摘要：建筑用透明反射隔热涂料有二种类型：一种为反射型，其特点是透明且对中远红外有高的反射率；另一种为吸收型，其特点是透明且对近红外有很高的吸收性。反射型透明涂料涂覆于玻璃表面制成保温玻璃，适于北方地区应用。吸收型透明涂料可制成隔热玻璃，适于我国广大南方地区应用。建筑玻璃隔热涂料的应用已得到国家政策的支持，预计今后几年，这种透明隔热涂料将在现有建筑玻璃门窗的节能改造工程中得到广泛的应用；也可以用这种涂料制成新型的“隔热涂膜玻璃”产品。
前言：为解决建筑物、汽车等场所玻璃的透明隔热问题，国内外进行了广泛的研究和尝试。目前市场上常见的有镀膜热反射玻璃和各种隔热玻璃贴膜等产品。为适应中国国情，我们采用制备透明隔热涂料的方法解决玻璃的隔热节能问题。为此，特制了二种纳米半导体金属氧化物制备了透明隔热涂料取得成功【1-5】。2004年11月我们首先在国内研制成功纳米透明隔热涂料并获得了国家发明专利【6】，同时，用这种涂料直接在玻璃生产加工线上涂敷于玻璃表面，制备出纳米“隔热涂膜玻璃”【7】
1.透明反射隔热涂料的制备
我们采用纳米氧化铟锡（ITO）粉体制成分散良好的ITO水浆，用有机硅树脂做成膜剂，选用其它适当助剂和工艺条件，将其制备成反射型透明隔热涂料【8】。该涂料在可见光区具有高的透过率并在中远红外区具有强的反射性。
1.1 实验原料及配方（见表1）
表1 反射型透明隔热涂料实验原料及配方
图1.ITO透明反射隔热涂料的光学特性
图1是ITO透明反射隔热涂料的光学特性。由图可知，该涂料(ITO)在可见光区（0.4-0.8微米）有较高的透过率（80％），在波长为4.0~15微米中远红外区有很高的反射率，是一种良好的反射型透明隔热涂料。
1.2 反射型透明涂料的隔热保温原理
图2. 太阳辐射和热辐射的强度曲线
图2为波长从0.3μm到40μm的太阳辐射和热辐射的强度曲线，A区是紫外线波段；B区是可见光波段，玻璃的可见光透过率越高，室内的采光效果越好；C区是近红外波段，近红外辐射照射到物体上时，将会转换成远红外线再次辐射出来；D区是22℃黑体的远红外辐射强度，暖气、人体、炎热的路面等所发出的热辐射主要集中在此波段上。
对于寒冷气候，我们应该防止室内的热能（D区远红外波段）向室外泄露，同时提高可见光（B区）和近红外（C区）的获得量，俗称保温。对于炎热气候，应将外部的近红外（C区）、远红外（D区）辐射阻挡在室外，而让可见光透过，俗称隔热。反射型透明玻璃涂料对于0.8-2.5微米的近红外光有一定的反射性，因此能将一部分外部的近红外辐射阻挡在室外，而让可见光透过，在炎热气候时有一定的隔热作用。由于这种反射型透明玻璃涂料主要是对中远红外辐射有较强的反射能力，因此，在寒冷气候下，它可以防止室内的热能（D区远红外波段）向室外泄露，同时提高可见光（B区）和近红外（C区）的获得量，是一种极佳的透明保温涂料。用这种涂料制成的“隔热涂膜玻璃”类似于著名的LOW-E(低辐射)玻璃。
2.吸收型隔热涂料
2.1透明吸收型的隔热原理
如图2所示太阳辐射的能量主要集中在波长为0.2～2.5μm的范围内，具体能量分布如下：紫外区：0.2～0.4μm，占总能量的5％；可见光区：0.4～0.72μm，占总能量的45％；近红外区：0.72～2.5μm，占总能量的50％。由此可见，太阳光谱中的能量绝大部分分布在可见光和近红外区，其中近红外区就占了一半的能量。红外光对视觉效果没有贡献，若将这一部分能量进行有效阻隔，可以起到很好的隔热效果而不影响玻璃的透明性。因此，只要让涂层具有屏蔽红外光的能力（如吸收此波段红外光），而同时让可见光透过就可能使得涂层即“透明”又“隔热”。
2．2纳米透明隔热涂料的制备方法及工艺
我们制备了氧化锡锑（ATO）等纳米半导体合金粉体，这种材料对太阳光谱具有理想的选择性，在可见光区透过率高，对近红外光也有较强的吸收性，将ATO纳米粉体分散后加入到树脂溶液中，可获得吸收型纳米透明隔热涂料。由于ATO具有的独特性能，是目前已知半导体材料中综合性能最佳的材料，其生产成本较低,可以保证涂料产品较高的性价比，具有良好的推广应用价值。
纳米透明隔热涂料可采用共混法制备。取一定量的有机硅树脂及丙烯酸树脂，在搅拌的条件下加入适量纳米湿浆搅拌均匀，然后加适量增稠剂、流平剂等各种水性助剂，混合均匀配得纳米透明隔热涂料。涂料制备工艺流程见图3：
2.3纳米透明隔热涂料的相关标准
透明隔热涂料是一种全新的涂料品种，具有特殊的功能和应用范围，目前国内为此产品制定了二个标准【9，10】。
行业标准：《建筑玻璃用隔热涂料》, 标准编号为JG/T338-2011,
国家标准：《隔热涂膜玻璃》, 标准编号为GB/T 29501-2013
二个标准中有关涂料及玻璃的光学性能指标见表2和表3.
3.隔热涂料的应用
3.1 透明隔热涂料的优势
众所周知，建筑物热量来源的48%来自窗户，门窗玻璃必然成为建筑节能改造项目的重中之重。随着中空玻璃、Low-E玻璃、镀膜玻璃等玻璃深加工产品在建筑节能方面的广泛应用，又一新型节能玻璃材料-隔热涂膜玻璃也加入节能玻璃产品的队伍中。
用透明隔热涂料制成的隔热涂膜玻璃较同类产品比较其优势见表4
3.2北京建筑技术发展公司产品的特点
（1）透明隔热涂料产品在耐候性、耐久性能方面较同类产品具有明显优势，涂层硬化后硬度可达3H以上，附着力0级，人工耐候性试验2000小时。
（2）样品在自然条件下放在阳光下暴晒，在放在冰箱中-5℃冷冻循环测试一年后，涂层附着力仍为0级，无开裂脱落现象。
（3）涂料配用特有固化剂，涂膜施工后10min内即可面干，涂膜的快速干燥防止了空气中灰尘的附着。
（4）膜层固化后，与硅酮密封胶、丁基密封、聚硫密封胶均具有良好的相容性，不影响中空玻璃的密封效果和安全性能。
（5）解决了涂膜玻璃的深加工技术难题，建有生产线，在原有中空玻璃生产线中加入纳米隔热涂膜玻璃生产线制成纳米隔热涂膜中空玻璃，填补了国内空白。
（6）通过纳米涂层遮阳技术开发出了具抗风压性能高、水密性、气密性好、使用操作方便的高效节能门窗结构体系。推动节能门窗整体系统的升级和更新换代
3.3应用案例
透明隔热涂料适用于夏热冬冷地区、夏热冬暖地区等有夏季遮阳、隔热要求的地区。适用工程类型：既有建筑门窗节能改造、建筑节能玻璃工厂加工领域。
3.4政策的支持和应用前景
发展“建筑玻璃隔热涂料”已获得国家政策的支持，如：
《住房城乡建设部、财政部关一于推进夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造的实施意见》（建科〔2012〕55号)关于建筑外窗的改造方法中明确指出：“外窗玻璃外(内)涂建筑玻璃隔热涂料”或外窗玻璃内贴建筑玻璃隔热膜。
《江苏省绿色建筑发展条例》将于2015年7月1日实施，其中第四章“改造拆除管理”第三十七条指出“公共建筑改扩建时，应按建筑节能标准同步进行节能改造。老旧居住小区出新、环境综合整治及建筑修缮时应同步进行节能改造。鼓励既有建筑改造时按照绿色建筑相关标准进行绿色改造。”
江苏省省住房和城乡建设厅“江苏省民用建筑外窗应用暂行规定”（规定自2014年1月1日起执行）第四条指出：“ 建筑外窗的主要性能应符合民用建筑节能设计要求，并积极推广采用传热系数不大于2.0 W/m2·K的建筑外窗系统；居住建筑外窗玻璃不得贴膜；不宜采用Low-e玻璃，如需采用Low-e玻璃，其冬季外窗遮阳系数不得小于0.6”。此文件为在江苏及全国进行建筑门窗的节能改造指出正确的途径和方法，也为透明隔热玻璃涂料的广泛应用扫除了障碍。
关于“纳米透明隔热涂料”的应用前景：
全国现有建筑为600亿平方米（从1980年-2013年累计33年完成的建筑面积总量）。 若每年有2%的建筑面积进行节能改造，即有12亿平方米，其中建筑玻璃面积约为1亿平方米。采用纳米隔热玻璃涂料进行处理，若以1公斤可涂10平米计，则一年对纳米透明隔热涂料的需求量将达1万吨（价值35亿）；现每平方米包工包料价格是60元/M2，则全国每年现有建筑玻璃节能改造工程总值约为60亿。
4.结论
（1）建筑用透明反射隔热涂料有二种类型：一种为反射型，其特点是透明且对中远红外有高的反射率；另一种为吸收型，其特点是透明且对近红外有很高的吸收性。目前获得应用的主要是吸收型透明隔热玻璃涂料
（2）应用的领域与优势：可用于既有建筑门窗、幕墙等节能改造；亦可用于对平板玻璃进行加工，制新型产品“隔热涂膜玻璃”，高效节能中空玻璃、以及隔热夹胶玻璃。透明隔热涂料与同类产品玻璃贴膜和隔热玻璃（LOW-E玻璃）相比有明显的优势。
（3）建筑玻璃隔热涂料的应用已得到国家政策的支持，又有了相关的行业和国家标准，预计今后几年，这种透明隔热涂料将在现有建筑玻璃门窗的节能改造工程中得到广泛的应用，也将逐步扩大到制新型产品“隔热涂膜玻璃”。
参考文献：
1．赵石林, 张永进，聚氨酯纳米ATO透明隔热涂料的研制，化学建材，2004，6，18-20
2．王靓; 赵石林，纳米氧化锡锑透明隔热涂料的制备及性能研究，涂料工业，2004,10.01
3．罗淑湘等（北京建筑技术发展有限责任公司），一种对玻璃进行涂膜的加工处理装置，中国实用新型专利，ZL201020553914.8
4．姚晨，赵石林，纳米透明隔热涂料的特性与应用.涂料工业，2007,37(1):29-32
5．赵石林; 韦亚兵，许仲梓，纳米透明隔热复合涂料及其该涂料的隔热效果测试装置，南京工业大学学报，2005-01-12
6．赵石林，许仲梓. 纳米透明隔热复合涂料，中国发明专利，ZL200410014672.4，
7．赵石林，许仲梓. 一种透明隔热玻璃，中国发明专利，ZL200510123067.5
8．陈飞霞; 付金栋; 韦亚兵; 赵石林，“纳米氧化铟锡透明隔热涂料的制备及性能表征”， 涂料工业，2004-02-01
9．中国标准出版社,《建筑玻璃用隔热涂料》, 标准编号为JG/T338-2011, 发布时间：2012-11-11
10．中国标准出版社, 《隔热涂膜玻璃》, 标准编号GB/T 29501-2013 ,发布时间：2013-05-07
