2018-08-04

隔熱塗料屬於功能性塗料，根據隔熱作用機理的不同，可以分為熱阻隔型、熱反射型和熱輻射型三種隔熱塗料，茲比較三種隔熱塗料之優缺點如下：

阻隔型隔熱塗料

阻隔型隔熱塗料是通過塗料自身的高熱阻來阻止熱能傳導的的一種塗料，是屬於厚膜塗料。這種塗料成膜後，塗膜中充滿著孔隙，幹塗膜的密度很低，其導熱係數一般小於 0.06W/mK，所以具有很好的隔熱保溫性能，阻隔型隔熱塗料的隔熱效果與塗料塗膜的厚度有密切關連。塗料施工時塗裝成一定厚度，一般為 5-20mm，在經過充分乾燥固化後，由於材料乾燥成膜後熱導率很小，因此塗層具有一定的減慢熱流傳遞的能力，要求能保持 90% 以上的熱量不流失。目前應用最為廣泛的阻隔型隔熱塗料是硅酸類複合塗料，其主要成份為無機物，故無毒無味，長期被應用在外牆、管道及閥門等各種工業異形體的隔熱保溫，雖然這類塗料正朝向普通建築保溫方向轉變，但其吸濕綠大、附著力差、裝飾性差的問題尚待解決。

反射型隔熱塗料

反射型隔熱塗料是通過塗膜的反射作用，將太陽中的可見光和近紅外光部分反射到外部空間，使太陽照射到塗膜上的大部分能量反射，而不是被塗膜吸收。塗料中添加的超細微孔材料、納米遠紅外材料、中空玻璃或陶瓷微珠對隔熱塗料的質量起到了關鍵的作用，而且微珠大小越接近紅外的波長，反射率就越高，故此高質量的尺寸極小的中空微珠是製備高質量隔熱塗料的核心。且塗膜隔熱性能只與塗膜表面的反射率有關，與塗膜厚度無關。一般來說，熱反射率要達到 90% 以上，隔熱降溫 15℃ 以上才合格。

輻射型隔熱塗料

輻射型隔熱塗料與上述兩種塗料不同，此類塗料的作用機理是通過輻射的形式，把建築物吸收的日照光線和熱量，以一定的波長發射到空氣中，阻擋了熱能的傳遞及減少了建築的得熱量，從而達到良好的隔熱節能的效果。輻射散熱塗料是一種輻射熱量並隔熱的塗料，輻射降溫隔熱塗料能夠以 8-13.5μm 波長形式發射走所塗刷在物體上的熱量，降低物體和內部表面溫度，散熱降溫明顯。而輻射隔熱塗料不同於泡沫塑料、玻璃棉等多孔性阻隔式保溫材料。白天太陽能經過屋頂和牆壁中的阻隔式保溫材料不斷傳入室內和結構中，即使晚上室外溫度降低，室內和結構中的熱量也不能馬上散去。而輻射隔熱塗料卻能夠以熱發射的形式將吸收的熱量輻射出去，從而使室內與室外以相似的速率降溫。輻射型隔熱塗料通常添加 Al2O3、TiO2、雲母、金屬氧化物細粉製得的紅外發射粉末，加入丙烯酸乳液、蒸餾水及助劑而成。

複合型隔熱塗料

複合型塗料既以幹膜層內的納米空心陶瓷微珠組成的真空腔體羣，以高反射率形成有效的隔熱屏障，又能結合輻射型隔熱塗料的高輻射率，所以我們訂定了複合型隔熱塗料的性能要求有三：

1. 隔熱等級為R-21.1

2. 熱反射率>0.79

3. 熱輻射率>0.83

我們想設計一種既能提高反射率、也能提高輻射率的石墨烯隔熱塗料，要怎麼在現有市面上的陶瓷微珠隔熱塗料中加入石墨烯的高輻射率功能，就成了這個新技術的挑戰。在提高輻射率部分，薛剛等在 CN201210436521.2「一種含石墨烯或氧化石墨烯的複合強化散熱塗料及其制備方法「中通過迴流法將石墨烯「包裹」在紅外發射粉末表面，成功製備出一種含石墨烯、電氣石及過渡金屬氧化物的複合散熱塗料。研究表明，石墨烯可降低紅外顆粒的熱阻，相比於普通散熱塗料，含石墨烯的複合塗料紅外發射率可達到 96 %，節約能耗約 6.37%，具有良好的節能效果。

我個人認為，「包覆」技術並不是隔熱性最好的方案，因為石墨烯包覆高反射率的填料後會減緩其作用，在薛剛的散熱塗料中使用包覆技術的確可以增強輻射率，但在隔熱功能上反而讓外在的熱輻射提高，進而減損了反射率！最好的方法是「負載」技術，以石墨烯微片負載陶瓷微珠，綜合石墨烯的高輻射率「由內而外」散出熱量，再加上原有高反射率的陶瓷微珠將「由外而內「的熱輻射抑制在外。但問題來了，即便過去我們曾以負載技術讓二氧化鋯負載在石墨烯微片上，在分散及界面上的效果很好，但怎麼控制整個結構使上面是反射層、下面是輻射散熱層，這又是另一個需要解決的問題。同樣的實驗設計也可以用在耐高溫塗料上，也是上面是耐高溫層、下面是輻射散熱層，將有機硅等耐高溫填料負載在石墨烯微片上，或許可以迸出更多的火花也說不定！

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