Pada masa kekurangan tenaga global dan pencemaran alam sekitar terus meningkat, permintaan untuk bahan-bahan penebat haba kecekapan tinggi dalam bidang perindustrian telah menjadi arahan teras inovasi teknologi . data menunjukkan bahawa dalam pautan pengangkutan minyak mentah yang tidak disebabkan oleh jumlah yang besar. Minyak mentah, merosot ketidakstabilan, dan juga mempengaruhi kualiti produk minyak . papan penebat bulu tradisional "sistem perlindungan galvanized" sistem perlindungan menghadapi pelbagai kesesakan teknikal: kekonduksian terma bulu batu meningkat dengan ketara selepas menyerap air, dan kesan penebat dikurangkan sehingga 40%; Pencemaran habuk mudah dijana semasa proses pembinaan, dan penggunaan jangka panjang akan menyebabkan kakisan di bawah lapisan penebat dan karat pada lapisan pelindung .
Kandungan
1. latar belakang teknikal dan kepentingan penyelidikan
2. proses penyediaan salutan dan reka bentuk formula
3. ujian prestasi dan sistem perlindungan sokongan
4. Senario aplikasi perindustrian dan analisis manfaat
5. Cabaran Teknikal dan Laluan Pembangunan Masa Depan
6. Kesimpulan
1. latar belakang teknikal dan kepentingan penyelidikan
Airgel adalah bahan berliang yang terdiri daripada lubang skala nano . struktur mesh spatial khasnya memberikan prestasi penebat haba yang sangat baik - kekonduksian terma adalah serendah 0.01-0.02 w/(m ・ k) Di dalam liang-liang itu terikat dengan berkesan, sambil menyekat laluan pengaliran haba pepejal, dengan itu mencapai "penebat haba tiga dimensi" kesan . penyelidikan pasukan Yuan Xuesong menunjukkan bahawa komposit nano-sio₂ udara dan sistem asid berasaskan air dapat menyediakan suatu perancangan yang tinggi dan asid-efisien yang berasaskan. Bidang petroleum, petrokimia, dan pemuliharaan tenaga bangunan .
2. proses penyediaan salutan dan reka bentuk formula
Salutan disediakan menggunakan proses "Proses Penyebaran-Synergistic" Proses . Bahan-bahan mentah teras termasuk: Emulsi Akrilik Air Wanhua, Sio₂ Airgel Sio. Microspheres . Langkah -langkah penyediaan khusus adalah seperti berikut:
Pertama, tambahkan ejen gandingan silane dan penyebaran pembasahan ke air deionisasi, perlahan-lahan menambah serbuk udara di bawah kelajuan berkelajuan rendah pada 500R/min, dan kemudian bersebelahan pada kelajuan tinggi 3000R/min untuk 30-50 untuk membentuk slurry seragam airgel di dalam air {4} aerogel dan pastikan penyebaran peringkat nano .
Kemudian, tambah emulsi akrilik dan air deionized ke buburan dalam perkadaran, kacau pada 800-1000 r/min untuk 10-15 minit untuk membentuk sistem koloid yang stabil . Akhir 700-900 r/min untuk 15-20 minit untuk mengelakkan pengisi daripada memecahkan dan menjejaskan prestasi penebat haba .
Parameter utama untuk pengoptimuman formula
Dalam pengoptimuman formula salutan Airgel, kandungan Airgel mempunyai kesan kritikal yang jelas . eksperimen menunjukkan bahawa apabila pecahan massa udara adalah 5%, kekonduksian terma dapat dikurangkan kepada 0. 042w/(m · k) Kesan . Walau bagaimanapun, apabila kandungan melebihi 7%, ia akan menyebabkan keretakan pengecutan, dan apabila ia melebihi 10%, struktur akan runtuh kerana salutan zarah udara yang tidak mencukupi, dan kekonduksian terma akan meningkat sebaliknya.
Dari segi pengisi fungsional, pengkompaunan mikrosfera kaca 1: 1 dan mikrosfera seramik mempunyai kesan yang sangat baik, dengan kekonduksian terma 045w/(m · k) Mikrosfera mengisi liang -liang untuk meningkatkan ketegangan struktur. Jika kaolin digunakan untuk menggantikan mikrosfera seramik, lekatan meningkat kepada 1.76MPa, tetapi disebabkan kekonduksian terma yang kuat, kekonduksian terma meningkat kepada 0.050W/(m · k), yang tidak kondusif untuk prestasi penebat terma.
Peraturan nisbah pigmen-ke-asas mempunyai kesan yang signifikan terhadap kualiti filem salutan . apabila nisbah pigmen-to-base adalah 0 . 64, salutan mempunyai kekonduksian terma terendah dan keadaan yang baik ({11}} Kurangkan, pengisi tidak dilindungi sepenuhnya, dan mikrokrak terbentuk, yang meningkatkan kekonduksian terma kepada 0.049W/(m · k) dan lekatan juga jatuh ke 0.93MPa. Oleh itu, keseimbangan munasabah pengisi dan nisbah lateks adalah kunci untuk mencapai penebat haba dan kestabilan struktur.
3. ujian prestasi dan sistem perlindungan sokongan
Analisis indeks prestasi pelbagai dimensi
Penebat haba dan sifat mekanikal:
- Ujian kekonduksian terma mengamalkan Hg/T 5182 standard . hasilnya menunjukkan bahawa kekonduksian terma salutan dengan formula yang dioptimumkan adalah 0 . 042W/(m ・ k), yang lebih baik daripada standard industri (kurang daripada atau sama dengan 0.05W/(m ・ k).
- Dalam ujian prestasi mekanikal, ujian lenturan salutan boleh mencapai 1mm (GB/T 6742), rintangan impak 40kg ・ cm (GB/T 1732), dan melekatkan lekatan 1 . 58MPA (GB/T 5210)
Sistem salutan yang sepadan (primer epoksi berasaskan air + lapisan penebat udara + topcoat akrilik berasaskan air) telah diuji dengan ketat:
- Rintangan asid (kaedah GB/T 9274 A) tidak ada kelainan selama 240 jam, dan rintangan alkali tidak melepuh atau menumpahkan selama 168 jam;
- Rintangan semburan garam (GB/T 1771) Selepas 240 jam, tidak ada karat di permukaan salutan;
- Rintangan kepada penuaan dipercepat buatan (GB/T 1865) selama 500 jam, dan prestasi tetap stabil .
Reka bentuk kolaboratif sistem sokongan anti-karat
Sistem sokongan mengamalkan "logik perlindungan tiga lapisan":
- Lapisan bawah primer epoksi berasaskan air mengandungi kumpulan epoksi aktif, yang boleh membentuk ikatan kimia dengan substrat logam, dengan lekatan lebih daripada 5MPa, sambil mengasingkan penembusan elektrolit;
- Lapisan penebat udara tengah mencapai halangan termal melalui struktur nanoporous, dan ciri -ciri berliangnya juga dapat menyerap sedikit media menghakis yang menyusup;
- Lapisan permukaan topcoat akrilik berasaskan air mempunyai kumpulan hidrofobik, yang boleh menghalang sumber kakisan luaran seperti semburan hujan dan garam, dan mempunyai pemantulan cahaya lebih daripada 80%, mengurangkan penuaan salutan .
4. Senario aplikasi perindustrian dan analisis manfaat
Selepas salutan digunakan pada saluran paip minyak di medan minyak, suhu permukaan saluran paip dikekalkan melebihi 25 darjah pada suhu ambien -10 darjah, iaitu 15 darjah lebih tinggi daripada lapisan penebat bulu batuan tradisi 500, 000 tan, 3,200 tan bahan api boleh disimpan setiap tahun, bersamaan dengan kos penjimatan tenaga kira -kira 1 . 8 juta yuan.
Dalam tangki penyimpanan minyak mentah 50, 000, penggunaan salutan udara menyelesaikan dua masalah teknikal utama: pertama, turun naik suhu minyak dalam tangki dikawal pada ± 2 darjah melalui penebat yang cekap untuk mencegah minyak mentah daripada menguatkan kerana suhu rendah; Kedua, sistem salutan sokongan mengurangkan kadar kakisan dinding dalam tangki penyimpanan dari 0 . 12mm/tahun hingga 0.03mm/tahun, memanjangkan kitaran penyelenggaraan hingga lebih dari 5 tahun, dan mengurangkan kos penyelenggaraan tunggal sebanyak 60%.
Analisis dua dimensi manfaat alam sekitar dan ekonomi
Salutan berasaskan air Airgel mempunyai ciri-ciri hijau dan mesra alam yang signifikan . berbanding dengan pelapis berasaskan pelarut tradisional, mereka tidak mengandungi bahan-bahan yang berbahaya seperti benzena dan formaldehid, dan pelepasan VOC hampir sifar {{3} Pencemar udara dalam industri salutan "(gb 37824-2019), mencerminkan keramahan alam sekitar yang baik .
Dari perspektif ekonomi, salutan udara menunjukkan kelebihan kos yang kukuh sepanjang kitaran hidup mereka . walaupun pelaburan awal sedikit lebih tinggi (180 yuan/㎡), kerana ketahanannya yang kukuh dan hanya satu pembinaan, ditambah dengan penjimatan tenaga tahunan kira -kira 25 yuan/ Nisbah input-output 1: 1 . 67, yang lebih baik daripada kos penggantian dan penyelenggaraan sistem bulu batu tradisional.
5. Cabaran Teknikal dan Laluan Pembangunan Masa Depan
Perindustrian salutan Airgel menghadapi dua kesesakan utama: satu adalah kos yang tinggi, yang disebabkan oleh pelaburan yang besar dalam peralatan pengeringan superkritikal dan pergantungan pada bahan mentah sumber silikon yang diimport; Yang lain adalah penyesuaian pembinaan yang lemah . penyemburan tradisional dengan mudah boleh merosakkan struktur udara, dan terdapat masalah ketebalan yang tidak rata dalam pembinaan bahagian berbentuk khas .
Arah pembangunan masa depan memberi tumpuan kepada penemuan teknologi dan inovasi aplikasi . di satu pihak, promosi teknologi pengeringan tekanan atmosfera dan penggantian sumber silikon berasaskan bio dijangka mengurangkan kos lebih daripada 70%; Sebaliknya, pengembangan fungsi menjadi kunci, seperti cantuman polimer termosensitif untuk membina lapisan kawalan suhu pintar, yang boleh menyesuaikan porositi mengikut perubahan suhu dan meningkatkan kecekapan pelesapan haba; Pada masa yang sama, salutan penyembuhan diri melepaskan ejen pembaikan melalui mikrokapsul untuk mencapai pembaikan retak automatik dan meningkatkan hayat perkhidmatan dan kebolehpercayaan . laluan inovatif ini menyediakan penyelesaian yang sesuai untuk promosi besar-besaran salutan udara .
6. Kesimpulan
Salutan penebat haba berasaskan air berasaskan air telah memecahkan sempadan prestasi bahan-bahan penebat haba tradisional melalui kombinasi inovatif nanomaterials dan polimer berasaskan air . kekonduksian terma 0 . 042W/(m ・ k) Penebat haba - gabungan yang kuat dan sukar ", dan sistem perlindungan sokongan menyelesaikan masalah kakisan dalam bidang perindustrian . yang didorong oleh matlamat" karbon dwi ", teknologi ini bukan sahaja menyediakan penyelesaian praktikal untuk penjimatan tenaga dan pengurangan kos untuk industri petrok, Teknologi penyediaan tekanan dan pengubahsuaian fungsi, salutan udara dijangka membuka ruang aplikasi yang lebih luas dalam bidang pemuliharaan tenaga bangunan, peralatan tenaga baru, dan lain -lain, dan menjadi salah satu bahan utama yang menyokong revolusi tenaga.