更薄、更冷、更低能耗——工业用反射隔热涂料纵览

当前，世界能源紧缺问题日益严峻，各行各业对节能减排的要求越来越高。反射隔热保温涂料的面世和使用，给工业和民用带来技术上变革，在提供更便捷和舒适的环境同时，提高工作环境的安全性，更重要的是，大大降低了能耗，实现低碳的发展路线。

 

 

工业用反射隔热涂料

反辐射隔热涂料如今广泛用于厂房屋顶、库房屋顶、建筑外墙、化工储罐、石化储罐、医药储罐、交通设备、海上设备、轻纺设备等需要反射太阳光并隔热的建筑和设备表面。涂层在保温隔热的同时还可以阻止金属与空气、水等接触，在一定程度上可以防止金属腐蚀，延长了罐体、箱体的使用寿命。

反射隔热涂料是具有环保节能功效的涂料类型，按照其隔热机理主要有三种。

 

世界“最白”涂料迭代产品比过去更薄，可用于交通运输

阻隔性隔热涂料 对热传递进行阻抗而实现隔热。在制备涂料时主要选择低热导率物质及在涂料成膜后引入热导率低的空气。常用的阻热填料有空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠、空心纤维、海泡石、蛭石等。在涂料中放入导热系数极低的空心微珠隔绝热能的传递，即使在大气温度很高时也能隔住外部热量向物体内部传导，确保了物体内部空间能保持持久恒温的状态。

热反射隔热涂料 主要反射太阳光在400~1800nm的光谱能量。其反射性材料为复合陶瓷材料、纳米材料（如：复合陶瓷微珠、纳米二氧化钛）。反射隔热保温涂料抑制太阳辐射热、红外辐射热和屏蔽热量传导，其热工性能优于其他绝热材料。

辐射隔热涂料 主要是把吸收的日照光线和热量以一定波长发射到空气中。其使用的材料为多种金属氧化物，如三氧化二铁、二氧化锰、三氧化二钴、氧化铜等反射型尖晶石掺杂物。也可把上述几种功能进行复合，如既有阻隔又有反射功能的隔热涂料等，也是隔热涂料的发展趋势。

相对而言，热反射隔热涂料较多用于对建筑主体进行的保温，甚至在一定程度上达到了降温的效果，较少用于工业；而阻隔性隔热涂料和辐射隔热涂料则还能在工业生产以及工业设备制造过程中起到更多样的作用。

随着新材料和新技术的不断发展，国内外的研究者开发了越来越多更薄、更冷、更低能耗的工业用反射隔热涂料配方和添加材料。

反射隔热涂料机理

 

海内外最近进展

世界“最白”涂料迭代产品比过去更薄，可用于交通运输业
普渡大学的一项新研究帮助开发了一种太阳能反射率为97.9%的白色涂料，这有助于使涂上它的物体保持凉爽。据机械工程教授、该涂料的开发者Xiulin Ruan 介绍，这种涂料是旧配方的开发，现在可以涂得足够薄，可用于汽车、航空和其他应用。

该团队在2021年宣布了其高反射涂料的早期迭代，但当时需要将涂料涂在400微米厚的层中。相比之下，普通汽车的油漆厚度在100-180微米之间。尽管它能够反射98.1%的阳光，将涂有它的表面的内部冷却到比环境温度低4.5℃以上，但对于重视轻盈的应用（例如汽车）来说，这种涂料太重了。

于是，Xiulin Ruan和他的团队开始对材料进行试验，并提出了最新的配方，其中包含六方氮化硼作为颜料。该物质通常用于润滑剂中，但它可以使涂料达到与原始涂料几乎相同的反射率，同时形成150微米的薄层。新配方令人印象深刻，不仅因为硼的六边形有助于散射光，还因为它还包含充满空气的空隙，有助于进一步减轻油漆的重量。据该团队称，新配方的重量比原来的减少了 80%，同时反射了99.79%的热量。

这种轻量级为各种应用打开了大门，现在这种涂料有可能冷却飞机、汽车或火车的外部。在炎热的夏日坐在停机坪上的飞机不必开空调来为内部降温，从而节省大量能源。据该团队称，这种涂料特别有用，因为与其他局部冷却方法（如空调）不同，它的使用不会排放温室气体。这种涂料将太阳能辐射到深空，这实际上意味着它将热量从地球上散发出去。

赢创TEGO® Therm系列助力隔热涂料更高效节能
赢创推出全新TEGO® Therm定制化产品线，相关产品可大幅提升隔热涂料（TIC）的性能，满足可持续需求。TEGO® Therm产品线包含两款基于二氧化硅的微孔颗粒产品TEGO® Therm HPG 4000和TEGO® Therm HPG 6806，以及一款基于有机硅技术的水性树脂TEGO® Therm L 300。

三款新产品即使在250℃的高温下仍具有出众的隔热与耐热性，并赋予涂料产品优异的性能表现与可持续优势：基于TEGO® Therm产品的隔热涂料可显著减少能量损耗，并大幅降低热表面（安全接触）的温度，从而保护施工人员的健康，提升施工过程中的安全性。隔热涂料还能具备防潮性能，避免隔热层内出现腐蚀（CUI），极大地延长被涂表面的使用寿命。

赢创希望通过此产品线为建筑和车辆制造业的客户提供全新隔热解决方案。作为新一代的隔热涂料原材料，TEGO® Therm适用于各种隔热需求场景，包括管道、槽罐或其他工厂内部设施。首款基于TEGO® Therm的颗粒产品已市售，可用于安全接触与防腐蚀领域。

 

赢创 TEGO® Therm 系列

基于TEGO® Therm的隔热涂料的另一优势在于施工简易性。岩棉等传统隔热系统用起来往往费时费力，通常很难为设备与部件提供充分隔热，特别是复杂几何结构的部分。因此，未能有效隔热的表面因温度较高，会加剧能量损耗。此外，这类表面还需要防止误触。与之相较，添加了TEGO® Therm产品的涂料仅需喷涂即可，十分方便。即使在设备运行时也可喷涂，避免停工，省时省钱。

TEGO® Therm HPG 4000颗粒产品的粒径较大，约300微米，在高温下的热传导性极低；而TEGO® Therm HPG 6806的颗粒较细（粒径约30微米），可加入更高的量，确保涂料表面光滑。两种颗粒产品均具备出众的隔热效果，可提供机械稳定性与疏水性，其无机结构则赋予产品不可燃性。

水性树脂TEGO® Therm L 300可耐受250℃的高温（标准TIC树脂：不高于160℃）。得益于在各种基材上的出众附着力效果，TEGO® Therm L 300可确保涂料具有超强的韧性。

赢创可为客户提供两种颗粒产品，可以针对不同应用的配方样品进行混合。赢创推荐客户组合采用TEGO® Therm颗粒产品与耐热树脂，这一组合特别适合涉及超高温环境的应用。

赢创高性能TEGO® Therm产品线可帮助配方工程师优化涂料系统，提升产品性能，并改善涂料的长期可靠性。此外，当传统涂料行业客户进入隔热材料市场时，也可选择TEGO® Therm开启一条可持续、安全而高效的技术路线。

卡博特气凝胶添加剂为隔热涂层提供更多功能
气凝胶涂料是目前最好的隔热保温涂料，是真正纳米孔级别的产品。热传递主要通过热传导、热辐射及热对流三种方式，纳米孔结构实现了孔壁链路无限长，导致热传导路径足够长、传导通路足够窄，热传导不过去。

 

气凝胶涂料添加剂

作为一个具有极低导热能力的隔热添加剂，卡博特的ENOVA®气凝胶具有无与伦比的性能，是开发新型隔热涂料的重要基础。产品解决了能源效率、接触安全性和冷凝控制领域长期存在的问题，同时由于其与基材表面直接结合，大大减少了绝缘腐蚀（CUI）的可能性。如图所示，为了控制水箱及其相关管道上的冷凝形成，工程师们选择了特奈麦克（Tnemec）的Aerolon创新隔热涂层系统，这种涂层带有卡博特的气凝胶。

当表面温度降至露点以下时，就会形成冷凝，很快就会受到湿气的损害。装有气凝胶颗粒的涂层有可能极大地改变它们所应用的基材的温度分布，通常使涂层表面温度保持在水会凝结的点以上。对于现有的有出汗表面的结构，或者有出汗问题的新项目，气凝胶隔热涂料为冷凝控制提供了新的选择。

当处理导电表面时，通过绝缘可以实现的大多数潜在好处来自第一层非常薄的保护层。高负载气凝胶涂层具有优异的抗热流能力，能够大大减少一英寸涂层的热损失。在热建模（3EPlus）和支持测试中，气凝胶涂层显示，仅用150密耳（0.150英寸）的涂层，就可以将加热罐中维持温度所需的功率降低50%以上。

把ENOVA气凝胶产品加在“安全触摸涂层系统”里，还可以帮助防止接触性烧伤，而且它还具有能有效覆盖疑难表面所需的产品灵活性。

 

从“银蚁”取得灵感

 

从“银蚁”取得灵感的制冷效果专利油漆iPaint
香港初创“创冷科技”从撒哈拉沙漠的“银蚁”取得灵感，研发出具备制冷效果的专利油漆iPaint，大幅降低建筑物耗电量。

iPaint的原材料和普通油漆相近，只是按物理光学理论和模仿“银蚁”毛发结构来优化原材料颗粒的形状、尺寸、分布及密度等，藉以改变其物理性质。

这种辐射制冷技术（SDRC）油漆能反射96%的紫外线（UV）、可见光及近红外线（VIS & NIR），并以电磁波辐射波长8至13微米的中红外线传至外太空，以达致散热效果。

结果显示，使用制冷涂层后，屋顶温度降低30℃、室内降温6℃，可节省至少10%的冷气耗电量。除了建筑物，该产品还可应用在冷链货车及户外电池储能系统等，以减少耗油量，延长电池寿命。

以往辐射制冷技术（SDRC）油漆未能在商业上大规模应用，主要原因是成本太高昂。研究团队经过多年反复研究试验，终于找到一个既有效、价格又实惠的配方，并成功在香港和内地取得专利。iPaint的配方从贵价金属转为用常见建筑材料，如纤维及玻璃。量产后制冷油漆涂层每平方尺成本从2,000港元大幅下降至约7港元，只比一般油漆高约20%。用户更可每月节省40%的冷气电费，大约在一年内便能回本。

第一代iPaint为白色，第二代iPaint备有彩虹七色，反射率亦最少达92%以上，目前正在香港的建筑物进行测试。下一步将研发适用于玻璃窗、太阳能板的透明油漆，以及同时适合严寒及炎热天气，会变色的第三代iPaint。

来源：Purdue University、赢创、卡博特、创冷科技、Syneffex
作者：冯颖

 

来源：荣格-《涂料与油墨—中国版》

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