油罐專(zhuān)用隔熱反射涂料的研制研究

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摘要:選擇進(jìn)口空心玻璃微珠研制了一種薄層反光隔熱效果優(yōu)良、耐沾污性和耐候性良好的隔熱反射涂料，采用美軍軍標(biāo)對(duì)其性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)并與普通聚氨酯涂料進(jìn)行了比較，表明其效果明顯。

關(guān)鍵詞:油罐專(zhuān)用隔熱反射涂料  美軍軍標(biāo)  空心玻璃微珠  聚氨酯涂料樣板

    前言

    露天環(huán)境下，地面油罐由于陽(yáng)光曝曬，導(dǎo)致其表面和內(nèi)部溫度快速升高，其中大部分熱量集中于油界面表層，加快了油品的蒸發(fā)，造成“呼吸”損耗。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，節(jié)能和環(huán)保受到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。目前常用的隔熱方法有采用隔熱層、金屬鍍膜和水噴淋降溫。以玻璃棉、泡沫塑料組成的隔熱層，雖有一定的隔熱效果，但是一旦熱能傳入內(nèi)部，即使外部溫度降低，熱能還是困陷其中;在物體表面鍍一層金屬膜，其隔熱效果雖然顯著，但是工藝復(fù)雜，容易受到工作環(huán)境和基材的限制;為降低石油化工貯罐及管道等金屬表面的溫度，須經(jīng)常向上面淋水降溫，而噴 淋水管的內(nèi)外壁易銹蝕，循環(huán)水的污垢易長(zhǎng)藻、長(zhǎng)霉，影響生產(chǎn)環(huán)境。所以，研制開(kāi)發(fā)一種薄層反光隔熱效果優(yōu)良、耐沾污性和耐候性良好，并具有一定阻燃作用的 高效環(huán)保反射太陽(yáng)熱的保溫材料，對(duì)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，具有重要意義。

    1試驗(yàn)部分

    1.1試驗(yàn)材料

    BS962-60（三木）;分散潤(rùn)濕劑、流平劑、消泡劑、增稠劑（畢克）；金紅石型鈦白粉（龍蟒）;玻璃微珠（進(jìn)口）;聚氨酯脫水劑;N-3390（德國(guó)）。

    1.2儀器設(shè)備

    小型告訴分散機(jī);Brookfield黏度計(jì);電子天平;紅外線測(cè)溫儀等。

    1.3隔熱涂料的制備

    按表1、表2配方稱(chēng)取各種物料。

    A組分:在攪拌下依次加入1、2、3、4、5計(jì)量入罐高速攪拌6min，低速攪拌計(jì)量加入7、8，高速攪拌20min，研磨至細(xì)度合格，用9調(diào)漆，在低速攪拌下加入5，避免過(guò)高的轉(zhuǎn)速破壞玻璃微珠的空心結(jié)構(gòu)，使其失去隔熱反射能力，最后用10調(diào)整黏度，檢驗(yàn)合格后過(guò)濾、灌裝。

    B組分:將所有原料計(jì)量入罐，攪拌分散均勻，檢驗(yàn)合格后過(guò)濾、灌裝。

表1 白色隔熱反射面漆A組分

    1.4樣板制備

    按配比mA∶mB=4∶1將兩組分混合均勻后，熟化0.5h，將所制得的反射隔熱涂料噴涂在涂有底漆、中涂層的馬口鐵樣板上（雙組分環(huán)氧底漆二道60～80μm→改性環(huán)氧中涂一道30～50μm→隔熱反射面漆三道80～100μm），48h自然干燥。

    1.5性能測(cè)試

    由于我國(guó)目前隔熱反射涂料尚處于研發(fā)階段，本試驗(yàn)參照美軍軍標(biāo)中所規(guī)定的檢測(cè)方法(見(jiàn)圖1)。

圖1 測(cè)溫裝置示意圖

    測(cè)定步驟如下:將2塊噴涂聚氨酯黑漆的樣板平放在泡沫上，兩塊樣板相距5cm，位于燈泡的下方（由于隔熱涂料主要是將日光中的紅外光反射，因此試驗(yàn)選用紅外燈泡）。將2塊樣板在30min內(nèi)達(dá)到平衡溫度87.8℃。溫度達(dá)到平衡后，換上待測(cè)定的自制隔熱涂料（白色）樣板，聚氨酯白漆樣板，進(jìn)行隔熱效果比較。15min后溫度重新達(dá)到平衡后，記錄樣板溫度。將該數(shù)值與美軍軍標(biāo)所規(guī)定的溫度－反射率對(duì)應(yīng)值相比較，美軍軍標(biāo)所確定的樣板溫度－反射率對(duì)應(yīng)值為:反射率(%)/樣板溫度(℃):50/67.8，75/61.1

    2結(jié)果與討論

    2.1隔熱反射效果對(duì)比

    為了考察所制隔熱反射涂料的隔熱效果，將它與普通聚氨酯白漆進(jìn)行了比較，其結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 自制隔熱反射涂料與普通聚氨酯涂料的隔熱效果比較

由表3可看出，該隔熱涂料在15min內(nèi)可達(dá)到28℃以上的降溫，比普通聚氨酯涂料有更加優(yōu)越的隔熱反射功能，而且經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的照射也能有效地隔熱，樣板溫度持續(xù)穩(wěn)定未上升，隔熱效果明顯。

    2.2基料的選擇

    油罐用隔熱反射涂料主要由基料、功能性助劑和溶劑組成?；鲜峭磕ぷ钪饕?的組成部分?；系闹饕饔檬菍⑼苛现械钠渌煞逐そY(jié)成一整體，當(dāng)涂料固化后，附著在基材表面形成均勻、連續(xù)、堅(jiān)韌的保護(hù)膜層。它對(duì)涂料的黏結(jié)強(qiáng)度、干 性、耐水性和耐化學(xué)性、附著力起決定性作用。材料反射太陽(yáng)光的強(qiáng)弱主要用物質(zhì)的折光指數(shù)來(lái)表征，合成樹(shù)脂的折光指數(shù)為1.45～1.50，這意味著選擇不同的基料對(duì)涂層的太陽(yáng)熱反射效果不會(huì)有顯著的影響。因此制備耐候性要求較高的油罐用隔熱反射涂料時(shí)一般選擇透明度高、不含吸熱基團(tuán)、對(duì)可見(jiàn)光和近紅外光吸收較少的雙組分丙烯酸樹(shù)脂。

    2.3顏填涂的選擇

    入射在涂層上的太陽(yáng)輻射被吸收、透射或反射。由于存在顏填料，隔熱涂料一般不透明，其透射率近似為0，因此通過(guò)提高涂層的反射率使涂層表面對(duì)能量的吸收較少，可以使得涂層溫度上升的幅度降低。涂料中的顏填料主要以散射為主，顏填料的折射率越大，其散射太陽(yáng)光的能力越強(qiáng)。一些顏填料的折射率如表4。

表4 幾種典型顏填料的折射率數(shù)據(jù)

    由表4可看出鈦白粉的折射率較大，而且白色對(duì)光線產(chǎn)生散射作用最強(qiáng)，因此隔熱反射涂料以白色為主。

    2.4玻璃微珠對(duì)涂料反射隔熱性能的影響

    據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，采用“空心微珠”等功能性填料形成高效太陽(yáng)熱反射涂膜，具有很好的降溫隔熱作用。在隔熱涂料中添加適當(dāng)量的空心玻璃微珠，主要利用它的空氣層，產(chǎn)生良好的隔熱效果?？招奈⒅樘盍蠈?duì)近紅外光的反射率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通填料。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，普通填料的反射比只有約0.28，而玻璃微珠與陶瓷微珠的反射比接近，達(dá)到0.9，陶瓷微珠略高于玻璃微珠，但玻璃微珠的貯存穩(wěn)定性較好。所以，使用玻璃微珠是合適的選擇。

    3結(jié)語(yǔ)

    本工作以丙烯酸聚氨酯為基料，并加入鈦白粉、空心玻璃微珠、助劑制成的隔熱涂料，具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單和施工方便的優(yōu)點(diǎn)。自制的隔熱涂料能保持較長(zhǎng)時(shí)間隔熱效果，已被延慶石油集團(tuán)等單位的貯罐所廣泛使用，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，有廣闊的市場(chǎng)前景。