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燃料白白损失?隔热保温涂料帮你“锁住”热量!
2020年10月26日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:238
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随着社会的发展和低碳环保的要求,节能降耗已成为能源应用和科学研究中的重大问题。但在高温蒸汽管道、输油管道、高温工件、建筑物等场合,高温热量的散失往往很难避免,不仅燃料白白被浪费,而且这些流失的热量还容易烫伤人,影响生产。

显然,放任这些能量流失并不是一个明智的选择。因此,如果想防住高温热物体散发更多的散热,可在高温物体表面上涂刷“隔热保温涂料”。它们在干燥固化后会形成具有一定强度和韧性的隔热保温涂层,可以有效地抑制热量损失,且所需费用较普通保温材料便宜。

隔热保温涂料的分类

目前隔热保温涂料有以下几种分类,根据骨料和填料的不同,隔热保温涂料分为:复合硅酸盐保温涂料、陶瓷隔热保温涂料、空心玻珠保温涂料、金属型铝矾土保温涂料等。按不同的加工工艺可分为加热型、常温非加热型和干粉型。按照其隔热机理可分为:阻隔型隔热保温涂料、反射型隔热保温涂料和辐射型隔热保温涂料。

一、按材料分类

1.复合硅酸盐隔热保温涂料

复合硅酸盐保温涂料以海泡石、膨胀珍珠岩和膨胀蛭石等为骨料,以硅藻土、钛白粉、云母等为颜填料,加入增强纤维及适量的固化剂,通过一定的工艺而制成。所用的胶粘剂也由单种水玻璃胶逐渐变为水玻璃与硅溶胶、水泥和石膏等复合胶粘剂。还可根据性能要求及应用特点来加入各种助剂。经过球磨、机械打浆、分散、搅拌等工艺研制隔热保温涂料,该涂料具有容重小、防火阻燃、导热系数小、干燥时间短及干燥收缩率小等特点。目前复合硅酸盐保温涂料在石油化工、建筑外墙、造纸造船以及电子机械等行业已经得到了广泛地应用。

2.陶瓷保温涂料

陶瓷保温涂料由基料、陶瓷微珠、固化剂及各种助剂制备而成。这种涂料最大的优点就是耐高温性能好,还有很高的热反射性及优异的辐射性能和热阻隔性能,对于高温设备和管道设备能保持大部分的热量不流失。而且具有优异的隔热保温效果和高温化学稳定性和耐腐蚀性,尤其是经济节能。目前陶瓷保温涂料被广泛地应用于高温设备、建筑外墙和船舶造纸等行业。

陶瓷空心微珠的SEM图

陶瓷微珠主要成分是SiO2Al2O3,经过1400℃高温烧制分选而成,直径在5~1000微米之间,其直径越大,空心率越高,反之则越小。这种空心微珠是一种松散、流动性好的粉体材料,外观为灰白色,具有良好的阻燃性、电绝缘性,其密度小,吸油率低,并且强度高。由于其性能稳定,耐候性好,并且价格低廉,因此得到了广泛应用。

3.空心玻珠保温涂料

空心玻珠保温涂料是以空心玻璃微珠为轻质骨料而制备的保温涂料。空心玻璃微珠的直径很小,具有许多其它骨料无法超越的优异特性,如抗压及拉伸强度高、耐高温、电绝缘性及绝热性好、导热系数小和干燥收缩率小等,也被誉为“空间时代材料”。这种涂料已经广泛地应用于石油化工及建筑业中,为一种很有前景的保温涂料新品种。

空心玻璃微珠SEM图

此外,空心玻璃微珠还具有质量轻、高分散、流动性好、既耐水(吸水率低)、耐腐蚀等特性,因此在涂料中引入空心玻璃微珠不仅能提高涂料的保温绝热性能,而且还能使涂料具有质轻的特点。

4.金属型铝矾土保温涂料

金属型铝矾土保温涂料是以铝矾土为骨料而研制的保温涂料。其具有较高的耐热性、耐化学稳定性、耐老化性能和耐热冲击性能等特点,广泛地应用于金属型铸件(铸铁、铸钢等)的生产过程。高葛等成功制备了一种金属型铝矾土保温涂料,该涂料能够减少对金属型铸件的热冲击,延长了铸件的使用寿命,还能提高铸件表面的光亮度与光滑度,起到美观的作用。

二、按隔热原理分类

热传递主要是通过导热、对流和辐射三种途径来实现的,隔热保温涂料的热导率就是由这三种方式的综合效应决定的,可分为阻隔型、反射型和辐射型三类。

涂层的热传递途径

1.阻隔型隔热涂料

阻隔型隔热涂料是一种具有低热导率和高阻抗的被动式涂料。这种涂料的隔热机理较为简单,主要是选取具有低热导率的材料作为隔热骨料或在涂膜中引入空气(热导率极低),以密度小、气孔率高等特点的无机矿物为功能性填料,然后选取耐候性好、成膜性好的基料粘结剂经工艺加工制成一种膏状涂料,涂敷于设备表面,固化形成具有一定厚度的隔热保温层来获得良好的隔热效果。涂料中各组分导热系数的大小对涂料隔热性能的好坏起着决定性的作。

2.反射型隔热涂料

辐射到地球上的太阳辐射能的波长主要分布在0.25~2.5μm波段,在可见光区和近红外光区0.4~2.5μm波段具有高的反射比。在该波长范围内,反射率越高,隔热效果就越好回。对于长期受到太阳照射的物体表面,可以采用反射隔热方式进行隔热保温。

反射型隔热涂料主要以空心微珠、铝粉、钛白粉、ZnO等具有反射性的骨料或填料为粉料,通过胶粘剂而紧密粘结制备成涂膜达到隔热效果。借助这些材料内部封闭的孔隙结构,可促使进入涂层内部的热量发生二次反射和散射,经过反复的反射和散射后,绝大部分的热量都会被阻隔于涂层以外。在反射型隔热涂料中,基料与颜填料的折射率的差值对涂料的隔热性能有直接的影响。同时,颜填料的粒径大小、尺寸分布、颗粒形状及用量等方面都会对反射率造成较大的影响。

城市建筑隔热常用反射型隔热涂料

3.辐射型隔热涂料

物质的分子吸收光子,进行能量转化,促使分子的振动、转动能量发生改变,使晶格、键团不断地振动产生碰撞,使分子能态级产生从高到低的热发射,这便将吸收的部分能量以红外辐射的方式发散到外部空间,从而降低物质内部的温度。因此,辐射型隔热涂料的机理就是将材料已吸收的热量转化为热反射电磁波辐射到大气中。阻隔型、反射型隔热涂料只能减缓热量传递的速度,而辐射型隔热涂料能够将已经吸收的热量以电磁波的形式发射出去,不至于困顿其中。通常所用的颜填料为具有高热发射率的金属氧化物,Fe2O3CuO的尖晶石型物质。

隔热保温涂料的应用

隔热保温涂料具有高效、隔热、节能环保、使用方便及良好的经济效应等特点,其功能性已跨越众多领域。如在石油化工行业,其应用于储罐、油罐、油库、管道、裂解设备、海洋钻井平台等;在建筑行业应用于外墙保温系统、内墙装饰环保系统、玻璃等;在汽车行业应用于汽车车身、内部部件、车窗玻璃、排气管、发动机部件等;在其他行业也有应用,如应用在加热炉、蒸汽管道、锅炉、热交换器、烟囱烟道等。

极速5分快三兵器工业第五九研究所在热反射隔热涂料中添加了彩色陶瓷空心微珠,研制出了多种颜色的高太阳反射比的涂料,这种涂料尤其适合在建筑物外表面使用,同时也能满足高温工业设施的节能需求,具有广泛的应用前景。

资料来源:

隔热保温涂料的研究发展及应用,姚梦佳,李春福,何俊波,罗平亚,侯宇。

金属表面隔热保温陶瓷涂料的研究,孙宇。

隔热保温涂料的制备与性能研究,方媛。

粉体圈NANA整理

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