2.红外反射型节能涂料制备

反射型涂料最初是为了满足军事和航天的需求而发展起来的，该涂料可以削弱敌方的红外设备效能，降低暴露在太空中航天器件的表面温度，改善工作环境和提高安全性，因此该涂料的应用受到重视，并得到了较多的研究，现已广泛应用于建筑、石油、运输、造船及军用航天等领域。

2.1成膜物质

 反射太阳光能力的强弱主要用物质的折光指数来表征，折光指数越大，对太阳光的反射能力越强。环氧树脂的折光指数为1.45～1.50，其中常用的醇酸树脂为1.48与环氧树脂的折光指数接近；含氟聚合物具有相对较低的折光指数1.34～1.42。因此，选择不同的有机树脂，涂层的太阳热反射效果不会发生显著的改变。常用树脂如丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、醇酸树脂、有机硅改性醇酸树脂、含氟树脂、环氧树脂、氯化橡胶等，都可用作太阳热反射涂料的基料，只是要求树脂的透明度要在80%以上，对太阳能的吸收率低，且尽量使用少含—C—O—C、CO、—OH等吸能基团。

但根据菲捏尔公式可知，形成的涂膜应该具有较强的导电性才能有好的反射近红外辐射效果，另外环保要求不用溶剂型涂料而改用水性涂料，满足这几个要求的成膜物质有聚吡咯掺杂的三元共聚物(丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯酸)，另外还要掺杂微量的三氯化铁。从能否形成耐久性、防水性优良的弹性涂膜来考虑，要求作为膜材料的高聚物的玻璃化温度足够低，使其在使用温度范围内处于橡胶态，由此引起的涂膜发粘和耐沾污性差的问题可以通过乳液混拼、表面状态调节方法予以解决。

2.2功能填料

功能填料是反射红外辐射最重要的材料之一。根据材料对光吸收理论的能带理论，功能填料应该选择电导率高、禁带宽度不在0.5～3.1eV范围内的物质。一般说来，白色物质不仅对可见光有较强的反射性，对近红外辐射也有较强的反射性。根据表1可以发现TiO2、ZnO、BaSO4、SnO2等均符合禁带宽度和白色的要求，它们的近红外反射率如表2所示。

表1 若干物质的颜色和禁带宽度Eg

表2 几种白色材料对近红外辐射的反射率

从表2数据可以看出，TiO2的近红外辐射反射性能最好，锐钛矿型和金红石型的TiO2对近红外线的反射率差别很小，考虑到空心玻璃微珠除了具有一定的反射红外线辐射功能还具有很强的真空隔热性能，因此在实际配置涂料时还要加入一定量的空心玻璃微珠。为了加强功能填料反射红外线性能，在空心玻璃微珠表面沉积二氧化钛，沉积的二氧化钛成为薄膜包覆在空心玻璃微珠表面上，一般采用TiCl4或者Ti(SO4)2水解，得到表面沉积有TiO2的玻璃微珠。

2.3工艺流程

制备反射型节能涂料分为两个过程，首先要在玻璃微珠表面包覆一层TiO2，然后以此为部分功能填料来配制反射型红外节能涂料。以Ti(SO4)2为原料制备二氧化钛包覆中空玻璃微珠的工艺过程为：称取空心玻璃微珠5g，加入到500mL四口烧瓶中，加入蒸馏水50mL，滴入2%的十二烷基苯磺酸钠水溶液2mL，搅拌，分散，升温到100℃。用10%的NaOH溶液调节反应溶液的pH值。控制在不同的反应时间内加完Ti(SO4)2溶液。反应结束后，过滤，洗涤滤饼。滤饼在鼓风干燥箱中以120℃干燥3h，再在马弗炉中于600℃煅烧2h，得到包覆二氧化钛的中空玻璃微珠。反射型节能涂料的制备工艺与乳胶漆的生产工艺基本相同：先分散颜填料，然后在低速搅拌下加入空心微珠，搅拌分散均匀后加入乳液，再加入适量的消泡剂、增稠剂等助剂。由于微珠中空，在搅拌分散时注意避免微珠的破坏，需在低速搅拌下加入。二氧化钛包覆微珠红外反射涂料的生产工艺如图1所示。

图1 二氧化钛包覆空心玻璃微珠配制红外反射涂料工艺