射隔热涂料等效涂料热阻。
1.2 正在编制的相关标准
(1) JIS K 5675《屋顶用高太阳反射率涂料》(草案)
本标准适用于涂装于建筑物屋顶，通过涂膜的太阳反射性，以抑制表面温度上升，缓解建筑物内部的热量入侵以及热量积蓄为目的的高太阳反射率涂料。技术要求见表5。
与国内已颁布实施的几个标准相比，该标准抓住了太阳光反射隔热涂料的本质，强调了红外反射性能，并且强调了户外曝晒后太阳光反射性能的保持性。其他性能指标要求及试验方法采用日本惯例和日本标准。太阳辐射到地球的热量有约50%左右来源于可见光，有约50%来源于红外光，可见光的光谱由漆膜颜色决定，选定了颜色也就选定了可见光部分的反射率，因此要想获得真正意义上的太阳光反射涂料关键是能把约50%的红外线能量尽可能多地反射出去。
(2) 《热反射金属屋面板》(征求意见稿)
屋面板涂层隔热性能包括初始性能和耐沾污后的性能，应取两者之间较差者作为分级依据。屋面板涂层的隔热性能的分级见表6，分级时当涂层的太阳光反射比(TSR)与隔热系数(ERC)处于不同级别时，以隔热系数为分级依据。标准给出了常见颜色的的普通涂层隔热性能参考值，见表7。
该标准的制订参照了BS EN 505:2000 《Roofingproducts from metal sheet-Specification for fullysupported roofing products of steel sheet》和BS EN507:2000 《Roofing products from metal sheet-Specification for fully supported roofing products ofaluminum sheet》，与日本标准JIS K 5675 相比，这两个标准是屋顶用材料标准，而并非特指热反射涂层的标准，标准只是给出了不同颜色范围的热反射隔热性能参考值供用户选择。
(3) 《金属表面用太阳光反射隔热涂料》(征求意见稿)
该标准规定产品太阳光热反射性能要求见表8。
产品其他性能要求见表9，或按照具体应用领域的国家、行业标准规定执行。作为防腐涂层体系的太阳光反射隔热面涂层，在满足防腐面涂层的一般基本要求外，太阳光反射性能是最重要的技术指标。太阳光反射比是指反射的与入射的太阳辐射能通量之比值，已有的国家标准仅给出了白色涂料的太阳光反射性能，而白色涂料一般均能达到太阳光反射比0.8的要求。如果采用复色涂料，太阳光反射比会有不同程度的降低，如果再规定0.8的反射比，很难做到，实际上深色涂料达到0.5的太阳光反射比也很难，但既然作为太阳光反射隔热涂料，太阳光发射比就不能太低，因此规定了基本的太阳光反射比的技术指标≥0.6。不同的颜色和明度值涂料在可见光部分的反射率是没有办法调整的，主要是近红外波段的反射率，只有红外反射率高的涂料才是真正的太阳光反射涂料，根据目前的技术水平，按照近红外反射情况分为三个等级：优等品，≥0.8；一等品≥0.65；合格品≥0.5。
2 太阳光反射涂料技术要点
2.1 白色涂料的热发射性能
从国内已颁布的标准看，均规定了白色涂料的太阳光反射性能，那么市场上的热反射隔热涂料与传统的白色涂料有何区别，白色隔热涂料有何关键制备技术，是首先要搞清楚的问题。为此，笔者制备了一些白色涂料并与市场上普通白色涂料和热反射隔热涂料进行了太阳光反射性能表征，部分检测数据见表10。
从表10 可以看出，各种白色涂料太阳光反射性能差异较小，甚至有些隔热涂料的太阳光反射性能还不如普通涂料。而从配方构成上两者虽有一些细微差别，但总体上白色隔热涂料与传统白色涂料制备技术并无特别之处：市场上普遍标榜的空心玻璃微珠，对白色涂料的太阳光反射涂料影响较小，甚至会降低太阳光反射性能；其他各种填料对太阳光反射涂料影响也较小，总体上填料的加入使得太阳光反射性能略有下降。从标准角度讲，表10 所测定的白色涂料与国内标准太阳光反射涂料要求相近，太阳光反射比在0.75～0.86 之间，白色涂料的半球发射率均大于0.85，而且差异不大，似乎太阳光反射比稍大的，半球发射率值稍小。图1、图2 为白色涂料的太阳光反射比的谱图。
从图中可以看出，12 种白色涂料的图谱形状非常相近，呈现相同的规律，填料的加入使得红外波段的反射增强，但可见光波段反射下降，在这一点上空心玻璃微珠表现得尤其明显，但总体上红外波段的反射增加赶不上可见光波段反射下降，因此填料的加入总体上使得太阳光反射性能下降。
2.2 单一颜色涂料的热反射性能
几种常用颜料的太阳光反射性能见表11 和图3、图4。
从表11 可以看出，颜色的明度越高，太阳光反射比越高，而对于明度低的颜料，红外反射率呈现明显高于可见光波段反射率的特征。从表11 还可以看出，其他填料的加入对酞菁蓝颜料体系的太阳光反射性能存在一定影响，空心玻璃微珠虽然对白色涂料的太阳光反射比贡献不大，但是能够明显提高酞菁蓝颜料体系的红外波段的反射率，从而提高太阳光反射比。从图3 可以看出，各种颜料可见光反射谱图差异较大，而红外波段反射图谱呈现相近的图谱(黑色除外)；总体上在红外波段明度高的颜料反射率随波长增加呈现下降趋势，明度越高下降趋势越明显，而明度低的颜料如永固紫却随波长增加，反射率有增加趋势。从图4 可以看出，在酞菁蓝体系中加入各种填料，可见光谱图几乎一样，而红外反射图谱形状相近，反射率呈现较大差异；在红外大部分波段范围内反射率高低排序如下：12#＞13#＞10#＞9#＞11#。
2.3 复色涂料的热反射性能
表12 是采用功能反射填料和某些以白色为主色的复色涂料的太阳光反射数据。
从表 12 可以看出，采用特殊黑色隔热颜料的太阳光反射比远大于炭黑的太阳光反射比，用该颜料调配的涂料比用一般颜料制备涂料的太阳光反射性能好得多。从表12还可以看出，由一般颜料制备的不同复色涂料太阳光反射比差异较大，其中的可见光部分反射率对总反射率提供了较大的贡献。从图5 可以看出，特殊黑颜料在可见光区域几乎全吸收，在红外区域大部分波段保持了40%左右的反射率(一般炭黑在红外波段几乎全吸收)，与白色涂料调色后反射率曲线介于白色和特殊黑色反射率曲线之间。从图6 可以看出，与白色涂料调漆后，除了黑色颜料外，其他颜料系在红外波段大部分范围内的反射图谱相近，而可见光区域的反射曲线差异很大。
3 结语
已经颁布实施的几个太阳热反射隔热涂料标准仅规定了白色涂料的太阳热反射性能，而白色涂料本身就具有较高的太阳热反射性能，普通白色涂料基本能达到标准要求，因此标准的指导意义不大。而新制定的几个标准充分考虑到了太阳热反射隔热涂料的本质是在红外线部分有着较高的反射率：日本标准JIS K 5675《屋顶用高太阳反射率涂料》对太阳热反射性能规定了非常高的红外反射性能要求：而国内标准《金属表面用太阳光反射隔热涂料》结合国内的研究现状和技术水平，根据红外波段的反射率规定了太阳热反射性能的等级，这样既能照顾到热反射隔热涂料的现有技术水平，又能引导向高性能方向发展。
