无机黑色沥青涂层| PCI杂志减少城市热量

涂料行业将在不久的将来发挥重要作用可持续发展的生活方式。它与人类的基本需求交织在一起，例如建造家园，通过交通工具联系朋友和家人，以及在工业化经济中健康的谋生方式。

符合这种相关性，涂料解决方案有望实现美观和令人满意的表面长期保护，同时利用尽可能少的资源。

因此，新一代的颜料因为涂料必须为表面提供的不仅仅是颜色。它们不仅必须通过颜色和效果实现美学视觉外观，还必须为舒适、安全和可持续的未来做出贡献。

在创造和生产改善人类状况的解决方案的推动下，我们开发了新的颜料，旨在为可持续繁荣安全地提供颜色和舒适。用于涂料的颜料提供了超越美学外观的功能，正在演变为综合了各种好处的全能人才，例如减少资源消耗，保护表面和涂层材料，以及提高日常生活的舒适度。

本文回顾了新一代涂料和颜色材料，支持在美国各地展示的“酷城市”计划，以及GuardTop与CoolSeal的行业合作^®以及太阳化学的彩色材料部门。这次合作结合了太阳化学独特的近红外(NIR)反射颜料CoolSeal为可持续城市生活带来的好处。协作:

在终端用户应用中实现太阳能热管理功能，增加便利性，并有助于可持续地减少可避免的资源消耗。
允许创建更持久的涂料使用无机颜料这可以延长基板的使用寿命，减少重复更新的资源消耗。
由于颜料制剂易于分散，降低涂料生产中的能源消耗。
支持符合环境、健康和安全(EHS)以及符合生态标签的最终用户产品，将配方减少到必要的最低原料数量。
实现太阳化学的可持续发展战略，重点关注合作、产品、服务和运营，并支持各项联合国可持续发展目标。

减少城市空间的热负荷

太阳能热管理在涂料应用中不再是一个利基需求，特别是在北美，先锋涂料生产商已经在各种建筑、汽车和工业市场证明了他们的减热能力。的用法卷材涂料用于屋顶应用或façade汽车行业的绘画和样式只是几个例子。这些应用的共同点是，它们减少了中央生活区积聚的热量，从而提高了舒适性，减少了对资源密集型空调的需求。

城市中不断增加的热量是可持续和健康生活方式的一个关键话题。根据世界气象组织(WMO)的数据，城市热岛效应可以使气温上升5°C到10°C

针对这一问题，美国环境保护署(EPA)启动了城市热岛计划，指出当城市用吸收和保留热量的表面取代自然土地覆盖时，就会发生城市热岛。该组织希望与空调带来的能源成本以及与热有关的疾病和死亡率作斗争。²

2015年，联合国制定了17项可持续发展目标，作为2030年可持续发展议程的核心。这17个相互关联的全球目标旨在成为“为所有人实现更美好、更可持续的未来的蓝图”。太阳化学与17个目标中的9个最接近;影响气候变化和资源保护、自然资源可持续利用以及粮食、安全和健康的问题。

积极参与健康城市生活的一个流行例子是亚利桑那州凤凰城的酷路面项目。GuardTop®的凉爽路面涂层CoolSeal可以反射更多的阳光，从而吸收更少的热量。

在菲尼克斯市和亚利桑那州立大学领导的一项为期一年的研究中，研究人员发现CoolSeal路面的平均表面温度比对照路面低5.8°C至6.6°C。即使在日出时，涂有CoolSeal的路面也比传统路面平均低1.3°C。^3.

在涂层样式中测量太阳总反射率

为了应对太阳能热管理的新兴相关性，生产商已经开始使用计算表面总太阳反射率(TSR)值的工具，这使他们能够设计出减少热量积聚的持久产品。因此，计算涂层表面的特定配方TSR已成为创建样式的关键能力。由于的TSR较低炭黑这导致了终端用户应用中的高热积聚，开发深黑色功能颜料作为替代品一直是一个关键的创新目标。

图1显示了新型无机黑色颜料的配方在近红外(NIR)光谱中达到约80%的TSR，而炭黑颜料的TSR约为10%。与此同时，可见光谱中的反射率保持在几乎相同的黑色外观。

现代颜料化学技术通过直接反射与热相关的近红外光谱中的太阳能，或在应用于NIR反射表面时保持透明，使涂层表面上的TSR值具有吸引力。图2显示了nir反射和nir透明颜料溶液在涂料应用中的不同用法。

更耐用的涂料与无机颜色材料

除了减少人类栖息地的热量外，涂层材料减少的热应力还带来了额外的保护功能，从而延长了使用寿命。表面颜色是影响其加热行为的相关因素，并与载体材料的加热密切相关。无烟煤窗框和门在载体材料的深色表面上的趋势会导致相同或相邻部件的热膨胀和显著应力。这种应力会导致材料的破坏。

在沥青路面中，热疲劳引起的开裂是最常见的破坏模式之一。沥青路面会随着一天的加热和冷却而膨胀和收缩，从而在路面上产生裂缝。这些裂缝会让水侵入，进一步破坏路面。许多海水涂层会填补现有的裂缝，以减少水的损害，但只有具有nir功能颜料的特殊沥青涂层才能降低表面温度，从源头上解决问题。

除了降低热负荷的保护功能外，nir功能无机颜料还具有出色的耐久性。棕29是一种基于氧化铁的复杂无机颜料。在涂料的生产过程中，这种化学物质具有极高的热稳定性和良好的耐化学性。在最终应用中，出色的耐候牢度导致颜色外观不褪色，并由于减少了定期翻新的需求而消耗更少的资源。

用干式颜料制剂降低涂料生产能耗

传递形式是提高彩色材料可持续性能的重要创新领域。虽然颜料制剂通常稳定为液体、糊状或浆液，以简化其在涂料生产中的使用，但干颜料制剂具有更好的清洁和存储性能。

颗粒形式的干颜料制备简化了处理，加快了生产车间内的吞吐量，并减少了涂料制造中最耗能的加工步骤所需的能量。因此，增加的使用价值结合了经济和环境影响，以获得可持续性优势。一个重要的发展领域也是易于分散的颜料的创造。其目标是一种新技术，使涂料公司能够减少生产过程中的时间和成本。

图3显示了一种传统的涂料分散工艺，包括预分散和复杂的研磨过程，最终需要几个小时才能产生所需的颜色。如果使用干颜料制备，时间和精力密集的分散过程可以完全省略。相反，只需将颗粒搅拌到粘结剂中。

因为颗粒已经优化过了分散，质量控制过程也得到简化。用于功能性沥青涂料的生产，颗粒颜料制剂消除了在过程中着色强度和质量色调测试的需要。如果偶尔需要调整，颜料可以添加到成品批次，而不需要重新研磨或重新研磨。

将配方减少到必需的最低原料数量

除了减少资源的特殊功能和分布形式外，可持续颜料性能的加强还考虑到将成分减少到必需的最低原料数量的趋势。更准确的分析可能性和对物质可能对环境和人类福祉的影响的更好认识，导致了更严格的全球法规。一些例子包括不断发展的全球铬酸铅禁令、挥发性有机化合物(挥发性有机化合物)、生物杀菌剂的还原，以及不含APEO(烷基苯酚乙氧基酯)的涂料。

因此，在沥青中使用挥发性有机化合物几十年来一直是监管审查的主题。这导致了零挥发性有机化合物水性沥青乳剂的发展。这些涂料由严格必要的原材料组成，并由州和联邦机构定期采样，以确保质量和EHS符合性。典型的海膜测试结果显示，总VOC含量低于25 / 10亿。

随着越来越多的全球法律法规、非政府组织的倡议以及消费者指导的生态标签，涂料配方中所有成分的相关性也成为颜料开发的重要参数。

虽然使用更多的添加剂会使涂料生产更加复杂，但也需要说明特定成分的使用情况。因此，一个重要的发展领域是创造通用的，但不含添加剂的颜料，不会对涂料配方产生不利影响。此外，由于环境、健康和安全法规的高度相关性，专家团队现在正在整合最新的全球标准，将新发现转化为生产和产品创新的要求。

结论

由于涂料行业正在研究综合方法，以使其产品和价值链的二氧化碳足迹透明和可比性，以可持续优势为目标已成为开发新涂料解决方案的决定性因素。在亚利桑那州凤凰城，凉爽的沥青表面的应用使太阳能热管理成为功能设计的灯塔项目工业涂料．

Jana Heiler博士是Sun Chemical建筑和工业涂料颜料的全球商业营销经理。要了解更多关于Xfast Black和Sicopal Black太阳能热管理功能颜料，请访问www.sunchemical.com/solar-heat-management-pigments．Davis Koleas是GuardTop CoolSeal的可持续发展总监。欲知详情，请浏览https://guardtop.com/coolseal/．

参考文献