太空反射絕熱涂料.doc

太空反射絕熱涂料-太空絕熱瓷層 摘要 太空絕瓷層是一種高性能，高品質(zhì)的反射型隔熱涂料，該材料是由一些懸浮于惰性乳膠中的微小陶瓷顆粒構(gòu)成，由于它是一種取之于天然的化合物，所以無論是材料本身或是在使用中、以及使用后的廢物都不會(huì)對環(huán)境造成污染，是一種環(huán)保型水性功能涂料。關(guān)鍵詞 絕熱瓷層 性能 應(yīng)用與前景 1 概述 我國傳統(tǒng)的保溫材料是以提高氣相空隙率、降低導(dǎo)熱系數(shù)和傳導(dǎo)傳熱為主。纖維類保溫材料在使用環(huán)境中要使對流傳熱和輻射傳熱升高,必須有較厚的履層;型材類無機(jī)保溫材料要拼裝施工,存在接縫多、影響美觀、防水性差、使用壽命短等缺點(diǎn)。120世紀(jì)90年代,美國國家航空航天局(NASA)的科技人員為解決航天飛行器的傳熱控制問題而開發(fā)了一種太空絕熱瓷層(Therma-Cover),這種材料是由一些懸浮于惰性乳膠中的微小陶瓷顆粒構(gòu)成,主要表現(xiàn)為:高反射率、高輻射率、低導(dǎo)熱系數(shù)、低蓄熱系數(shù)等熱工性能,具有卓越的隔熱功能,但只要在被隔熱體的表面噴涂薄薄的一層(0.30.5mm)，就能達(dá)到良好的隔熱效果。2絕瓷層設(shè)計(jì)機(jī)理 任何物質(zhì)都具有反射或吸收一定波長的太陽光的性能。而太陽能絕大部分處于可見光和近紅外區(qū)，即 4001800nm范圍。在該波長范圍內(nèi)，制得的涂膜反射率越高，涂層的隔熱效果就越好。2因此通過在涂層中采用被譽(yù)為空間時(shí)代材料的極細(xì)中空陶瓷泡，由中空陶瓷泡多級組合排列制得的涂膜，首先反射太陽熱；同時(shí)在涂膜中形成導(dǎo)熱系數(shù)極低的氣相微孔層，由于微孔內(nèi)的空氣分子不能對流，也不能像一般靜止空氣中的空氣分子那樣進(jìn)行布朗運(yùn)動(dòng)，則可有效降低輻射傳熱和對流傳熱，從而阻隔熱量的傳遞。這樣通過強(qiáng)化反射太陽熱和對熱傳遞的顯著阻抗性，達(dá)到降低物體表面的熱平衡溫度。2.1幾種因素對隔熱特種涂料性能的影響32.2.1瓷粒的成份對隔熱性能的影響 研制太空隔熱特種涂料的關(guān)鍵在于含百分比較大的特種瓷粒,與普通瓷粒的結(jié)構(gòu)、成份不同。該特種瓷粒的制造主要是其成分的配比,即采用高度精選的原料和精確控制其化學(xué)成份,并按其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制制造方法進(jìn)行加工。 以下為特種瓷粒與普通瓷粒按同樣的比例配制成兩種涂料,并在同一條件下所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備及方法:250W紅外線燈源;1001000.5mm鋼板二塊,分別噴涂特種瓷配制的涂料與普通瓷配制的涂料;燈源距被照物距均為150mm,采用直接接觸式數(shù)字溫度儀,并等時(shí)間間隙記錄其不同樣板的溫度,對比結(jié)果見圖1。 從圖1可以看出,涂料中的瓷體因其成份的含量不同,涂料的隔熱效果有顯著區(qū)別,含有特種瓷粒的涂料隔熱效果明顯優(yōu)于含有普通瓷粒的涂料,溫差為14,說明涂料中的瓷體是影響涂料隔熱效果的主要因素之一。2.2.2瓷粒的細(xì)度對隔熱性能的影響 涂料中瓷粒細(xì)度對熱輻射性能有影響,瓷粒的細(xì)度不同,其光反射方向不一樣,表面吸收熱能的多少也就不同,瓷粒的粒度過大,會(huì)造成光在瓷粒之間循環(huán)反射,使表面因吸收熱能而導(dǎo)致溫度升高,同時(shí)其表面粗糙、不耐污,若涂刷達(dá)不到一定厚度,還將影響被保護(hù)的表面。將不同粒度的瓷粒按相同配方配比制成涂料,并噴涂在同樣大小的數(shù)塊測試板上進(jìn)行測試比較(實(shí)驗(yàn)設(shè)備及方法同圖1),其對比結(jié)果見圖2。 從圖2可以看出,瓷粒的粒度越大,表面溫度越高,理論上,瓷粒的粒度越小隔熱效果越好,但由于粒度越小,加工成本越高,且粒度250目與粒度200目表面溫度僅相差2。其粒度以200目效果為佳。2.2.3涂料厚度對隔熱性能的影響 由于涂料的瓷粒或顏料熱導(dǎo)率很低,但因它施工厚度相對較薄(0.3mm),隨熱輻射的時(shí)間增加,仍有部分熱量向內(nèi)(基體)傳熱。理論上,噴涂的厚度愈大,在單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)交w的熱量就愈少,隔熱效果愈好,但其成本卻成倍增加,由于該涂料主要通過遏制熱輻射,即通過反射熱輻射實(shí)現(xiàn)對熱傳遞控制。因此,若以高成本投入來控制少量的熱傳遞,其功能價(jià)格比就很低,同時(shí)造成資源的浪費(fèi)。圖3為噴涂不同厚度的涂料樣板測試比較結(jié)果(實(shí)驗(yàn)設(shè)備及方法同圖1)。 從圖3可知,厚度愈大,隔熱效果愈好,但厚度在0.30.5mm之間其隔熱效果基本接近,(D)隔熱效果最好,但其成本是(B)的三倍,可同一時(shí)間的溫度僅相差5。因此,從技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,油罐噴涂的施工厚度控制在0.3mm左右為佳。實(shí)踐亦表明,噴涂厚度控制在0.3mm左右,完全能達(dá)到要求。2.2.4涂料厚度對防腐蝕效果的影響 控制設(shè)備腐蝕的有效方法是對設(shè)備防腐。涂裝的厚度影響防腐蝕效果,涂料厚度越薄(小于0.1mm),防腐效果差,防腐壽命短(小于2年);涂料厚度越厚,但其成本卻成倍增加。實(shí)驗(yàn)表明:油罐噴涂的施工厚度控制在0.3mm,完全能達(dá)到防腐要求,防腐壽命10年。3太空反射隔熱涂料的性能43.1物理性能太空隔熱涂料物理性能見表1。3.2質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)依據(jù)GB/T9755-95和GB9153-88技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求對太空隔熱涂料檢定,其質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)見表2。4太空反射隔熱涂料的應(yīng)用4.1應(yīng)用方法 該材料是一種基于乳膠的隔熱瓷層。若使用得當(dāng)，它不僅能有效地絕熱，而且具有優(yōu)良的防潮、防腐蝕功能，它有極高的耐化學(xué)惰性，受環(huán)境影響小。主要應(yīng)用方法為:使用條件：可在任何干燥、清潔、無油漬的物體表面上使用，附著性為100%，附著力強(qiáng)，為了保證附著效果，必要時(shí)應(yīng)對物體表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)先處理。使用方法:可采用刷子，滾子或噴涂的方式施工。為了使該材料達(dá)到最佳效果，該材料應(yīng)很均勻地噴射于物體表面，建議用高壓氣噴涂設(shè)備進(jìn)行施工。產(chǎn)品顏色: 骨白色(Std)，根據(jù)需要可調(diào)色或用膠乳、氨基甲酸乙醋或環(huán)氧涂層涂被。表面清冼: 可用水和肥皂水來清洗涂層表面，潮濕時(shí)用水清洗，干時(shí)用肥皂水清洗。干燥時(shí)間: 在特定的環(huán)境中，每20nlil(0.5mm)需45分鐘破損修補(bǔ): 涂層表面出現(xiàn)破損，可用刷子局部修補(bǔ)或更換。應(yīng)用厚度: 在13一240mil(0.360一6.10mm)之間。根據(jù)不同的用途選擇不同的厚度.4.2主要應(yīng)用范圍. 太空絕瓷層具有卓越的品質(zhì)和廣泛的用途，已成功地在以下方面廣泛使用:管道系統(tǒng): 包括高、低溫管道、自來水管、輸油管、氧氣及氟利昂管道:空調(diào)送風(fēng)管道等的絕熱及防冷凝。設(shè)備及容器: 包括鍋爐、窯爐、化學(xué)設(shè)備、石油天然氣設(shè)備，石油化工設(shè)備，烘烤設(shè)備，加熱設(shè)備，冷凍設(shè)備，熱回收設(shè)備，治金與機(jī)械設(shè)備，電器設(shè)備，醫(yī)療設(shè)備，運(yùn)輸容器，蒸餾器，換熱器，油箱，油維，貯箱，危險(xiǎn)品容器，冷庫，冷藏車等的絕熱及防止冷凝。人員保護(hù): 用于機(jī)器設(shè)備或其他高/低溫場所的表面的絕熱，防止由于接觸到過高/低的溫度而產(chǎn)生的人員傷害。(如鍋爐外墻)。建筑上及其他: 在工業(yè)及民用建筑上;可作為隔熱保溫，防潮屋，車、船集裝箱及其它需要絕熱的場所上使用，并能有相當(dāng)?shù)姆栏g作用。 太空絕熱瓷層具有良好和附著性，施工簡便可在以下清潔、干操的表面使用.鋼、鑄鐵、鍍、鋁、玻璃纖維、銅、紡織物、不銹鋼、石頭、瀝青、聚氨醋、聚丙烯、泡沫、(海綿)、有機(jī)玻璃、紙、卡紙板、絕緣纖維板、鎂、塑料、石棉、木質(zhì)、纖維板、油漆表面等濕環(huán)境時(shí)其隔熱性能不會(huì)下降。4.3在國內(nèi)的示范應(yīng)用及效果 太空絕熱瓷層在國內(nèi)已在國防、工業(yè)、商業(yè)、儲(chǔ)運(yùn)和建筑等行業(yè)上大量應(yīng)用。以下僅舉幾個(gè)方面有代表性的應(yīng)用實(shí)例予以說明:鋼板糧倉:外圍護(hù)表面噴涂0.3一0.4mm，倉頂溫度最大下降21.6，并可防護(hù)環(huán)境水汽對倉體外圍護(hù)的影響，阻礙水汽冷凝現(xiàn)象的產(chǎn)生。丙烯球罐:外表面噴涂0.3一0.5mm，上部表面溫度下降近20，未出現(xiàn)溫度超過50的現(xiàn)象，減少降溫淋水并可對罐體外表面起一定的保護(hù)作用。樓房屋頂:表面噴涂0.4一0.6mm，在32的環(huán)境溫度下，屋頂溫度最大下降18.1，日照時(shí)段(10:00一17:00)平均下降巧.65，衰減倍數(shù)提高53.9%，延長時(shí)間增加19.7%，極大地減輕了太陽熱烘烤的感覺。管道與閥門:95伴熱水管道與閥門的外表面噴涂3一3.5mm表面溫度下降到56，用于捂摸表面與同溫度的管道比，灼熱的感覺明顯減輕。乳膠立罐:外表面噴涂0.4一0.5mm表面溫度下降近20，罐內(nèi)乳膠溫度波動(dòng)變化僅3，有效地減輕了輕組分的揮發(fā)。露天儀表箱:外表面噴涂0.4一0.5mm，表面溫度下降近20，未出現(xiàn)以前經(jīng)常發(fā)生的溫度超限報(bào)警的現(xiàn)象。罩式退火爐:外表面噴涂0.4一0.5mm，表面溫度從84