資源描述：
《太陽熱反射涂料》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、太陽熱反射涂料郭年華、桂亮（海洋化工研究院，２６６０７１）1前言太陽熱反射涂料就是對太陽的熱輻射具有高反射率的涂層。自七十年代以來，建筑業(yè)、石油工業(yè)、運輸業(yè)、兵器工業(yè)等迅速發(fā)展，要求使用反射太陽能的新型涂料，以降低暴露在太陽輻射熱下的裝備表面涂層溫度，從而阻止熱能傳導,達到改善工作環(huán)境，提高安全性等目的.目前，國外在太陽熱反射涂料的理論研究方面較完善，已廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域。例如建筑業(yè)的屋頂和玻璃幕墻用熱反射涂料、石油工業(yè)的海上鉆井平臺、油罐、石油管道用太陽熱反射涂料，運輸業(yè)的汽車、火車、飛機表面用太陽熱反射涂料、造船工業(yè)的船殼、甲板用太陽熱反射涂料，以及兵器及航天工業(yè)的坦克、軍艦、火
2、箭、宇宙飛船用太陽熱反射涂料。國內(nèi)研制太陽熱反射涂料的報道近幾年數(shù)量有所增多，現(xiàn)有蘭州涂料研究所研制用于火箭液氧貯罐表面的涂料，以防止貯罐溫度升高，液氧汽化，熱反射率近75%（白色）。華北石油化工建筑材料廠研制的HC太陽能屏蔽防腐涂料，用于石油制品貯罐的熱反射涂料，以及天津大學分析中心、北京化工大學材料科學與工程學院、中科院廣州太陽研究所、海洋化工研究院等單位，在熱反射涂料方面都有報道。我們查閱了大量的資料，就熱反射涂料的樹脂、顏料、配套體系、檢測手段做了初步總結(jié)，以及我院在熱反射涂料方面工作進展作簡短介紹，以便同國內(nèi)有志于熱反射涂料研制的同仁探討，以推動熱反射涂料在我國的應(yīng)用和發(fā)展
3、。2太陽熱反射涂層的原理2.1涂層應(yīng)具備的光譜特性2.1.1熱輻射及黑體輻射眾所周知，室溫下或溫度更低的物體，在不斷的輻射看不見的紅外光和波長更長的電磁波。這種輻射是由于分子、原子的熱運動引起的，輻射能量與溫度密切相關(guān)稱為熱輻射。熱輻射不僅與溫度有關(guān)，與物體的材料及表面性質(zhì)也有關(guān)系。黑體是熱輻射研究的理想體。所謂黑體，即在任何溫度下都能全部吸收照射到它表面上的輻射。黑體的輻射度與波長、溫度的關(guān)系遵循普朗克公式：式中Mλ是黑體輻射度（W/m2），h、k分別是普朗克常數(shù)（6.626×10-34J·s）和玻爾茲曼常數(shù)（1.38×10-23J·s），λ是波長，c為光速，T為絕對溫度。在全波長
4、范圍內(nèi)積分，得斯蒂芬-玻爾茲曼方程：其中，M為總輻射度，σ為斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)（6.57×10-8W/（m2K4））。即黑體的總輻射度僅與溫度的四次方成正比。2.1.2太陽與一般物體的熱輻射光譜范圍紫外區(qū)：0.2μm~0.4μm，占總能量的5%；可見光區(qū)：0.4μm~0.72μm，占總能量的45%；近紅外區(qū)：0.72μm~2.5μm，占總能量的50%。即太陽的能量主要集中于可見和近紅外區(qū)。若把一般物體視為300K黑體，那么一般物體的輻射在熱紅外區(qū)2.5μm~15μm。2.1.3一般物體的熱輻射一般物體的輻射度表達式為M=σεT4。ε為輻射率，一般物體的表面輻射度除與溫度有關(guān)外，還與
5、表面輻射率有關(guān)。不同物體，吸收能力也不同，在一定溫度下，物體的輻射率與吸收率相同。吸收率：物體表面吸收的輻射能量與入射到該物體表面的輻射能量之比記作，α反射率：物體表面反射的輻射能量與入射到該物體表面的輻射能量之比記作，ρ透射率：穿透過物質(zhì)的輻射能量與入射到該物體表面的輻射能量之比記作，τ。根據(jù)能量分配為α+ρ+τ=1對于多數(shù)固體和液體，一般有α+ρ=1綜上所述，為降低內(nèi)部溫度而使用的太陽熱反射涂層，應(yīng)滿足對可見光和近紅外光的高反射和對遠紅外線的高反射。2.2熱反射涂層的主要指標熱反射率取決于顏填料與樹脂的折光指數(shù)的比值。在樹脂的折光指數(shù)（1.45-1.50）一定的情況下，其熱反射率
6、主要取決于顏填料的折光指數(shù)，顏填料的粒徑、純度以及涂層厚度、PVC值。顏填料的折光指數(shù)范圍一般為1.50-2.80。2.3研制熱反射涂料的主要工作是取代炭黑，因為炭黑對太陽熱的吸收率高達97%,反射率僅3%。3.熱反射涂料的影響因數(shù)3.1樹脂對涂層反射率的影響3.1.1用于太陽熱反射涂層的樹脂，對可見光和近紅外光吸收越小越好，一般涂料常用的樹脂都可用于太陽熱反射涂層。要求樹脂的透明度高，透光率在80%以上，太陽能的吸收率低，有些基團吸熱，故在設(shè)計合成樹脂時，盡量使樹脂中少含有C-O-C.C=O.O-H等基團。。3.1.2可用于太陽熱反射涂層的樹脂有：丙烯酸樹脂、有機硅改性聚酯樹脂、醇
7、酸樹脂、有機硅改性醇酸樹脂、含氟樹脂、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧酯、氯化橡膠、聚乙烯聚丙烯樹脂、聚氨酯樹脂等等.。3.1.3幾種樹脂的太陽吸收率α樹脂顏料α有機硅---丙烯酸TiO20.19有機硅---醇酸TiO20.22丙烯酸樹脂TiO20.24環(huán)氧樹脂TiO20.25聚氨脂樹脂TiO20.263.2顏料對涂層熱反射率的影響顏料對可見光和近紅外光的吸收同樣越小越好，同時，為減少太陽光透過，顏料對太陽光應(yīng)有盡可能大的散射。3.2.1顏料折光指數(shù)的影響顏料對可見光和近紅
