CN107389600B - 涂层的近红外反射比、透射比和吸收比测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种涂层的近红外反射比、透射比和吸收比的检测方法。具体方案为：首先使用带有积分球的太阳光反射率测定仪器分别测定高近红外反射基材和低近红外反射基材的近红外反射比，然后将涂料分别在两种基材上制膜、成膜后制成涂层，然后采用带有积分球的太阳光反射率测定仪器检测附着在基材上涂层的近红外反射比，根据公式计算出涂层的近红外反射比、透射比和吸收比及近红外对比率。本发明提供了一种简便的计算涂层的近红外反射比、透射比和吸收比及近红外对比率的方法，对反射隔热涂层的配方设计和节能效果的全面评估具有重要的指导作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂层的近红外反射比、透射比和吸收比的检测方法。
背景技术
地球上接收到的太阳光光谱按波长不同可以分为紫外区、可见光区、近红外区三大部分，各部分占的总能量比例是不一样的：紫外区(UV)300～380nm，占地球接收到的太阳总能量的4％；可见光区(VIS)380～780nm，占地球接收到的太阳总能量的43％；近红外区(NIR)780～2500nm，占地球接收到的太阳总能量的53％。其中近红外线能引起分子的振动，具有强烈的热效应。
红外线和可见光都是电磁波，遵从反射和折射定律，存在着干涉、衍射和偏振及介质中的吸收和散射现象。红外线和可见光均具有直线传播特性，并服从可见光的反射、吸收、透射规律。因此，对于近红外线入射到物体表面，满足反射比、透射比和吸收比之和为1。
对于反射隔热功能型涂料，主要利用反射阳光中的近红外线达到降低涂层和被涂覆物体温度的目的，从而达到节能的效果。近红外反射比是指在780～2500nm近红外波段反射与同波段入射的太阳辐射通量的比值，在特定的颜色的涂层中，明度(L*值)是固定的即可见光区的发射比给定的情况下，近红外反射比的高低决定了太阳光反射比的高低，因此，近红外反射比本质上决定了反射隔热涂料的真实节能效果。目前现有反射隔热涂料的标准如GB/T 25261-2010《建筑用反射隔热涂料》、HG/T 4341-2012《金属表面用热反射涂料》、JG/T 235-2014《建筑反射隔热涂料》等均对近红外线的反射功能进行了规定并给出了检测方法，几乎现有的标准对太阳光反射比和近红外反射比的检测均采用将涂料在铝合金板上制成涂层后测定附着在高反射比铝合金板上的涂层的反射比来测定，并未考虑近红外线的透射和吸收情况。典型的例子如将永固黄、永固红和酞菁蓝按照5:2:1的混合比例制成黑色涂料，按照标准要求的检测方法，将其在具有高反射比铝合金板(近红外反射比为0.89)上的制膜，所得的涂层的近红外反射比为0.68，从测定的结果来看具有非常好的近红外反射效果，但是将其制膜在低反射比的黑色表面(近红外反射比为0.04)和水泥压力板(近红外反射比为0.22)所得到的相同厚度的涂层所测得的近红外反射比分别为0.14和0.18，大幅度接近于基材的低反射比，由此可知，该涂层是因为对近红外线具有良好的透射能力，从而达到了采用标准测定方法在高反射比基材上制膜得出的高的近红外反射能力结果，但这并不是一种具有高反射作用的涂层，也不具有明显的反射隔热效果。从实际的检测结果看，测定涂层本身的近红外反射比、透射比和吸收比对于评价一个反射隔热涂料的实际反射效果和节能效果具有重要的意义。
发明内容
本发明为了弥补现有检测方法的不足，本发明提供了一种简便的测量和计算涂层本身的近红外反射比、透射比和吸收比及近红外对比率的方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
(1)使用带有积分球的太阳光反射率测定仪器测定高近红外反射基材的近红外反射比，测量值为RBH；测定低近红外反射基材的近红外反射比，测量值为RBL；
(2)将涂料分别在步骤(1)所述的高近红外反射基材和低近红外反射基材上制膜、成膜后制成涂层，然后使用带有积分球的太阳光反射率测定仪器分别检测附着在高近红外反射基材上的涂层的近红外反射比，测量值为RH；检测附着在低近红外反射基材上的涂层的近红外反射比，，测量值为RL；
(3)根据公式(1)～(4)计算出涂层的近红外反射比计算值RC、近红外透射比计算值TC和近红外吸收比计算值AC及近红外对比率X：
Rc＝RH－Tc×RBH (2)
Ac＝1－Tc－Rc (3)
X＝RL/RH (4)
其中：
RBH为高近红外反射基材的近红外反射比测量值；
RBL为低近红外反射基材的近红外反射比测量值；
RH为附着在高近红外反射基材上的涂层的近红外反射比测量值；
RL为附着在低近红外反射基材上的涂层的近红外反射比测量值；
RC为涂料涂层的近红外反射比计算值；
TC为涂料涂层的近红外透射比计算值；
AC为涂料涂层的近红外吸收比计算值；
X为涂料涂层的近红外对比率。
上述方案中，所述带有积分球的太阳光反射率测定仪器是指符合JG/T 235-2014标准中附录A、附录B和美国ASTM C1549-14标准要求的紫外-可见-近红外分光光度计和便携式反射比测定仪。
所述近红外反射比是指在780～2500nm近红外波段反射与同波段入射的太阳辐射通量的比值。
所述近红外对比率是指低近红外反射基材上涂层的近红外反射比除以高近红外反射基材上涂层的近红外反射比，是一个比值。
上述方案中，步骤(1)中，所述高近红外反射基材的近红外反射比RBH不低于0.85。
上述方案中，步骤(1)中，所述低近红外反射基材的近红外反射比RBL不高于0.08。
上述方案中，步骤(1)中，所述高近红外反射基材和低近红外反射基材均为红外线透射率为0的基材。
上述方案中，步骤(2)中，分别在高近红外反射基材和低近红外反射基材上制成的两个涂层的厚度之差不超过2μm。
将本发明所述的涂层的近红外反射比、透射比和吸收比测定方法应用于检测所有能附着在符合条件A～C的基材上的有评价近红外反射比、透射比和吸收比及近红外对比率需求的材料；所述条件A～C为:
A、所述高近红外反射基材和低近红外反射基材均为红外线透射率为0的基材；
B、所述高近红外反射基材的近红外反射比RBH不低于0.85；
C、所述低近红外反射基材的近红外反射比RBL不高于0.08。
如本发明所述的应用，所述材料为塑料制品或化学纤维。
本发明的有益效果：
本发明通过将涂料在高近红外反射基材和低近红外反射基材上分别制成相同厚度的涂层，再使用带有积分球的太阳光反射率测定仪器分别检测附着在高近红外反射基材和低近红外反射基材上涂层的近红外反射比，根据公式计算出涂层的近红外反射比、透射比和吸收比及近红外对比率。与现有反射隔热涂料标准如GB/T 25261-2010《建筑用反射隔热涂料》、HG/T 4341-2012《金属表面用热反射涂料》、JG/T 235-2014《建筑反射隔热涂料》等中规定的近红外反射比的检测方法相比，现有的检测方法均采用将涂料在铝合金板上制成涂层后测定附着在高反射比铝合金板上的涂层的反射比来测定，并未考虑近红外线的透射和吸收情况，不能全面准确评价涂层的实际反射效果和节能效果，同时还对反射隔热涂料涂层这种节能技术的推广应用造成困惑。
本发明的方法不仅能测定出涂层的近红外反射比，而且还能给出涂层的近红外吸收比及近红外透射比、近红外对比率，能全面准确评价涂层的实际反射效果和节能效果，对于全面准确评价一个反射隔热涂料涂层的实际反射效果和节能效果具有重要的意义。
具体实施方式
结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例中所有涂料在高近红外反射基材和低近红外反射基材上制膜、成膜后制成涂层即测试样板的过程均按相应反射涂料标准执行。实施例中，高近红外反射基材选用铝板；低近红外反射基材选黑色表面铝板，表面黑色是碳黑黑色涂层。
实施例1
分别取铝板和黑色表面铝板，用Agilent cary-5000紫外-可见-近红外分光光度计测定其近红外反射比，结果见表1
取灰色待测涂料用上述铝板和黑色表面铝板制成相同厚度的涂层，制备成涂层厚度为50μm的样板；用Agilent cary-5000紫外-可见-近红外分光光度计测定样板近红外反射比，结果见表1
按下述公式分别计算出涂层的近红外反射比、透射比和吸收比及近红外对比率，计算结果见表1：
所述计算公式为：
Rc＝RH－Tc×RBH (2)
Ac＝1－Tc－Rc (3)
X＝RL/RH (4)
公式中：
RC为涂料涂层的近红外反射比计算值；
TC为涂料涂层的近红外透射比计算值；
AC为涂料涂层的近红外吸收比计算值；
X为涂料涂层的近红外对比率；
RL为附着在黑色表面铝板上的涂层的近红外反射比测量值；
RH为附着在铝板上的涂层的近红外反射比测量值；
RBL为黑色表面铝板的近红外反射比测量值；
RBH为铝板的近红外反射比测量值。
表1
实施例2
用与实施例1相同的灰色待测涂料，除制备成的样板涂层厚度为100μm外，其他的测试过程与实施例1相同。结果见表2
表2
实施例3
用与实施例1相同的灰色待测涂料，除制备成的样板涂层厚度为150μm外，其他的测试过程与实施例1相同。结果见表3
表3
由实施例1、2、3可看出，在高近红外反射基材铝板上制备涂层测出的近红外反射比RH分别为0.671、0.620、0.598，而按本发明计算出的涂层近红外反射比RC分别为0.317、0.445、0.510，结果明显低，因为本发明将透过涂层的近红外因素给扣除，得出相对可靠的涂层近红外反射能力；
结合同时得出的近红外透射比Tc，近红外吸收比Ac这两个参数综合考察，可以看出，随着涂层厚度的增加，涂层自身的近红反射比RC显著增加；近红外吸收比AC也在增加，但增加幅度明显低于RC；
全面的分析涂层的RC、TC、AC，可以看出入射的近红外能量的具体传递分布，为反射隔热涂料配方的完善提供准确的指导方向。
由实施例1、2、3同时可看出，涂层的近红外对比率X可直接简单比较相同颜色涂层的近红外反射能力，数值越高，涂层的近红外反射能力越强。
实施例4
与实施例1相同的操作过程，不同之处在于所用涂料为红色涂料。结果见表4
表4
实施例5
与实施例2相同的操作过程，不同之处在于所用涂料为红色涂料。结果见表5
表5
实施例6
与实施例3相同的操作过程，不同之处在于所用涂料为红色涂料。结果见表6
表6
Claims (7)
1.涂层的近红外反射比、透射比和吸收比测定方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)使用带有积分球的太阳光反射率测定仪器测定高近红外反射基材的近红外反射比，测量值为RBH；测定低近红外反射基材的近红外反射比，测量值为RBL；
(2)将涂料分别在步骤(1)所述的高近红外反射基材和低近红外反射基材上制膜、成膜后制成涂层，然后使用带有积分球的太阳光反射率测定仪器分别检测附着在高近红外反射基材上的涂层的近红外反射比，测量值为RH；检测附着在低近红外反射基材上的涂层的近红外反射比，测量值为RL；
(3)根据公式(1)～(4)计算出涂层的近红外反射比计算值RC、近红外透射比计算值TC和近红外吸收比计算值AC及近红外对比率X：
Rc＝RH－Tc×RBH (2)
Ac＝1－Tc－Rc (3)
X＝RL/RH (4)
其中
RBH为高近红外反射基材的近红外反射比测量值；
RBL为低近红外反射基材的近红外反射比测量值；
RH为附着在高近红外反射基材上的涂层的近红外反射比测量值；
RL为附着在低近红外反射基材上的涂层的近红外反射比测量值；
RC为涂料涂层的近红外反射比计算值；
TC为涂料涂层的近红外透射比计算值；
AC为涂料涂层的近红外吸收比计算值；
X为涂料涂层的近红外对比率。
2.根据权利要求1所述的涂层的近红外反射比、透射比和吸收比测定方法，其特征在于，步骤(1)中，所述高近红外反射基材和低近红外反射基材均为红外线透射率为0的基材。
3.根据权利要求1所述的涂层的近红外反射比、透射比和吸收比测定方法，其特征在于，步骤(1)中，所述高近红外反射基材的近红外反射比RBH不低于0.85。
4.根据权利要求1所述的涂层的近红外反射比、透射比和吸收比测定方法，其特征在于，步骤(1)中，所述低近红外反射基材的近红外反射比RBL不高于0.08。
5.根据权利要求1所述的涂层的近红外反射比、透射比和吸收比测定方法，其特征在于，步骤(2)中，分别在高近红外反射基材和低近红外反射基材上制成的两个涂层的厚度之差不超过2μm。
6.将权利要求1～5任一项所述的涂层的近红外反射比、透射比和吸收比测定方法应用于检测所有能附着在符合条件A～C的基材上的有评价近红外反射比、透射比和吸收比及近红外对比率需求的材料；所述条件A～C为:
A、所述高近红外反射基材和低近红外反射基材均为红外线透射率为0的基材；
B、所述高近红外反射基材的近红外反射比RBH不低于0.85；
C、所述低近红外反射基材的近红外反射比RBL不高于0.08。
7.如权利要求6所述的涂层的近红外反射比、透射比和吸收比测定方法应用于检测所有能附着在符合条件A～C的基材上的有评价近红外反射比、透射比和吸收比及近红外对比率需求的材料，其特征在于，所述材料为塑料制品或化学纤维。
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2017
- 2017-08-14 CN CN201710691088.XA patent/CN107389600B/zh active Active
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Also Published As
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