0 引言
隔热涂料是通过阻隔、反射、辐射等机理来降低被涂物内部的热量积累，从而达到节能和改善工作环境或安全等目的的一种功能性涂料[1]。它可以用于建筑外墙、船舶甲板、汽车外壳、油罐外壁和军事、航天等领域。传统的保温材料或保温涂料，在选材上和配方上都是围绕降低导热系数来展开，大都选用轻质材料，要达到工程节能的目标，要将材料厚度做到37 cm，施工工艺复杂。近年来，市场上出现了一批新型保温涂料，主要加入玻化微珠和陶瓷微粒来进行隔热，但隔热效果一般，并且需要在外层再做乳胶漆，容易风化、开裂，施工也复杂。本文针对这些保温材料的问题，在传统基本水性涂料配方的基础上加入以高反射率玻化微珠和超细二氧化钛组成的复合颜填料达到高反射的目的；加入红外辐射型复合功能填料达到高辐射的目的。由此结合波化微珠传统隔热的效果，形成了以高反射和高辐射为主、传统隔热为辅的新型水性隔热涂料，达到了佳的隔热保温效果。

1 实验
1.1 实验原料
基料：硅丙乳液(青州宝达化工有限公司)。
功能性填料：玻璃微珠、陶瓷微珠(K45，美国3M 公司)；二氧化锰、氧化铝、二氧化钛(R-706，杜邦公司)；不透明聚合物。
助剂：润湿剂；分散剂；成膜剂；消泡剂；增稠剂；防腐剂；防冻剂等。
其他：钛酸丁酯(化学纯)，冰乙酸(分析纯)，硫酸铵(分析纯)，无水乙醇(分析纯)，浓盐酸(分析纯)。
1.2 实验仪器
小型球磨机；小型高速混合机；旋转黏度计；电动搅拌器；电子天平；反射率测试装置；300 目筛；集热式恒温加热磁力搅拌器；真空干燥箱；程控箱式电阻炉。
1.3 超细高反射TiO2 的制备
将体积比为3∶2∶0.3 的无水乙醇、冰乙酸和蒸馏水混合放入容器并加热到40 ℃反应，滴加浓盐酸调节pH 值为1，在无水乙醇中溶解钛酸丁酯，以1 滴/s 的速度滴加，滴加完毕后超声波30 min，静置形成凝胶体，对凝胶体进行烘干，800 ℃煅烧3 h，粉碎研磨，得到超细高反射TiO2粉体，粒径控制在200～300 nm。
1.4 红外辐射型复合颜填料的制备
在基体Al2O3 粉体中加入20%(质量分数，下同)MnO2 粉体和10% TiO2粉体，经充分混合，在1 250 ℃烧结2 h，粉碎研磨后，获得红外辐射型复合颜填料粉体(代号 F1)。
1.5 涂料的制备
先将各种固体原料细磨，过300 目筛。将水、润湿剂、分散剂、增稠剂、1/4 量消泡剂混合，搅拌使之均匀。然后加入成膜助剂、二氧化钛和红外辐射型复合颜填料，高速搅拌均匀。再将空心玻璃珠、乳液、剩余消泡剂加入混合料中，低速搅拌均匀后，用氨水调样品至pH 值为8~9即可。
1.6 热反射率的测试
热反射率测试装置示意图见图1[2]。调节环境温度为28.8 ℃，将两块喷涂黑磁漆的样板相距50 mm 平行放在聚苯乙烯泡沫上，涂漆的一面朝上，其中心放在灯泡下；调节灯泡和样板之间的距离，使两块样板在30 min 内达到平衡温度87.18 ℃，然后立即撤走一块黑样板，换上一块待测热反射漆板；经15 min 后记录平衡时反射漆样板的温度；然后推算出热反射率。热反射率的计算公式如式
(1)所示。
ρ=(T1-T2)/(T2-T3)×100% 式(1)
式中：ρ为热反射率；T1 为标准黑板温度；T2 为样板温度；T3 为当时的环境温度，一般固定在28.8 ℃。

1 一热反射涂料；2 一试板；3 一聚苯乙烯泡沫塑料；4 —500 W 碘钨灯；5 一稳压电源；6 一温度计
图1 涂料反射率测试装置示意图
2 结果与讨论
2.1 高反射功能颜填料的选择
2.1.1 高反射功能主填料种类的选择
以普通填料、氧化锌、玻化微珠和陶瓷微粒等为实验填料，在其他成分相同的情况下，分别加入10%的量制得水性涂料，并测试其反射率，结果如图2 所示。从图2 可以看出：玻化微珠和陶瓷微粒有较大的反射率。但在实际涂料制作过程中，陶瓷微粒的加入将大幅增加涂料黏度，使表面光洁度降低，耐沾污性能下降。玻化微珠作为填料兼有阻隔型隔热和发射型隔热的多重功效，所以选择玻化微珠作为反射主填料。

图2 不同填料反射率比较图
2.1.2 玻化微珠加入量的选择
在玻化微珠作为主填料的用量上，分别在相同组分涂料中加入质量分数为2%、4%、6%、8%、10%、12%玻化微珠，对各样品进行反射率测定，结果如图3 所示。



图3 不同含量玻化微珠的反射率比较
从图3 可以看出，随着在水性涂料中玻化微珠含量的增加，反射率会增加，到含量8%以上后增加值变小，玻化微球变得难以分散，造成体系不稳定，同时涂料体系黏度增加，增加了施工难度，所以佳的玻化微珠加入量为8%~10%。