具有反射隔热效果的水包砂多彩涂料作为一种新型的节能装饰性材料,可广泛应用于建筑外墙面,特别是城市改造工程,既美化了城市,又节约了大量的能源。

近年来，随着外墙反射隔热涂料的技术发展与逐步成熟，其在既有建筑节能改造工程中的应用也越来越多，已逐步成为我国建筑节能领域的一种重要材料。

通过合适的工艺将红外反射钛白、热反射隔热微球和冷色浆应用于水包砂多彩涂料中,得到一种具有良好反射隔热效果的水包砂多彩仿石涂料。   

广义上凡是不溶于水、油等介质，但能够分散在其中的有色颗粒状物质被称为颜料。颜料的颜色是由于其对光的选择性吸收的结果。

蓝色颜料顾名思义就是颜料吸收了红黄光而反射出蓝色光的结果热反射是指对太阳辐射的近红外光有高反射低吸收的能力，可将金属表面、建筑物屋面、外墙表面的太阳辐射热的绝大部分反射出去，减少其在涂层中热量的传导和对流。

(1)通过试验可知:不同蓝色颜料的光谱选择性不同，尤其是在近红外波段，这与颜料的晶体结构、晶粒尺寸、杂质和生产工艺等有关。其表现在不同涂层对光线的反射率存在差异。

(2)配方设计人员在进行颜料选择时必须依据涂层的具体情况充分考虑涂层存在的吸收和透射。也需要依据涂料不同的应用环境选择合适的颜料同时满足涂层的物理和化学性能要求。

(3)不同料层隔的热效也存在差异。要达到最理想的隔热效果，需要面漆和中涂层相互配合。

为了达到冬天保暖夏天隔热的效果，透明隔热涂料作为一种简单有效的隔热节能材料，被广泛应用在建筑行业，对绿色可持续高质量发展具有十分重要的意义。透明隔热涂料中通常需要添加隔热填料才能够实现透明和隔热的作用。根据涂层的隔热方法，可分为反射型和吸收型。按照化学性质，隔热填料可分为有机填料和纳米无机填料两大类。添加有机填料的涂料的隔热、耐候和稳定性都不及添加纳米无机填料的涂料。

用于透明隔热涂料的纳米无机填料，可以在可见光透过率超过80%的同时，吸收大量红外光，具有很强的发展前景。纳米无机填料分为金属、金属氧化物和类金属三大类。与纯纳米金属相比，纳米金属氧化物结构稳定，不易被氧化，已经得到了广泛的研究。常见的纳米金属氧化物有氧化锡（SnO2）、氧化锌（ZnO）、氧化钨（WO3）、和二氧化钒（VO2），及其掺杂型的金属氧化物。通过掺杂更高价态的金属，可以提高金属氧化物的载流子浓度，达到很好的红外光屏蔽效果。

用于建筑保温隔热中层涂料的隔热材料

隔热材料一般为轻质、多孔、低导热系数的材料，传统隔热材料有飘珠、蛭石、轻质砂、膨胀珍珠岩等，这些材料一般价格低廉，但吸水率高、导热系数较高，制成的保温隔热涂层最多只能达到国标 GB/T25261-2018 隔热中涂漆二级要求（0.08~0.15 W/(m·K)）。

要制备导热系数更低、隔热效果更好的保温隔热中层涂料则需要更高性能的隔热材料，最常用的是中空玻璃微珠和二氧化硅气凝胶。它们的共同特点是低导热系数、低密度（中空）和化学惰性（不燃性）等。

1、中空玻璃微珠

中空玻璃微珠是一种微米级的表面光滑的空心玻璃微球，主要化学成分为硼硅酸盐玻璃，电镜下观察为空心透明正球体。中空玻璃微珠具有低密度、高强度、耐高温、耐酸碱、低导热、电绝缘等多种性能，具有良好的流动性和化学稳定性，是跨领域的多功能前沿新材料。

中空玻璃微珠的导热系数很低，是一种高性能的隔热材料，相比膨胀珍珠岩、蛭石、海泡石等，具有更低的导热系数、更好的隔热效果。下表是相同条件下，用它们制成的隔热涂层的隔热温差。

2、二氧化硅气凝胶

二氧化硅气凝胶作为被全球科学界广泛关注的新材料，吸引世界各国科学家倾力研究。气凝胶可使众多行业、学科产生质的飞跃，并称其为“可以改变世界的多功能新材料”。

气凝胶因具有独特的纳米结构，在热学、声学、力学、光学等方面均有独特的优良性质，具有保温隔热、隔音降噪、红外线吸收、催化、环境保护等多种优异的性能。

热量的传递有传导、对流、辐射三种方式，气凝胶通过抑制热传导、阻隔热对流、阻挡热辐射等全方位阻隔热量传递，具有极低的导热系数，它是目前已知的导热系数最低的材料。

气凝胶和空心玻璃微在隔热中涂漆互为协同作用。

建筑保温隔热涂层的保温隔热性能主要是通过增大涂层的太阳光反射比、增强涂层热辐射的发射率、减缓涂层的热传导等机理实现的。所以按隔热机理的不同，保温隔热涂料可分为反射型保温隔热涂料、辐射型保温隔热涂料和阻隔型保温隔热涂料三类。

反射型隔热涂料是通过在体系中添加对热辐射（太阳光辐射，特别是近红外辐射）有高反射率的颜料，提高近红外反射比和总太阳光反射比，降低建筑物外墙表面温度，达到隔热节能降耗效果的涂料。

辐射型隔热保温涂料是一种以发射热辐射的形式主动减少基材热传递的涂料，它是通过在涂料体系中添加能高效发射热辐射的颜填料实现的。当涂层吸收热量之后，它能将热量以一定波长的中远红外发射回太空环境中，降低建筑物表面的自身温度，从而达到隔热降温的效果。

阻隔型隔热保温涂料是一种以减少涂层内部热传导为主要目的的涂料，通过将密度小、气孔率高、导热系数低的功能填料（如中空玻璃微珠、二氧化硅气凝胶等）加入涂层体系中，从而降低涂层的导热系数，同时通过设计较高的涂膜厚度来提高热阻，达到保温隔热的目的的涂料。

目前常见的建筑反射隔热涂层系统一般由厚度约为50~150微米的高太阳光反射率和发射率的反射隔热面漆和厚度为1~2毫米的低导热系数的隔热中层涂料组成的复合反射隔热涂层体系。

半球发射率是建筑反射隔热涂料中一个重要的功能性技术指标。通过试验可以发现半球发射率的高低主要受颜填料的固有特性（晶体结构、粒子形貌等）、涂层的表面状况、涂层厚度等方面的影响。因此高发射率的涂料必须从这几方面入手，提高涂层的发射率。同时和高反射比和低导热中涂层相互结合来保证涂层的隔热温差性能，满足节能减排的要求，以达到降低能耗的目标。

发展绿色建筑已经成为当前建筑节能降耗工作的重点，而绿色建筑的发展离不开节能、环境友好、绿色产品的应用”。

近年来,建筑反射隔热涂料作为一种新的功能型建筑涂料，涂覆在建筑物外墙或屋面时可以有效降低太阳辐射热在建筑物外墙或屋面的累积，减少夏季通过建筑墙体或屋面传入到室内的热量，从而降低空调能耗,改善室内环境舒适度。随着发展需求，为了减少保温层给墙体带来的负担，所以涂层的外保温越来越倾向于采用反射隔热涂层。通常反射隔热涂料根据隔热机理的不同，可分为阻隔型、反射型和辐射型，其中在建筑涂料中的应用为反射型和辐射型。在建筑涂料中主要使用颜填料来提升涂层对太阳光能量的反射及散射，减少建筑表面吸收太阳光能量，降低建筑表面温度,达到反射隔热的目的。

反射隔热水包砂涂料中影响反射隔热性能的原料主要是钦白粉、人工染砂等填料,其中反射隔热钦白粉质量分数为5%~8%,反射隔热彩砂质量分数为10%~30%时，可以得到性能及成本最佳平衡的反射隔热水包砂涂料。

外墙反射隔热水包砂涂料具有装饰及隔热的双重作用,属于功能性涂料，可以替代外墙保温材料作用在建筑物外墙上，除用于建筑工程的屋面及墙面的反射隔热，还可运用于石油化工行业、粮食储备行业等诸多领域。未来可将此类产品进行无机化升级,制备保温、装饰、防火等功能化材料。

反射隔热质感涂料在应用中存在的问题

在我国夏热冬暖和夏热冬冷地区，建筑能耗以夏季制冷为主，反射隔热质感涂料在这些区域具有良好的应用前景。

反射隔热质感涂料实际应用中存在的问题之一是颜色和效果的局限性。根据美国干粉颜料制造商协会的定义和分类，冷颜料按照化学成分和晶体结构可分为14种，常见的3种类型是金红石型、尖晶石型和赤铁矿型。能用于反射隔热质感涂料的冷颜料数量有限，尤其对于反射隔热多彩涂料，任何色粒的加入都会使涂膜的整体反射率下降，限制了反射隔热质感涂料可以模仿的石材种类。

缺少合适的行业标准也是反射隔热质感涂料应用中存在的一大问题。目前反射隔热质感涂料主要执行住建部发布的JG/T 235—2014《建筑反射隔热涂料》标准，但该标准制定时主要考虑了单色反射隔热平涂涂料产品，其中的测试方法对于反射隔热质感涂料尤其是反射隔热多彩涂料来说并不是很适合。

目前，市场上出现的反射隔热质感涂料产品品种越来越多，亟需出台一部专门的国家或行业标准，以对反射隔热质感涂料产品进行规范和引导。

现在，反射隔热质感涂料的发展受到颜料和填料技术的限制，而且生产成本一直居高不下。反射隔热质感涂料不仅要满足建筑节能指标的要求，也要满足复杂的花型效果要求。但目前的冷颜料种类和反射隔热钛白粉还无法满足所有的调色需求。而且其反射隔热性能也有限。冷颜料价格往往是普通颜料的数倍甚至数十倍，造成反射隔热质感涂料的成本相比于普通涂料成倍地增加，也一定程度上制约了反射隔热质感涂料在建筑节能和建筑装饰中的应用。

反射隔热质感涂料的研究与应用技术现状

20世纪70年代，欧美国家开始研发反射隔热涂料。因反射隔热涂料性能优异，使用便利，经济性好而被广泛应用于油气储罐、建筑物屋顶及外墙等。我国科研机构和少数龙头企业从上世纪90年代开始研发反射隔热涂料，经过20余年的实践，反射隔热涂料生产技术已比较成熟，产品质量也令人满意。

1 反射隔热砂壁质感涂料

反射隔热砂壁质感涂料以天然白砂为骨料，涂刷后外观可仿单色砂岩或仿砖等，对于反射隔热砂壁质感涂料来说，涂料中添加的骨料的粒径大小及分布也会对其反射隔热性能产生一定影响：骨料粒径较小，表面相对平整时，涂料涂膜的太阳光反射比较高；反之，若骨料粒径增大，表面粗糙度增加，则其太阳光反射比会明显降低。

2 反射隔热多彩涂料

反射隔热多彩涂料是将采用高分子保护胶纤维素或聚乙烯醇配制的保护胶溶液加入基础色漆中进行内聚力加强，然后进行切割造粒，最后将凝聚后的彩色色粒加入到连续相乳胶清漆中混合均匀并适度增稠而制得[10]。通过调整色粒的颜色搭配，色粒大小的变化，以及色粒切割工艺和喷涂工艺的变化，反射隔热多彩涂料可以表现出各种花岗岩石材的逼真效果。

3 反射隔热仿石涂料

反射隔热仿石涂料是以合成树脂乳液为基料，以不同级配和颜色彩砂为骨料，并加入各种功能性助剂而制成的涂料。

反射隔热彩砂是通过将冷颜料经过煅烧工艺包裹于人工砂表面制得，其反射性能同时受到冷颜料性能和煅烧工艺的影响。在现有的技术工艺条件下，能够用于煅烧砂的冷颜料品种和颜色极为有限，难以满足各种仿石效果对于色彩的需求，同时冷颜料在应用于煅烧砂表面包裹时其反射性能会有一定程度的降低。

反射隔热质感涂料的性能特点

我国夏热冬暖地区和夏热冬冷地区，夏季需要采取制冷措施的时间长，而冬季采暖时间相对较短。相关研究数据表明，将温度降低1℃所需的制冷能耗是将温度升高1℃所需制热能耗的4倍。因此，我国夏热冬暖地区和夏热冬冷地区建筑能耗以夏季制冷能耗为主，在我国南方地区推广反射隔热质感涂料具有更明显的技术、经济、社会和环境效益。反射隔热质感涂料涂膜具有高太阳光反射比，将其应用在建筑物表面时，夏季节能效果显著。在夏热冬暖地区，于建筑物外墙涂刷反射隔热质感涂料，可使墙体满足建筑节能设计中对墙体节能方面的要求，不再需要施作外墙保温系统。而在夏热冬冷地区，在外墙外保温系统的饰面层采用反射隔热质感涂料，则可以大幅减小保温层的厚度，尤其是对于采用无机保温材料的系统，可以极大地降低质量风险，提高保温系统的安全性。另一方面，反射隔热质感涂料厚重的质感和逼真的仿石效果，完全可以满足当代人对天然石材饰面返璞归真效果的美好追求。

由于缺乏相应的标准规范，我国推广应用反射隔热质感涂料的初期，人们对其节能效果存有一定疑虑。2015年住建部发布了行业标准JGJ/T 359—2015《建筑反射隔热涂料应用技术规程》，对我国夏热冬暖地区和夏热冬冷地区建筑外墙使用反射隔热涂料的等效热阻取值做了规定。该技术规程的发布为应用反射隔热涂料的节能计算提供了相关的参数依据。在夏热冬暖地区（南区），当建筑传热系数K值小于等于0.7时，依据反射隔热涂料污染修正后的太阳辐射吸收系数ρc的不同，等效热阻最高可以达到0.95，这一数值已经可以满足该区域对建筑外墙节能的要求。当等效热阻取值为0.48时，其节能效果相当于19mm厚的EPS板，这已经可以满足夏热冬暖地区绝大部分建筑的外墙节能要求。