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汽车隔热涂料的种类、特性与研发进展

嘉峪检测网 2024-12-22 09:59

导读:本文将简要介绍汽车隔热涂料的分类,并浅析其行业展望。

隔热涂料目前已在建筑、仓储等领域实现了较为成熟的应用,常见的隔热涂料包括反射型隔热涂料、辐射型隔热涂料、阻隔型隔热涂料等。而汽车长时间处于密闭状态,常年经受着日晒、高温、冰冻、雨雪等严苛的户外条件,加上现代生活节奏的加快以及人们对出行舒适度和车辆节能要求的提升,汽车内部温度的控制已然成为了行业的焦点。汽车隔热涂料的发展正日益受到关注,本文将简要介绍汽车隔热涂料的分类,并浅析其行业展望。

 

一、汽车隔热涂料应用现状

 

1. 汽车钣金隔热涂料

车身钣金作为金属结构,导热性强,因此做好钣金的隔热工作是首要考虑的。在汽车钣金隔热涂料的应用方面,国内主要采用的是在钣金内侧喷涂聚氨酯泡沫、石膏棉等保温材料来实现隔热。早在1976年,我国技术人员就使用珍珠岩、蛭石和石棉的混合物作为隔热材料,显著提升了隔热性能。近年来,研究人员开发出了多种用于汽车外表面的水性隔热漆和面烤漆,其近红外反射比最高可达86%,显示出优秀的热反射性能。

 

总体来说,传统的汽车钣金隔热工艺还处于以阻断型隔热涂料为主的阶段,通常还会加入阻燃和隔声材料,制成一种多功能的综合涂料。这种隔热方式工艺简单、成本低廉,但由于涂层喷涂较厚,不适用于汽车外表面喷涂,这就导致钣金中热量的传导无法被完全阻隔。因此,应在汽车外表面采用反射型和辐射型隔热涂料,在车内采用阻隔型隔热材料,但对这种方式的研究还仅仅处于试验阶段,在达到量产使用阶段之前,还有许多难题需要攻克。

 

2. 汽车玻璃隔热涂料

汽车玻璃能为车内提供充足的光线和良好的驾驶视线,也成为了热量随光照进入车内的主要途径之一。如今,不少车辆的玻璃面积越做越大,有些甚至达到了车身外表面1/3。因此,如何从玻璃层面遏制热量进入车内,无疑成为解决汽车玻璃隔热问题的主要突破口。

 

针对这一问题,目前主要的研究方向为贴膜、镀膜和喷涂透明隔热涂料。贴膜方法在汽车玻璃隔热方面的应用最为成熟、使用最为广泛;但由于要同时保障良好的驾驶视线,大部分贴膜的隔热率最多只能达到30%左右。镀膜方法采用的是透明导电膜,运用膜层中自由电子的导电特性,使其与电磁辐射相互作用,常用于车窗外层与内层玻璃之间;但受限于相关材料工艺技术尚不成熟,在汽车领域的实践未大面积普及。

 

对于喷涂透明隔热涂料,国内目前重点集中于成膜物的改性、涂料配方的调整、填料的选择等方面,对红外反射率等隔热性能研究较少。近年兴起的纳米透明隔热涂料为研发提供了一条新的思路,纳米材料的加入可赋予涂膜更强的性能。例如,纳米锡锑氧化物 (ATO) 、纳米铟锡氧化物 (ITO) 具备较高的红外反射率、可见光透过率、紫外吸收率,非常适合应用于玻璃的隔热涂层,也为汽车玻璃隔热涂料的研发提供了创新思路。

 

3. 汽车内饰隔热涂料

由于汽车内饰件在设计上往往追求材料的质感,常使用皮质、木质等材料来使其更显高档;同时车内往往避免镜面反光材料给司机造成视线干扰,因此汽车内饰件常采用有一定吸光功能或者光线漫反射功能的材料,这就会造成射入车内的光线所带来的能量会全部转化为热能残留在车辆内部,尤其是以深色为主色的内饰部分,热量吸收效果更强。

 

若能在内饰件上喷涂隔热涂料,甚至以隔热涂料代替传统的内饰涂料,将会给车辆内饰带来一定的降温效果。有研究发现,在炎热的夏季,将含有ITO的隔热涂层喷涂在汽车塑料仪表板表面,与普通塑料仪表板相比,温度至少能够降低15 ℃。然而,目前国内外在汽车内饰隔热方面并未做太多深入研究。隔热涂料在内饰材料上的附着力强度、材料本身的防水性、耐磨性与耐腐蚀性、内饰表面材料的触感效果,以及内饰在视觉上给人带来的心理感受等,都是汽车内饰隔热涂料在研发时需要考虑的要素。

 

二、汽车隔热涂料行业展望

 

1. 国家标准与行业规范将日益完善

当前,国内对于隔热涂料的标准体系还不够健全,尤其缺乏针对汽车领域的具体规定。现有的GB/T 12546—2007《汽车隔热通风试验方法》仅提出了宽泛的要求,主要关注的是空调系统在高温环境下的舒适性表现,而未对隔热性能进行详细量化。

 

为了提高产品质量并规范市场秩序,未来汽车行业需要建立健全相关标准,明确整车隔热系数的要求,并规范测试方法。例如,可以引入可见光透射比、红外线及紫外线阻隔率的具体指标,并根据不同的参数分级评价隔热效果。这样的标准不仅有助于指导制造商选择合适的隔热涂料,也能为消费者提供更清晰的产品信息,促进市场的健康发展。

 

2. 新材料的研发应用将加大投入

隔热涂料的效果直接依赖于所使用的材料特性。从早期的珍珠棉与石棉到后来的空心微珠、过渡金属氧化物等,再到近年来兴起的纳米ATO、纳米ITO等反射型材料,每一次材料的进步都带来了隔热性能的显著提升。然而,现有的一些高效隔热材料由于成本高昂、生产工艺复杂或耐久性不足等原因,尚未得到广泛应用。

 

因此,未来的研究重点应该放在降低生产成本、简化制造工艺以及增强材料的长期稳定性和耐用性上。比如,气凝胶作为一种超轻质且具有极佳隔热性能的新材料,正逐渐成为研究热点;它由二氧化硅或其他物质构成,内部充满空气孔隙,能够有效阻挡热量传递。此外,研究人员也在探索光和热反射领域的新突破,旨在开发出既透明又具备高反射率的新型隔热涂层,适用于汽车玻璃等需要保持良好视线的地方。这些新材料的成功研发将为汽车工业带来更加高效的隔热解决方案。

 

3. 市场与产业格局将逐步变革

尽管市场上已有多种类型的汽车隔热涂料可供选择,但其中不少产品仍处于概念验证阶段,距离大规模生产和实际应用还有一定距离。目前,汽车隔热产品中最普遍使用的还是玻璃隔热贴膜,因其制作简单、耐久性强且价格合理而受到欢迎。但是,随着人们对车内温度控制要求的提高和技术的发展,更高性能的隔热涂料涂装必然会逐步取代传统的解决方案。

 

以前文提到的纳米材料为例,它们具有独特的理化性质,在隔热涂料中表现出优异的性能。然而,要实现纳米材料的大规模应用,必须解决一系列问题,比如颜填料分散均匀度低、储存稳定性差、黏度不易调控等。通过优化合成工艺条件及相关设备的设计,可以有效改善这些问题,从而加快创新型材料的市场化步伐。同时,加强国际合作和技术交流也有助于推动新技术在全球范围内的传播和应用。

 

随着国家政策的支持和社会环保意识的增强,汽车隔热涂料将迎来前所未有的发展机遇。通过不断完善标准体系、积极研发新材料以及加速产业化进程,我们期待未来会有更多先进、环保且经济实惠的隔热涂料应用于汽车制造业,为人们提供更加舒适的驾乘体验。

 

参考文献:王凯, 汽车测试报告, 2023, (16): 83-85.

来源:Internet

关键词: 汽车隔热涂料

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