近红外反射节能涂料的研究和应用

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摘要
近红外反射节能涂料主要的节能途径是对近红外光线起反射作用，在不消耗能量的
情况下抑制涂层表面温度上升（被动降温），从而起到节能和隔热作用。其应用广泛，
如储罐、船舶、建筑和车辆等物体外表面的降温处理。
本文首先研究了近红外热反射材料的制备工艺。采用均相沉积法将TiO2 从TiCl4 溶
液中水解沉积并均匀的包覆在空心陶瓷微珠上，并对其工艺条件进行了研究。根据金红
石相TiO2 高折射率的特点，利用化学诱导法的诱导作用将TiO2 薄膜转化为金红石相。
对TiO2 用量、SnO2 用量、反射材料焙烧温度和时间等影响因素进行了研究。最后，确
定了近红外热反射涂料用乳液、助剂和颜填料，并制备出性能优良的近红外热反射涂料。
& M  l9 d* U- s3 [7 O) m采用XRD 、电子探针和紫外-可见光-近红外分光光度计对反射材料表面TiO2薄膜晶
型、包覆情况及其反射比进行了表征。结果表明：当SnCl4与TiCl4质量比为1∶10时，TiO2
: @$ T! k# u2 S, {' g+ D薄膜全部转化为金红石相；制备的反射材料表面TiO2薄膜均匀致密；当反射材料在涂料
中的添加量为10%时，近红外热反射涂料对可见光（400nm-700nm）反射比高达88%，
5 j" `, c1 P9 e) G/ y对近红外光（700nm-2500nm）反射比高达77%。对制备的近红外热反射涂料的其他性能
8 `# z. O$ o+ @, l8 y8 I进行了测试，结果表明本涂料适合用于起红外反射和隔热节能作用的特殊用途涂料。
) _! I4 l! F  F7 S研究了Ti4+水解行为、化学诱导法的作用机理以及反射材料的反射性能。通过化学
分析法对Ti4+水解行为进行了研究，结果表明：Ti4+水解反应经过水解、聚合为多核钛离
子，并在电解质的作用下（如Cl-、Na+等）凝聚。当凝聚钛多核物的粒度达到1μm时，
开始产生TiO2·nH2O沉淀。根据XRD测试结果对化学诱导法的作用机理进行了研究，研
' ~4 G$ w* E4 e+ W2 ?. h, W( `" T8 m( O究发现SnO2作为金红石相的晶种诱使TiO2在较低温度下定向转化为金红石相，当SnCl4
与TiCl4质量比为1∶10时，反射材料表面TiO2薄膜完全转变为金红石相。结合粒子散射
理论，对反射材料的反射性能进行了研究，当TiO2理论包覆厚度达到0.44μm时，反射材
料的反射效果最好，经过计算可知该反射材料可以有效地反射波长在2500nm以下的光
( p2 c1 c/ s- g8 r波，即太阳光能量集中的光区。
近红外热反射涂料的研究与应用对于有效的降低被涂敷物体表面及内部温度、改善
生活工作环境、节省大量空调降温费用和提高安全性有重要的意义，具有重大的经济效
% {" ^; E. ^4 |" I% S( a益、环境效益和社会效益。
关键词：
+ n/ c6 o- w) t$ K6 Z, h5 ?( Q近红外热反射涂料；均相沉淀法；化学诱导法；反射比；金红石相