专家介绍：
周海燕，出生年月：1958年5月。1982年毕业于南京化工大学化工机械专业，84年取得工程师职称。曾任江苏省设计院设备室主任。主持实施了国内一批大中型化工项目中关键设备和机械的设计工作。如引进德国巴斯夫公司年产万吨三聚氢胺树脂全套设备的国产化设计、巴基斯坦年产5000吨双氧水项目全套装置设计，并作为援外专家在巴基斯坦常任一年。从94年起从事国内“紫外光辐射固化技术”的研究工作，并成功建立起江苏省第一家紫外光辐射固化UV涂料企业。2000年以来通过与科研院所合作，带领一批研发人员，开发出一系列纳米应用技术，并建成了国内品种齐全的纳米材料生产基地——南京海泰纳米材料有限公司。其中纳米复合材料、纳米复合抗菌材料、纳米半导体红外屏蔽材料，纳米防雷击橡胶的研究在国内处于领先地位；高活性纳米空气净化技术为国内首创，国际领先，获得国家科学进步二等奖。公司先后被认定为江苏省、市高新技术企业，并获得科技部中小企业创新基金、江苏省成果转化等项目支撑。
摘要：研制了三种适用于高效反辐射隔热涂料的添加剂：红外陶瓷微珠，海泰远红外辐射粉和海泰红外反射颜料。海泰红外陶瓷微珠是表面具有反射和辐射特性的中空微珠，经检测性能达到国际先进水平，是反射隔热涂料最佳的添加剂。海泰红外海泰远红外粉的添加能使反射隔热涂料具有高半球发射率，特别是在特征波段具有高发射率，保证涂料的高效散热作用。海泰红外反射颜料是一种对近红外具有高反射率的人工合成物，它的添加使彩色反辐射隔热涂料同样对于近红外波段具有较高的反射率。
1. 公司介绍
南京海泰纳米材料有限公司成立于2001年4月，是一家专业从事纳米技术研究和材料生产的高新技术企业，公司下属有纳米技术研究所、纳米材料生产厂、销售部、投资发展部、质检部等，海泰纳米是国内最大的纳米材料生产基地和国内最著名的隔热材料生产基地之一。
公司得到了中科院和国内南京工业大学，南京理工大学等众多知名高校的广泛支持，形成了一支由各知名大学教授和博士为主体的纳米材料和隔热材料研究开发队伍。公司研发的纳米新材料曾获2005年度国家科学技术进步二等奖，研发的反射隔热涂料专用功能填料达到国际先进水平。2008年江苏高新创业投资有限公司经过详细调查，对海泰纳米进行投资，海泰纳米迎来全新的扩展机遇，公司将充分发挥创投机构的优势，充分整合各方资源，更为全面广泛的拓展公司业务，为用户提供更为增值的服务。
2. 海泰远红外辐射粉产品的研制
2.1理论根据
图1：辐射体的辐射热损曲线图
辐射型隔热涂料的隔热机理是将已吸收的太阳光中的热量由涂料表面以辐射形式发散出去，从而起到隔热作用。同样为辐射性涂料降温效果会有不同，只有在8—13.5微米波段有高发射率的涂层其表面温度更低。
关于“红外窗口 ”概念：大气层中含有的水蒸气、二氧化碳、臭氧及各种悬浮颗粒会阻挡地面物体的辐射热向外层空间扩散 。在8—13.5微米波段内大气层的透明性最高，在这个波段地面物体的热辐射很容易穿过此窗口疏散到外层空间。
我们研制高辐射性涂层的技术关键在于选用在8—13.5微米波段有高发射率的粉体填料。海泰纳米材料有限公司研制的远红外粉正是具有这种能够在8-14微米波段快速高效散发热能的功能填料。
2.2远红外辐射粉样品测试结果
采用各种过渡金属氧化物与多种天然硅酸盐经混合，研磨，烧结，再粉碎得各种样品，样品经测试获结果如表1.
表1 各种远红外粉样品的红外发射
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样品编号
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红外发射率
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备注
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1
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0.89
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过渡金属氧化物（烧结）
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2
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0.87
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中空粉体(美国进口)，已标定0.87
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3
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0.84
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合成陶瓷微珠，
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4
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0.81
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金属氧化物与天然瓷土（未烧结）
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5
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0.86
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过渡金属氧化物与天然硅酸盐（烧结）
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6
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0.86
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过渡金属氧化物与天然瓷土（烧结）
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仪器：Model AE1 远红外线发射率测试仪(美国DS Company制造)，
环境温度：20 ℃，样品形态：纯粉体压片（海泰制）
我们选5号产品作工业化生产并用远红外线发射率测试仪（2-22微米波长）测定其平均发射率。
测定了“海泰”远红外辐射粉体的红外光谱特征，如图2所示.图2表明该产品在8-14微米波段有特征吸收峰，其平均吸收率为0.85以上（即法向光谱发射率为0.85）.
图2. “海泰”远红外辐射粉体的光谱特征图
2.3 海泰远红外辐射粉产品说明
表2 远红外辐射粉产品参数
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用途：
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隔热涂料
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离子性：
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弱阳离子
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形态：
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粉状
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类别：
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涂料添加剂
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远红外发射波长范围：
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5um~25um
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8—15μm范围的法向光谱发射率
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85%
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使用温度：
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0-1000摄氏度
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比重：
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2.9
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细度：
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300目，超细粉
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该产品发射远红外波长范围5μm～25μm，特别是能集中发射波长为8～15μm的远红外线，其法向光谱比辐射率达到85%以上。本产品是专门针对提高反射隔热涂料在8～15μm波段发射率而设计和制造的。
2.4 使用效果
添加一定量的远红外粉到反射隔热涂料后，该种隔热涂层具有下述特点：白天涂层多反射少吸收0.2-2微米的太阳光热；晚上多辐射中远红外热而快散热，特别是在8-13.5微米波段的“红外窗口”能高效散热。
3. 海泰远红外陶瓷微珠产品
3.1海泰陶瓷微珠隔热原理
图3 海泰陶瓷微珠隔热原理
海泰远红外陶瓷微珠的特点是“三高指标”合而为一，其原理如图3所示。该产品是一种表面具有高反射和高辐射特性的中空粉体，它由无机矿物、非金属氧化物和金属氧化物经特殊工艺制造而成的具有中空结构的微珠。加入海泰远红外陶瓷微珠的涂料可在建筑物外表面形成极薄的中空层，构成有效热屏障。建筑外表面中空瓷层以0.83以上的高反射比反射太阳热辐射，同时以0.87以上的高半球发射率将墙体表面吸收的部分热量发射出去，有效降低建筑外表面温度。
另外，海泰陶瓷微珠颗粒的体积不是统一的，也不是无序的，而是经过专家的计算，根据单位面积隔热保温膜形成所需不同粒度的数量而设计成不同的粒径范围复配而成，这样能形成涂层的高真空度。另外，为了增加它对不同太阳光波长的反射能力，由直径20～160μm的微珠分三个等级复配。这样的好处是：所形成隔热保温层面最严谨，隔热保温性能最强；在形成较薄层面时减少材料的重叠；形成隔热保温膜后性能稳定不宜衰减。
3.2 海泰远红外陶瓷微珠的特性：
具有优良的防紫外线老化、防水、防火、防潮、防腐蚀、耐盐雾性能，材料不含有害物质，加入涂料后其固化物含量高，延展性、附着性好，施工简便、使用寿命长
表3 空心陶瓷微珠产品的物理性能:
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形状
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流动性优越的空心球状粉
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粒径(μm)
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10--400
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颜色(g/cm3 )
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非纯白
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真密度
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0.6-0.8
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堆积密度(g/cm3)
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0.3-0.4
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PH值
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水分散系中6
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熔点(℃)
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≥1400
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抗压强度(Mpa)
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≥350
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莫氏硬度
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5-7
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比电阻（Ω.CM）
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1.5x1010—1.5x1013
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导温系数(m2/h)
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0.000903-0.0015
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导热系数(W/m·K)
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0.054-0.095
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折光率
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1.54
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吸油率g(oil)/g
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0.68-0.69
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3.3应用效果
使用海泰远红外陶瓷微珠的的优势：显著降低建筑能耗，明显改善室内热舒适性；耐久性好，热反射和辐射性能几乎不衰减；隔热保温性价比高；材料为无毒无味白色粉末，不含任何致癌物和有机挥发物；可方便地加入任何一种合成树脂乳液涂料或溶剂型涂料中。用“三高”陶瓷微珠，造高质量反射隔热涂料，高反射，高辐射，高真空，集一体。
应用单位的试验结果表明：掺有海泰陶瓷微珠的涂料用于外墙外表面时，可减少热流31.9%，等效热阻R=1.06㎡·K/W（K=0.94W/(㎡·K)）。其隔热效果相当于50mm的膨胀聚苯板。
海泰陶瓷微珠是集三种隔热保温功能于一身的高科技产品，其性能已达到国际同类产品的水平。在夏季可以满足中国的建筑节能规范要求。用海泰陶瓷微珠制作的涂料作为一种节能减排的隔热保温涂料在既有建筑外墙和屋顶使用，按照节能部门的实测数据，年节省能耗费用在15%左右。
海泰陶瓷微珠对于需要采用“薄层中空辐射降温涂层”领域有特殊用途，如在工业领域，特别是用在低温贮罐，油罐，输油管道，油轮，恒温车间，大型彩板仓库等设施，从实测数据看，效果明显，投资回报周期在一年以内。用在军工领域，特别是野外作业的导弹发射器，坦克车，装甲车和其他的运输车辆等。一是可以节省油耗二可以改善士兵的工作环境。
4. 海泰红外反射颜料
海泰红外反射颜料是一种能反射近红外热能的人工合成粉体，将其加入涂料体系中能使涂料对波长（380-780nm）的可见光与波长（780-2500nm）的红外线有优异的反射能力。此两段波长正是太阳主要的热能来源，占总太阳热能约94%。海泰红外反射颜料能有效协助涂料体系反射总日光波长（250-2500nm），其反射率高达88%以上，其中可见光反射率最高达到95%！
添加海泰红外反射颜料可以有效提高有色涂料的太阳光反射率，与普通颜料共用即可解决隔热涂料只能是白色，颜色稍深则反射率不达标的尴尬状况。
此外，海泰红外反射颜料与涂料体系的相容性很好，添加于涂料生产过程中不漂粉，不需改变生产流程，制作简单不增添困扰。且颜料平均粒径小于0.5微米，涂膜干燥后表面光滑、细腻、并具有优良的耐沾污性能，能提升涂膜的耐磨性、耐擦洗性能、耐候性与表面触感。
海泰红外反射颜料在配方中添加量为10%，能通过国家标准与行业标准，以及美国、日本等国家标准。
海泰反射颜料在反辐射隔热涂料中的应用实例
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海泰-101
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海泰-102
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海泰-201
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用途
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水性涂料体系
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添加比例
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8-12%
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8-12%
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18%
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组成
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丙烯酸乳液，海泰反射颜料,
Tio2，填料,水
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形成
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水性溶液
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固含量
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52-58%
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54-60%
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42-48%
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湿比重（g/cm3)
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1.20
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1.32
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1.15
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粒径
Particle size
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<5um
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酸值
Ph-value
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8.0-9.0
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7.2-8.2
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8.0-9.0
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遮盖力(与Tio2相比）
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0.315
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0.225
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0.400
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Ku黏度(ku)25度
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>150
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135-150
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85-105
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颜色
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白色
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5.结论
1. 研制了三种适用于高效反射隔热涂料的添加剂：海泰远红外辐射粉、远红外陶瓷微珠和红外反射颜料。
2. 海泰远红外粉具有高半球发射率，特别是在8-13.5微米波段的高发射率，保证涂料的高效散热作用。
3. 海泰红外反射颜料能有效提高涂层的太阳光反射率，与普通颜料合用可生产有色反射隔热涂料。
4. 海泰红外陶瓷微珠由无机矿物、非金属氧化物和金属氧化物经特殊工艺制造而成的具有中空结构的微珠。具有0.83以上的反射比，0.85以上的半球发射率，选择直径在20～160μm范围的三级微珠复配，其堆积密度(g/cm3)0.35，导热系数(W/m.K) 0.08，可构成高中空度低导热涂层。
5. 海泰远红外陶瓷微珠经检测性能达到国际先进水平，是反射隔热涂料最佳的添加剂。将远红外粉与陶瓷微珠配合使用可制出高品质的反射隔热涂料。
参考文献
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