0 引言

随着国家“十二五”绿色建筑和绿色生态城区发展规划的出台和建筑节能的具体要求，反射隔热涂料越来越受到人们的关注。国家制定了GB/T 25261—2010《建筑用反射隔热涂料》标准；各个省市也推出了自己的反射隔热涂料推广使用规范，反射隔热涂料进入快速发展时期。这类涂料的共同特征是在涂料中添加反射性和隔热性填料。空心玻璃微珠作为新兴的反射隔热功能填料，其优良的反射隔热性能正在逐渐被广泛应用到反射隔热涂料中。
 

1 空心玻璃微珠种类及特性

1.1 空心玻璃微珠种类

空心玻璃微珠是一种中空、薄壁、坚硬、轻质的球体，球体内部封闭有稀薄的惰性气体。目前市场上建筑保温涂料中添加的空心玻璃微珠主要有4 类：1）人造高性能空心玻璃微珠，这种空心玻璃微珠有良好的耐酸碱性，不溶于水，软化温度为500～550 ℃，抗压强度高；2）人造水玻璃微珠，这类空心玻璃微珠耐酸碱性差，不耐高温，在水中长时间浸泡易溶化，抗压强度较低，外力作用下易破碎；3） 粉末灰中分离出的空心玻璃微珠（俗称漂珠），这种产品的颜色为灰白色，密度不易控制；4）膨胀珍珠岩，粒度较粗，抗压强度低，外力作用下易破碎。

1.2 空心玻璃微珠特性

综合其性能，真正适用于反射隔热涂料的空心玻璃微珠为高性能空心玻璃微珠。图1 为高性能空心玻璃微珠的偏光显微镜照片，从图中可以看出，微珠是一颗颗透明的微米级玻璃质密闭中空正球体，有坚硬的球壳，球体内充有稀薄的N2。

此类空心玻璃微珠作为一种新型的功能填料，具有以下优点：
1）导热系数低，20 ℃时，可在0.051 2 ~0.093 4 W/（m·K）之间进行调节；
2）真密度小，乳液体系中均匀分散，可在0.25 ~ 0.60 g/cm3 之间进行密度调节；
3）抗压能力强，可在5 ~ 82 MPa 之间进行调节，在研磨、混合过程中不易破碎，能充分发挥隔热作用；
4）密封性好，使保温涂料体系稳定。

人造空心玻璃微珠的各项理化性能见表1。

2 空心玻璃微珠在反射隔热涂料中的作用

2.1 空心玻璃微珠在反射隔热涂料中的作用机理

当反射隔热涂料涂布在基体表面时，依靠反射隔热涂料自身反射发射太阳光来阻断外部热量传递到基体内部。要研究反射隔热涂料的作用机理首先要了解太阳光谱。太阳光是一种电磁波，地球表面的太阳辐射光谱图见图2。

通过地球表面太阳辐射光谱图分析和相关资料记载，可以发现太阳辐射通过大气后，其强度和光谱能量分布都发生变化。在地球表面的整个太阳光谱里，紫外线波长在0 ~ 0.4 μm 之间，它在整个太阳光谱的比例为3%；可见光波长在0.4 ~ 0.8 μm 之间，它在整个太阳光谱里的比例是44%，近红外波长在0.8 ～ 2.5 μm之间，它在整个太阳光谱里所占比例是大的（53%），由于产生热能的部分光波是近红外，故远红外就可以忽略不计了。因此反射隔热涂料的主要作用区域为可见光区域和近红外线区域。

填充空心玻璃微珠的反射隔热涂料，在涂料涂刷成膜后会在漆膜与涂刷物体表面形成一个由空心玻璃微珠组成的中空层，空心玻璃微珠其外部呈圆球形，具有很好的红外光反射及红外发射率，并且和漆面形成玻璃的镜面效应，对可见光具有很好的反射作用。由于空心玻璃微珠具有中空的特点，其会紧密排列成对热有隔阻性能的中空气体层，阻断热传导。紧密排列的空心玻璃微珠内部含有稀薄的气体，其优异的导热系数，使涂层具有非常好的隔热保温效果。添加合适的空心玻璃微珠涂料可以对太阳的可见光进行反射，对红外线区域的电磁波进行发射，将太阳85%以上的热量隔阻在涂刷了反射隔热涂料的基体表面。图3 为反射隔热涂料作用机理示意。

2.2 空心玻璃微珠在涂料中的优势

1）单个空心玻璃微珠呈正球形，在涂料中具有自润滑作用，可有效增强涂层的流动、流平性。因为球形具有同体积物体小的比表面积的特性，使得空心玻璃微珠比其他填料具有更小的吸油率，可降低涂料其他组分的使用量；2）空心玻璃微珠内含有气体，具有较好的抗冷热收缩性，从而增强涂层的弹性，大大减少涂层因受热胀冷缩而引起的开裂和脱落；3）空心玻璃微珠的玻璃化质的表面具有很强的抗化学腐蚀性，因此，涂料涂层具有防污、防腐蚀、防紫外线、耐黄变以及抗刮效果。
 

3 空心玻璃微珠在反射隔热涂料中的发展

空心玻璃微珠的性能直接决定了反射隔热涂料的性能，因此空心玻璃微珠必须具备以下性能：

1）空心玻璃微珠的成分应为真正）的玻璃。光洁的玻璃化表面可以有效提高反射隔热涂料的热反射和发射率；

2）合理的粒度分布。空心玻璃微珠粒度应呈正态分布，这样有利于形成稳定的中空层；

3）优良的抗压性能、抗酸碱性、抗老化性能。这几项性能是空心玻璃微珠在反射隔热涂料中添加的前提；

4）优良的表面结合功能。空心玻璃微珠表面和涂料中有机分子结合力的大小决定了涂料的抗裂、防水性能。