透明隔热涂料及其在节能玻璃中的应用浅析

1　透明隔热涂料国内外研究进展

透明隔热涂料是一种对可见光具有高透过性、对红外线或热辐射具有较好的反射性(或阻隔性)的涂料，该涂料主要由对太阳光具有光谱选择性的半导体金属氧化物微粒和透明树脂组成。透明树脂(或乳液)是透明隔热涂料的另一种核心成分，一般选用丙烯酸、聚氨酯、有机硅树脂(乳液)，形成透明的膜层。长期以来关于玻璃表面用透明涂料的成膜物质的研究较少，目前看来成膜物质的性能对透明隔热涂料的应用至关重要。成膜物质需要具备高透明性、高硬度、良好的附着力、耐冻融性、耐水性等，同时应具有良好的施工性，这样才能适应玻璃的长期使用环境要求。2011年发布的《建筑玻璃用隔热涂料》标准(JG/T 338—2011)对透明隔热涂料提出了明确的要求，为透明隔热涂料的推广奠定了基础。

2　透明隔热涂料隔热原理

透明隔热涂料主要通过阻隔太阳光中红外光部分的辐射热实现隔热功能。红外线的辐射热占太阳光总额能量的接近50%(见图1)。

透明隔热涂料在玻璃表面涂覆形成均匀的透明涂膜，涂膜中的纳米导电粒子含有一定浓度的电子空穴，而引起自由载流子的吸收。具体表现在太阳光谱中，波长在小于400 nm的紫外线区，涂膜吸收率为90%左右；波长在400～800 nm的可见光区，涂膜透过率不受影响；波长在800～2 500 nm的近红外区域， 由于太阳入射光的频率高于涂膜中纳米导电粒子的振动频率，引起了其离子的高反射，对分布于红外波段占43%左右的太阳能量起反射阻隔作用。由此可见，纳米透明隔热涂料对太阳光谱具有选择性，从而表现出具有吸收紫外线，透过可见光，阻隔红外热辐射的综合性能。

3　透明隔热涂料在节能玻璃中的应用

3.1　透明隔热玻璃涂料的节能作用

透明隔热玻璃涂料的特点是在保证高透光性的前提下，可以阻挡太阳光中的大部分红外光进入室内，从而在炎热天气，可以大大减少太阳光热量进入室内。一般使用该涂料后，与未涂隔热涂料的建筑空

间比阳光直射玻璃附近温度相差8～13 ℃。其光学性能指标见表1。

3.2　节能镀膜玻璃与普通玻璃的性能对比

节能镀膜玻璃具有透明遮阳、隔热保温、防止眩光、防紫外线、减小光污染等功能，涂层附着力强、寿命长、理化性能优越，耐酸性在(23±2) ℃、1 mol/L HCl、24 h环境下ΔT=1.23%，耐碱性在(23±2) ℃、1 mol/L NaOH、24 h环境下ΔT=0.37%。由此可见，建筑玻璃纳米改性节能膜抗酸碱性能优越，在恶劣的室外环境中不会有任何变化，保证了产品的性能会得到良好的发挥。同时，镀膜硬度高、耐候性好，具有良好的视觉效果；表面涂层与硅酮橡胶、丁基橡胶、聚硫密封胶等具有良好的相容性；节能镀膜玻璃耐低温可达-30 ℃，耐高温可达550 ℃，单片玻璃可以用于生产夹胶玻璃、真空玻璃，也可单片使用，解决了同类Low-E玻璃不能单片使用的缺陷。节能镀膜玻璃是根据应用区域的不同，在满足遮阳系数(SC)、隔热系数U(K)值的基础上，可对产品的遮蔽系数进行调节。在既有建筑改造工程中，镀膜干燥迅速，污染少，绿色环保。通过实验，其与普通浮法玻璃性能对比结果如下：

3.2.1　表观性能

普通浮法玻璃在生产、运输、以及后续的钢化、中空、夹胶等深加工过程中，都会对玻璃的表面造成一定的损伤，节能镀膜玻璃在加工的过程中，会对玻璃表面进行一定的修复使其更加平整，从而减小了眩光的产生。

图2是节能涂膜玻璃和普通玻璃表面的电镜图对比。由对比明显可见，节能涂膜玻璃微观表面致密平滑，普通玻璃微观表面凸凹不平。

3.2.2　节能镀膜玻璃性价比评价

表2是南方某大型Low-E玻璃厂的一款型号为SG-500型在线Low-E玻璃样及其检测报告，以及国内某知名企业生产的镀膜玻璃样品。综合比较的相关数据如表2所示，Low-E玻璃数据来自其检测报告，普通玻璃数据为实测数值，节能涂膜玻璃的数据为国家玻璃质量监督检验中心检测的数据。

图3是根据以上参数，假定在夏季室外35 ℃、冬季室外-5 ℃、室内维持20 ℃时，各类玻璃的隔热性能对比图。

从图3可以看出，节能涂膜玻璃的节能效果良好，相对于普通中空玻璃，夏季节能35.91%，冬季节能70.26%。节能涂膜玻璃相对于Low-E中空夏季节能22.28%，冬季节能15.44%。因此，节能涂膜玻璃不但具有良好性能，同时在价格方面也具有很强的优势。

3.3　节能涂膜玻璃的生产工艺

将透明隔热涂料应用于玻璃表面，可以制成隔热节能涂膜玻璃。但涂料的涂膜工艺至关重要。长期以来涂膜玻璃的生产工艺一直是制约涂膜节能玻璃推广的重要因素。

4　结　语

透明隔热涂料近年来发展很快，节能涂膜玻璃由于具有良好的节能效果和优异的性价比，必将在未来的建筑节能领域具有光明的发展前景。