保溫材料發(fā)展背景

傳統(tǒng)的保溫隔熱材料是以提高氣相空隙率，降低導(dǎo)熱系數(shù)和傳導(dǎo)系數(shù)為主。纖維類保溫材料在使用環(huán)境中要使對(duì)流傳熱和輻射傳熱升高，必須要有較厚的覆層；而型材類無(wú)機(jī)保溫材料要進(jìn)行拼裝施工，存在接縫多、有損美觀、防水性差、使用壽命短等缺陷。為此，人們一直在尋求與研究一種能大大提高保溫材料隔熱反射性能的新型材料。

上世紀(jì)90年代，美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的科研人員為解決航天飛行器傳熱控制問題而研發(fā)采用的一種新型太空絕熱反射瓷層(Therma-Cover)，該材料是由一些懸浮于惰性乳膠中的微小陶瓷顆粒構(gòu)成的，它具有高反射率、高輻射率、低導(dǎo)熱系數(shù)、低蓄熱系數(shù)等熱工性能，具有卓越的隔熱反射功能。這種高科技材料在國(guó)外由航天領(lǐng)域推廣應(yīng)用到民，用于建筑和工業(yè)設(shè)施中，并已出口到我國(guó)，用于一些大型工業(yè)設(shè)施中。但美中不足的是，該材料20美元/kg的昂貴售價(jià)實(shí)在令國(guó)內(nèi)許多行業(yè)望物興嘆，難以承受。由此，國(guó)內(nèi)悄然掀起一股研發(fā)隔熱保溫新材料的熱潮，且已率先在國(guó)內(nèi)同行中研制成功具有高效、薄層、隔熱節(jié)能、裝飾防水于一體的新型太空反射絕熱涂料。該涂料選用了具有優(yōu)異耐熱、耐候性、耐腐蝕和防水性能的硅丙乳液和水性氟碳乳液為成膜物質(zhì)，采用被譽(yù)為空間時(shí)代材料的極細(xì)中空陶瓷顆粒為填料，由中空陶粒多組合排列制得的涂膜構(gòu)成的，它對(duì)400~1800nm范圍的可見光和近紅外區(qū)的太陽(yáng)熱進(jìn)行高反射，同時(shí)在涂膜中引入導(dǎo)熱系數(shù)極低的空氣微孔層來(lái)隔絕熱能的傳遞。這樣通過強(qiáng)化反射太陽(yáng)熱和對(duì)流傳遞的顯著阻抗性，能有效地降低輻射傳熱和對(duì)流傳熱，從而降低物體表面的熱平衡溫度，可使屋面溫度最高降低20℃，室內(nèi)溫度降低5~10℃。產(chǎn)品絕熱等級(jí)達(dá)到R-33.3, 熱反射率為89%，導(dǎo)熱系數(shù)為0.030W/m.K。

建筑物隔熱保溫是節(jié)約能源、改善居住環(huán)境和使用功能的一個(gè)重要方面。建筑能耗在人類整個(gè)能源消耗中所占比例一般在30-40%，絕大部分是采暖和空調(diào)的能耗，故建筑節(jié)能意義重大。而且由于該隔熱保溫涂料以水為稀釋介質(zhì)，不含揮發(fā)性有機(jī)溶劑，對(duì)人體及環(huán)境無(wú)危害；其生產(chǎn)成本僅約為國(guó)外同類產(chǎn)品的1/5，而它作為一種新型隔熱保溫涂料，有著良好的經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能環(huán)保、隔熱效果和施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)而越來(lái)越受到人們的關(guān)注與青睞。且這種太空絕熱反射涂料正經(jīng)歷著一場(chǎng)由工業(yè)隔熱保溫向建筑隔熱保溫為主的方向轉(zhuǎn)變，由厚層向薄層隔熱保溫的技術(shù)轉(zhuǎn)變，這也是今后隔熱保溫材料主要的發(fā)展方向之一。太空反射絕熱涂料通過應(yīng)用陶瓷球型顆粒中空材料在涂層中形成的真空腔體層，構(gòu)筑有效的熱屏障，不僅自身熱阻大，導(dǎo)熱系數(shù)低，而且熱反射率高，減少建筑物對(duì)太陽(yáng)輻射熱的吸收，降低被覆表面和內(nèi)部空間溫度，因此它被行家一致公認(rèn)為有發(fā)展前景的高效節(jié)能材料之一。

當(dāng)今，全球保溫隔熱材料正朝著高效、節(jié)能、薄層、隔熱、防水外護(hù)一體化方向發(fā)展，在發(fā)展新型保溫隔熱材料及符合結(jié)構(gòu)保溫節(jié)能技術(shù)同時(shí)，更強(qiáng)調(diào)有針對(duì)性使用保溫絕熱材料，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計(jì)及施工，努力提高保溫效率及降低成本。國(guó)內(nèi)外紛紛展開薄層隔熱保溫涂料的研究，美國(guó)已有多家公司生產(chǎn)這種絕熱瓷層涂料，如美國(guó)的SPM Thermo-Shield、Thermal Protective Systems推出的Ceramic-Cover、J.H.International的Therma-Cover等產(chǎn)品。這種太空絕熱瓷層是根據(jù)美國(guó)航空和航天宇宙航行局NASA控制航天飛機(jī)熱傳導(dǎo)的工作原理研制而成的，適用于高壓噴涂、無(wú)污染，具有良好的抗熱輻射、薄層隔熱、防水防腐蝕等性能。該材料已轉(zhuǎn)向一般工業(yè)及民用隔熱保溫。而國(guó)內(nèi)也有多家企業(yè)在研發(fā)該類材料，如薄層隔熱反射涂料、太陽(yáng)熱反射隔熱涂料、水性反射隔熱涂料、隔熱防曬涂料、陶瓷絕熱涂料等等。主要是采用耐候性好、耐水性強(qiáng)、耐老化性強(qiáng)、有較強(qiáng)粘結(jié)力和彈性的、且能與保溫填料、反射填料相溶性好的成膜材料，選擇質(zhì)輕中空、耐高溫、熱阻大、并具有良好反射性和輻射性的填料，折光系數(shù)高、表面光潔度高、熱反射率及輻射率高的超細(xì)粉料適合作為反射填料，與成膜基料一起構(gòu)成低輻射傳熱層，可有效隔斷熱量的傳遞。這種薄層隔熱反射涂料與多孔材料復(fù)合使用可用于建筑物、車船、石化油罐設(shè)備、糧庫(kù)、冷庫(kù)、集裝箱、管道等不同場(chǎng)所涂裝。