0 前言
目前，全球都在追求低碳生活，人们对节能减排越加重视。建筑能耗在人类整个能源消耗中所占比例一般在30%～40%[1]。隔热涂料是近年发展起来的一种新型功能型涂料，用于建筑物的表面可降低建筑物内部温度，减少由于空调配备等引起的能源消耗中国机械网okmao.com。
基于其在节能方面的优点，隔热涂料近几年在建筑领域应用日益广泛。目前，市场上的隔热涂料根据隔热机理的不同主要分为3 类[2]：阻隔型隔热涂料、反射型隔热涂料、辐射型隔热涂料。随着技术的日新月异，隔热涂料正在向高效、薄层、隔热、防水等一体化方向发展。薄层隔热涂料是集反射、辐射与空心微珠阻隔传热于一体的新型隔热保温涂料，在建筑行业的应用已越来越广泛。
评价薄层隔热涂料隔热效果的指标，除了国家标准中规定的太阳光反射比和半球发射率外，评价阻隔性传热效果好坏的导热系数也非常重要。导热系数是衡量材料导热性能高低的技术指标，导热系数越小，材料的绝热性能越好。材料导热系数测试方法主要有稳态法和非稳态法。目前实验室中普遍采用稳态法测量绝热材料的导热系数[3]。
关于隔热涂料导热系数的测试，GB/T 17371—2008《硅酸盐复合隔热涂料》规定采用GB/T 10294—2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》的测试方法。防护热板法是稳态测量的一种，根据被测试件的数量可分为单平板法和双平板法。
双平板法测定导热系数的相对误差在4%以内，重复性误差一般小于1%，温度范围很广，测量结果稳定可靠[4]。稳态双防护热板法测量绝热材料的导热系数，为了保证测量结果的稳定性和准确性，需将被测材料制成一定厚度的标准试板[5]。但涂料属于液态、无定形产品，由于其附着力有限，不能一次性制得一定厚度的试板，只能采取少量、多次涂刷的制板方法。
这种制样方法周期会非常长。而且，经过多次、反复成膜后所得的试板很容易出现厚度不均匀现象；同时涂膜试板在达到一定厚度时表面容易出现裂纹，这都会严重影响到测试结果的准确性。基于直接测试方法的制样缺点，我们尝试采用间接方式来实现对隔热涂料导热系数的测试。
将一薄层的隔热涂料附着在一种主材的两表面形成复合材料，在经典的传热理论基础之上，对附着涂层的导热系数进行推导，基于复合材料和主材导热系数的可简单准确测出，便可计算得出附着涂层的导热系数，本文暂将其称为间接测试法。
1 间接测试方法的理论推导
设附着层涂料的导热系数为λ0，热、冷表面附着涂层的厚度分别为δ1、δ2 （ δ=δ1+δ2），中间主体材料的导热数为λ，厚度为h-δ，截面积为S。当系统处于稳定导热时，设热、冷两附着涂层表面温度分别为T1、T2，中间主材热、冷接触面的温度分别为T11、T22。由传热学和流体力学的原理可知：对一维稳态导热，由于温度变化是连续的，所以热传导是连续的，热流密度q 等于恒量[6-7]。根据傅立叶定律得到双平板法测量导热系数的数学公式：
在实际应用中，如已知主材的导热系数λ，要测某一种附着涂层的导热系数λ0，可用导热系数测定仪测出复合材料的导热系数λ′，由式（3）间接得到被测附着涂层材料的导热系数λ0。为了验证间接测试方法的准确性，我们将进行试验验证。
2 试验测试及分析
2.1 间接测试方法
分别选择导热系数为0.1382 W/（m·K）的硅酸铝棉板[8]和导热系数为0.0656 W/（m·K）的膨胀珍珠岩板[9]作为主材，薄层隔热涂料作为附着涂层。采用双平板法对复合材料的导热系数进行测试。
2.1.1 测试程序
（1） 在硅酸铝棉板和膨胀珍珠岩板的上下表面各涂覆1层1 mm 厚的薄层隔热涂料，制得150 mm×150 mm×17 mm 涂料与硅酸铝棉的复合板及涂料与膨胀珍珠岩的复合板，每组复合板各2 块，在GB 9278—1988 规定的条件下养护7 d。每个试样分别沿四周测量共4 个点的厚度，取其平均值；
（2）设定热板和冷板温度，温度差为10 ℃；
（3）试样按要求安装完毕后开始控温，经过一定的时间，冷、热板的温度不发生变化，即温度达到平衡后，开始采集数据。
2.1.2 测试结果
硅酸铝棉复合板试板导热系数的测试结果见表1，2 种试板导热系数的对比见表2。
表1 硅酸铝棉复合板的导热系数的测试结果
由表2 可以发现，采用硅酸铝棉板和膨胀珍珠岩板作为绝热主材时，所测得隔热涂料的导热系数非常接近，偏差很小。
2.2 直接测试方法
将薄层隔热涂料制成2 块150 mm×150 mm×15 mm 厚的涂膜试板，直接用于导热系数的测试，测试10 次的平均值为0.0866 W/（m·K），具体的测试结果见表3。
2.3 热线法测试
为验证试验的准确性，再将同批次的薄层隔热涂料在相同温度下采用热线法进行检测，测试的结果为0.0822W/（m·K）。
2.4 讨论分析
几种导热系数测试方法的结果对比见表4。
由表4 可以看出，间接测试方法与直接测试方法、热线法测试结果的相对误差分别为3%和2%，误差较小，测试结果具有很好的一致性。
间接测试方法克服了直接法制样周期长、制出的试板厚度不均匀等缺陷。
在间接测试方法中，主材表面的附着涂层厚度很薄，制样过程简单，只需1～2 次的涂刷即可得到所需涂膜厚度，而且涂层的厚度均匀性也很容易控制。同时，这种测试方法也比较符合实际，薄层隔热涂料在实际应用中也是附着在其它绝热材料表面，涂层厚度也很薄。
相关研究也表明，隔热涂料涂膜的厚度一般为1.5 mm 时隔热效果最好[10]，超过此厚度隔热效果没有明显变化。结合前面其它方法的测试结果可以看出，间接测试方法的偏差较小，能够真实反映隔热涂料的导热系数。因此，采用间接测试方法测定薄层隔热涂料导热系数是可行的。但是，间接法是在两材料间整齐紧密接触下得到的，在实际应用中，可能会由于接触的参差不齐而有所浮动，这就给测试结果带来一定的误差。
3 薄层隔热涂料导热系数测量不确定度的评定
本次评定考虑的不确定度来源和评定方法[11]见表5。
合成不确定度：uc （ λ）=0.0012则扩展不确定度：取置信概率为95%时，包含因子kc=2U95=kc×uc=2×0.0012≈0.002 W/（m·K）测量不确定度的报告：薄层隔热涂料导热系数为（0.084±0.002）W/（m·K），k=2。
4 结论
间接测试法测定薄层隔热涂料的导热系数，制样方法简单、周期短，涂层的厚度均匀，无表面裂纹等缺陷。验证试验证明，间接试验法测试结果准确，为隔热涂料及其它制样比较复杂的绝热材料的导热系数测定提出了新的途径。稳态防护双平板法测试薄层隔热涂料导热系数的测量不确定度结果为U=0.002 W/（m·K），k=2。