油罐專用隔熱反射涂料的研制研究

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摘要:選擇進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，采用美軍軍標對其性能進行了評價并與普通聚氨酯涂料進行了比較，表明其效果明顯。

關鍵詞:油罐專用隔熱反射涂料  美軍軍標  空心玻璃微珠  聚氨酯涂料樣板

    前言

    露天環(huán)境下，地面油罐由于陽光曝曬，導致其表面和內部溫度快速升高，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。隨著國民經濟和現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，節(jié)能和環(huán)保受到了人們越來越多的關注。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，須經常向上面淋水降溫，而噴 淋水管的內外壁易銹蝕，循環(huán)水的污垢易長藻、長霉，影響生產環(huán)境。所以，研制開發(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)保反射太陽熱的保溫材料，對節(jié)約能源、保護環(huán)境，具有重要意義。

    1試驗部分

    1.1試驗材料

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

    1.2儀器設備

    小型告訴分散機;Brookfield黏度計;電子天平;紅外線測溫儀等。

    1.3隔熱涂料的制備

    按表1、表2配方稱取各種物料。

    A組分:在攪拌下依次加入1、2、3、4、5計量入罐高速攪拌6min，低速攪拌計量加入7、8，高速攪拌20min，研磨至細度合格，用9調漆，在低速攪拌下加入5，避免過高的轉速破壞玻璃微珠的空心結構，使其失去隔熱反射能力，最后用10調整黏度，檢驗合格后過濾、灌裝。

    B組分:將所有原料計量入罐，攪拌分散均勻，檢驗合格后過濾、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性能測試

    由于我國目前隔熱反射涂料尚處于研發(fā)階段，本試驗參照美軍軍標中所規(guī)定的檢測方法(見圖1)。

圖1 測溫裝置示意圖

    測定步驟如下: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，因此試驗選用紅外燈泡）。將2塊樣板在30min內達到平衡溫度87.8℃。溫度達到平衡后，換上待測定的自制隔熱涂料（白色）樣板，聚氨酯白漆樣板，進行隔熱效果比較。15min后溫度重新達到平衡后，記錄樣板溫度。將該數值與美軍軍標所規(guī)定的溫度－反射率對應值相比較，美軍軍標所確定的樣板溫度－反射率對應值為:反射率(%)/樣板溫度(℃):50/67.8，75/61.1

    2結果與討論

    2.1隔熱反射效果對比

    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行了比較，其結果見表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內可達到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，而且經過長時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。基料的主要作用是將涂料中的其他成分黏結成一整體，當涂料固化后，附著在基材表面形成均勻、連續(xù)、堅韌的保護膜層。它對涂料的黏結強度、干 性、耐水性和耐化學性、附著力起決定性作用。材料反射太陽光的強弱主要用物質的折光指數來表征，合成樹脂的折光指數為1.45～1.50，這意味著選擇不同的基料對涂層的太陽熱反射效果不會有顯著的影響。因此制備耐候性要求較高的油罐用隔熱反射涂料時一般選擇透明度高、不含吸熱基團、對可見光和近紅外光吸收較少的雙組分丙烯酸樹脂。

    2.3顏填涂的選擇

    入射在涂層上的太陽輻射被吸收、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，因此通過提高涂層的反射率使涂層表面對能量的吸收較少，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，其散射太陽光的能力越強。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據

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

    2.4玻璃微珠對涂料反射隔熱性能的影響

    據文獻報道，采用“空心微珠”等功能性填料形成高效太陽熱反射涂膜，具有很好的降溫隔熱作用。在隔熱涂料中添加適當量的空心玻璃微珠，主要利用它的空氣層，產生良好的隔熱效果?？招奈⒅樘盍蠈t外光的反射率遠遠高于普通填料。通過試驗發(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結語

    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，具有生產工藝簡單和施工方便的優(yōu)點。自制的隔熱涂料能保持較長時間隔熱效果，已被延慶石油集團等單位的貯罐所廣泛使用，具有較好的經濟效益和社會效益，有廣闊的市場前景。