Altiris 550 Altiris 800高红外反射特性的新型涂料用颜料(亨斯迈

降低能源消耗的全球化趋势无疑为行业带来了诸多挑战。我们的产品和服务怎样才能适应节能和减少碳排放的大趋势？如何利用我们的知识和专长来进行创新？在全球范围内的经济衰退之后，我们需要问我们自己究竟如何高效地去做才能使风险最小化。法规和环境指导方针推动我们迈向更加高效的能源利用之路，这些问题变得越来越紧迫。对于我们的回答，我们还必须考虑消费者的期望。虽然许多消费者也关注成本和减少能耗对环境的好处，但是他们却不愿承受其它标准（如产品选择和美学效果）降低的节能产品。在涂料行业，全球节能减排的需求增长为企业带来了机遇，也推动了创新。新一代太阳能反射涂料的表现是一个最好的例子。这些涂料的节能潜力越来越被人们所认可。与传统的太阳能反射涂料相比，该涂料为新配方带来了更多的选择以及增值。我们认为，建筑物的“冷屋顶”技术是目前太阳能反射涂料在能源消耗战中如何发挥有效作用的最好例证。当太阳光照强时，冷屋顶可以有效使室内温度不会上升到更高的温度。这样就会减少空调系统的用电量，潜在地降低高峰电力的需求。今后我们可以继续探索这些涂料的潜在应用。船舶、汽车和航空产品也许可能从新一代太阳能反射涂料中获益，谁说它们的应用就到此为止呢？
太阳能反射涂料的重要性
当太阳的能量被外表面所吸收时，太阳的能量可以传导到建筑物、船舶或汽车的内部，使里面的温度升高。温度升高以后会使内部空间变得不舒服，同时加大空调系统的负担。反过来，这也会提高能耗、增加二氧化碳以及室温气体的排放量。
这个问题的严重性——以及太阳能反射涂料在解决这一问题时能起到多大的作用？

国际能源署（the InternationalEnergy Agency）认为，当前在大多数国际能源署成员国中建筑物能耗占主要能源消耗总量的40%，也是二氧化碳排放量的主要来源^[1]。世界可持续发展工商理事会（The World Business Council for Sustainable Development）的报告显示，建筑物的碳足迹（简单的讲就是“碳耗用量”）超过所有运输行业的总和。该理事会暗示，建筑物的能耗到2050年可最高减少60%。
在一些西方国家，建筑物空调的能源消耗占总能源消耗的20%以上。Levinson和Akbari认为，将屋顶的太阳能反射指数从0.20提高至0.55，这可以使美国的年制冷能耗节约5.02 kW/m²。这可以使二氧化碳排放量减少3.02 kg/m²。
在全球，各个国家及其地方政府机关更加注重“冷屋顶”技术带来的价值。在澳大利亚，墨尔本市议会建议在其商业建筑区采用冷屋顶技术，从理论上来讲，这可以使城市的年能耗减少125万kW/hr（450万MJ）——相当于减少150万公斤的二氧化碳排放量。
在印度德里，能源效应电力政府部门认为，使用冷屋顶技术可以使电力消耗降低25%^[5]。
全球许多地区的人口增长以及城市化发展也显示了太阳能反射涂料在防止热岛效应中越来越重要。城市热岛效应可以被解释为城市内的深色表面吸收了太阳能。这些热量再慢慢释放到城市空气中，使得高楼林立的市区温度明显高于周围的郊区。城市热岛效应可以增加雾霾出现的概率，加重城市的污染程度，因此能够减缓城市热岛效应的方案将非常受欢迎。
太阳能反射方面的新标准
改善能源效率、减少能源消耗以及促进低碳发展一直是世界各国政府和组织的重要环境目标。寻找高效节能以及保持外表面和内部空间的低碳方式将变得越来越重要和紧迫。支撑这一前提的基础是太阳能反射的国家标准和国际标准的不断出现。
美国在20世界90年代推出了太阳能反射涂料。它们被用于屋顶绝缘，进行节能研究。开始了“美国屋面制品热性能评级理事会”（Cool Roof Rating Council）计划，其保证陡坡屋顶屋面材料的太阳能反射指数（SRI）标准为25%。全球的各个立法机构和有关部门都采用这一纲领来制定了一系列的政策、标准以及用户建议：
·在欧洲，欧洲屋顶降温委员会（ECRC）在通过提高建筑能源效率来减缓气候改变方面已经做出了巨大贡献。它推动了“冷屋顶”产品的认证以及在欧洲各个国家中的使用。
·在法国，法国标准集团（AFNOR）正在审查含太阳能反射值的DTU59.1的当前标准。
·日本颁布了高太阳能反射率的屋顶涂料用JIS K 5 675标准。
·在北美，2014年有24项标准来指导冷屋顶，在能耗上面能帮助业主节约30%。
能源效率方面的新标准，尤其是太阳能反射方面的标准，不仅限于建筑方面的。2011年，国际海事组织（the International Maritime Organization）出台了新的修正案，用于新船舶能源效率设计指数，使其具有强制执行能力。该法规为非指定性规定。这意味着船舶设计者和生产者根据每个特定的船只都能自由使用成本最优的解决方案，只要能达到要求的能源效率即可。
创新对消费需求的响应
2007年，亨斯迈公司意识到新兴标准和环境需要将会使太阳能反射涂料的需求急剧增长。

ALTIRIS颜料项目始于2007年。成立了一个多学科项目组来评估市场潜力，建立概念的技术可行性。 传统上，二氧化钛颜料用于优化可见光的反射。为了使彩色表面能够在太阳光下保持凉爽，对太阳光谱中不可见的近红外（IR）光的反射变的至关重要，因为这部分光谱产生的热量最多（边栏图1）。 边栏图1 太阳光谱 为了得到太阳能反射颜料，亨斯迈团队不得不将二氧化钛的主要反射范围转变成太阳光谱中的近红外范围。这也必须减少产品的传统白度——可以使客户研发深色和鲜艳的太阳能反射色彩。资深研发科学家研发了光散射模型来确定具有近红外反射性能的二氧化钛颜料。

现在的问题是作为二氧化钛颜料生产商的亨斯迈公司如何最快地响应这一需求？
我们的科学团队设想了一种创新性的二氧化钛颜料，可以使涂料反射太阳能。当时，传统上都使用白色或浅色涂料以及有限的朴实色调来反射掉太阳光的辐射。我们都知道白色或浅色物体比黑色或深色物体的太阳能反射率要高。但是现代消费者以及建筑师和产品设计师都期望能有更多的产品和颜色选择。这也就意味着需要有多种颜色的太阳能反射涂料。这种假设是研发计划的出发点，因此亨斯迈研发出了亨斯迈新型ALTIRIS^®红外反射颜料。
ALTIRIS颜料可以反射掉太阳光谱中的红外辐射。更易于与着色颜料混合，并可赋予任何颜色的产品都会产生高反射太阳光的能力。亨斯迈能够证明该颜料在任何颜色的外墙涂料中都能大大提高太阳能反射率。我们已经配比出几种颜色的涂料，包括：
·米色（L*66.56, a*4.12, b*17.15）
o控制样本 – 34%的太阳反射率
o使用ALTIRIS颜料 – 54%的太阳反射率
 ·紫色（与RAL 4009相似）
o控制样本 – 27%的太阳反射率
o使用ALTIRIS颜料 – 58%的太阳反射率
为证明新型颜料的效果，该团队制备了多种含ALTIRIS颜料的彩色涂料，测试其太阳光反射率，并将其与含标准TIOXIDE^®颜料的涂料对比。结果显示ALTIRIS颜料能够将某些颜色的太阳反射涂料的太阳光反射率提高100%以上。亨斯迈研究团队制备了含ALTIRIS颜料的涂料以及含TIOXIDE颜料的样本，并将对照样本控制在相同的RAL指数。然后应用Cary 5000型分光光度计对两者的总太阳光反射率进行了比较。在添加ALTIRIS后，即使是黑色涂料的反射率也超出规定的25%总太阳光反射率。通常传统黑色涂料大约只能反射5%~8%的太阳能，与它相比这的确是一个实质性的改善。
灰色涂层是屋顶非常流行的色彩，对该涂层进行测试显示，使用ALTIRIS颜料可以大大提高总太阳光反射率（亨斯迈已经配制出了几百种初始配方，它们具有高太阳光反射率，可以用于多种颜色的涂料中）。图1说明了ALTIRIS颜料的效果，通过比较测量的涂料的总太阳光反射率（其色差比△E< 2，黑色基材约75 μm厚的膜）。

图1 灰色涂层的太阳反射率
·ALTIRIS红外反射颜料设计的重要标准是让涂料配方设计师和技术人员的使用更方便，而且代价比较低、不需要额外或改变工艺步骤。
·ALTIRIS颜料被设计成单一的添加剂，与涂料和聚合物体系的相容性更好。
·ALTIRIS颜料可使多种彩色涂料和聚合物获得高的太阳光反射率，为建筑师和设计师提供多样化的色彩选择。
·通过提高外墙涂料的太阳光反射率，ALTIRIS颜料可以降低空调系统所需的能耗。反过来，这也会减少相关温室气体的排放量。
·为了提高新型颜料的光催化稳定性，采用致密二氧化硅涂层来提高耐久性。该涂层在颜料粒子周围形成保护壳，有助于防止带电物质从二氧化钛中逸出，在树脂内产生有害的自由基。使用耐久三聚氰胺甲醛醇酸树脂涂料体系可以证明颜料光催化稳定性得到了增加，其测试了耐久性，尤其侧重于颜料的光催化方面。这些结果见图2。

行业认知
亨斯迈的红外反射技术已经得到涂料行业的认可，2012年11月获得了英国化学工程师协会（IChemE）创新产品奖。获得行业如此赞誉，令人非常满意。但是ALTIRIS颜料最精彩的部分还在今后——因为我们与客户合作，将进一步开发该颜料的潜能。该颜料有助于延长所涂装的产品的生命周期吗？增加物体表面的太阳光反射率可对物体的耐久性产生积极影响。同时减少热循环应力、降低涂层温度可减少表面涂层分层或剥离的可能性。ALTIRIS颜料能为全球数千种产品提供太阳能反射性能。为当今这个日益重视能源的世界带来的益处将不可估量。