Page 135 - 《精细化工》2021年第11期

第 11 期 余茂林，等: 改性硅溶胶-苯丙乳液反射隔热涂层的制备及性能 ·2281·

比会随着颜料掺入量的增大而上升。由于铬绿结晶
程度相对较低，杂质较多，当涂层中铬绿掺入量过
多时，太阳光在颜料粒子及杂质粒子间会产生杂乱
无章、不规则的多重散射，增加了对太阳光的吸收，
因此掺入量超过 10%时，铬绿涂层反射比降低 [29] 。
成膜基料中纳米硅溶胶会增加涂料黏度，而钛铬黄
为微米级粉末，掺入量超过 20%时会造成复合涂料
流平性变差，同时钛铬黄成本较高，掺入量超过 20%
时，反射比可能会略有上升，但实际隔热效果相差
不大。综上，选取钛铬黄、铬绿掺入量为 20%和 10%，
此时两种涂层 TSR 反射比分别为 0.633 和 0.484。
2.4 涂层红外发射率分析
较高的太阳光反射比可以减少涂层自身热量来
源，较好的热辐射散热特性则可以散发自身热量。
任何温度在绝对零度以上的物体都会因外层电子振
动向外辐射红外线电磁波，韦恩位移定律指出：
  T  （4）
b
m
式中：λ m 为一定温度的黑体辐射出的电磁波波长，
μm；T 为黑体温度，K；b 为常数，取 2897.8 μm·K。
由式（4）计算可知，当涂层温度在 0~50 ℃时，
红外辐射波长为 8.9~10.6 μm。因此，一般可将 8~
14 μm 波长的红外发射率近似看作涂层热辐射散热
性能 [30] 。图 6 为涂层 8~14 μm 红外发射率。钛铬黄
及铬绿作为金属氧化物晶体，与近红外陶瓷粉体有
着相似的晶体及成分，所以也具备近红外陶瓷粉体
[6]
的高红外发射率 。颜料掺入量过多时，会发生团

聚，降低了颜料的反射特性，因此铬绿掺入量宜为
图 5 钛铬黄及铬绿颜料反射比曲线（a）、节能涂层的反
10%。钛铬黄及铬绿掺入量分别为 20%、10%时，
射比随钛铬黄（b）和铬绿（c）掺入量的变化曲线
Fig. 5 Reflection ratio curves of titanium chromium yellow 涂层红外发射率达到最大，分别为 0.91、0.89，均
and chromium green pigment (a), reflection ratio of 满足 JG/T 235—2014《建筑反射隔热涂料》中发射
composite coatings with doping content of titanium 率大于 0.85 的规定。
chromium yellow (b) and chromium green (c)

图 5b、c 分别为节能涂层反射比随钛铬黄、铬
绿掺入量的变化曲线。由图 5b、c 可知，在 VIS 波
段，钛铬黄及铬绿涂层的反射比变化趋势与其自身
颜料变化趋势一致，决定涂层颜色的反射峰并未发
生偏移，这说明两种涂层具有较好的色彩稳定性；
在 NIR 波段，钛铬黄及铬绿涂层的反射比曲线较自
身颜料的反射特性相差较大，出现较多吸收峰。这
是因为，改性硅溶胶-苯丙乳液复合涂层具有较好的
透明性，并未影响颜料在涂层中的 VIS 反射性能，

但具有一定的红外吸收能力 [28] 。由图 5b 可见，随着 图 6 不同颜料掺入量下涂层红外发射率
钛铬黄掺入量的增大，涂层 NIR 反射比上移；而在 Fig. 6 Infrared emissivity of coatings with different pigment
doping content
图 5c 中，铬绿掺入量为 10%时，涂层 TSR 及 NIR
反射比达到最大，继续增加掺入量，反射比反而降 2.5 涂层隔热性能分析
低。这是因为，两种颜料对近红外光有着较强的反 图 7 为 20%掺入量钛铬黄涂层（记为 C 20 ）及
射作用，所以在一定掺入量范围内，复合涂层反射 10%铬绿掺入量涂层（记为 C 10 ）试板背面温升曲