保溫涂料可以有效提高設備和管道的節(jié)能效果，降低能耗，在石化行業(yè)具有良好的應用前景。本文介紹了絕緣機構，性能和反射，輻射和阻擋絕緣涂層的存在的問題。特別是，鑒于隔熱涂料的耐腐蝕性不足的問題，主要介紹兼具防腐和隔熱功能的防腐隔熱綜合涂料。最后，對保溫涂料的未來發(fā)展方向進行了展望。關鍵字：涂層；保溫防腐石化管道的前言在石化行業(yè)中，每年因管道散熱而損失的能量約占總能耗的三分之一，石化管道的腐蝕也為其生產(chǎn)和運營帶來了許多麻煩。

安全隱患。因此，防腐蝕和絕緣對石化工業(yè)非常重要。目前，國內(nèi)的煉油和化工企業(yè)通常使用傳統(tǒng)的多孔巖棉和硅酸鋁卷氈來絕緣設備和管道。一般絕緣層的厚度可達100?200mm，施工工藝復雜，成本高；絕緣層還掩蓋了設備和管道的損壞，使石化公司難以規(guī)避常規(guī)生產(chǎn)風險和安全隱患。同時，彎頭，三通，閥門等異型件的絕緣層結構復雜，界面多，施工難度大。這些零件經(jīng)常裸露，這是設備與管道絕緣的薄弱環(huán)節(jié)。特別是，傳統(tǒng)的多孔熱絕緣材料通常不具有耐腐蝕性，腐蝕的因素可以容易地連接，并存儲在其孔隙，成為用于熱傳導，這不僅大大降低了設備和管道的絕熱效率的介質(zhì)，而且還縮短整個絕緣系統(tǒng)的使用壽命。近年來開發(fā)的隔熱涂料是一種新型的功能性涂料，旨在減少傳熱機制中基材中的熱量傳遞。與傳統(tǒng)的絕緣材料，熱絕緣涂層相比溫度效果極佳，幾毫米的厚度即可達到傳統(tǒng)絕緣層100?200 mm的絕緣效果；因此，易于發(fā)現(xiàn)設備和管道的損壞，并且大大降低了系統(tǒng)的維護難度和維護成本。

另外，涂層施工工藝簡單，可以完全覆蓋橢圓，三通，閥門等異型件，有效減少了管道的散熱。特別是通過合理選擇成膜材料和優(yōu)化配方，該涂料還具有較高的防滲和防腐功能，有效避免了腐蝕因素滲透到涂料中，大大減少了涂料的使用。設備和保溫系統(tǒng)的腐蝕率。改善他們的使用壽命。隔熱涂料為石化行業(yè)的節(jié)能減排和延長管道壽命提供了新的策略。本文總結了隔熱涂料的研究進展，并展望了其發(fā)展趨勢。 1隔熱涂料在隔熱涂料領域，涂料的隔熱性能主要是通過增加涂料的熱輻射反射程度，提高涂料的熱輻射發(fā)射率以及減慢涂料的熱傳導來實現(xiàn)的。涂層。 。根據(jù)隔熱機理的不同，可分為反射隔熱涂料，輻射隔熱涂料和阻隔型隔熱涂料三種。 1.1反射隔熱涂料反射隔熱涂料旨在為系統(tǒng)增加熱量和輻射（太陽輻射，紅外輻射等），以防止設備和建筑物吸收太陽輻射。油漆的效果（圖1）。顏料和填料是確保反射隔熱涂層對太陽輻射具有高反射率的關鍵。通常，涂層越輕，其對太陽輻射的反射率越高。因此，常規(guī)的反射隔熱涂層主要是白色的，并且它們通常使用具有較高白度的TiO 2和ZnO作為顏料。這種類型的涂層對太陽輻射的反射率可以高達80％或更高，有些涂層甚至可以達到95％。因此，在夏天，對反光隔板進行了粉刷。涂有油漆的建筑物的外墻溫度比普通建筑物要小得多，僅比環(huán)境溫度略高，這大大降低了建筑物的冷卻負荷，并大大節(jié)省了電力消耗。在石油化學工業(yè)中，反射絕緣涂料廣泛用于石油儲罐的絕緣。它可以有效地防止因儲罐溫度過高而引起的安全隱患，并提高儲罐區(qū)域的可用存儲量。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們更傾向于使用彩色涂料。

因此，對非淺色反射型隔熱涂料進行了廣泛的研究。主要研究思想是太陽輻射能主要集中在近紅外區(qū)域，制備僅對紅外輻射具有高反射率的彩色顏料填料，使涂料吸收可見光，同時反射熱能，呈現(xiàn)出豐富的色彩。高。用于隔熱的紅外輻射。目前，鉍，銅酞菁和偶氮的有機顏料，以及鉻，鎘和稀土的無機顏料具有良好的紅外光反射能力。然而，有機顏料在耐紫外線性和耐熱性方面常常不足，而鉻和鎘無機顏料具有重金屬污染的問題。僅稀土無機顏料具有良好的綜合性能，但顏料和填料的制備工藝困難，原料成本高。因此，彩色反射隔熱涂料需要進一步研究。在涂層耐久性方面，由于反射隔熱涂層主要用于反射太陽輻射，因此該涂層的成膜樹脂主要由耐紫外線老化性優(yōu)異的聚合物如丙烯酸樹脂或含氟化合物組成。樹脂。丙烯酸樹脂具有優(yōu)異的耐紫外線老化性，因為其分子結構中不包含苯環(huán)或雙鍵等結構。而且，烯烴單體是多種多樣的，并且涂層保持良好的耐候性，并且其性能可以根據(jù)單體進行調(diào)節(jié)，并且可以適用于不同的環(huán)境。含氟樹脂的C-F鍵的鍵能高達485.6 kJ / mol，分子結構穩(wěn)定，且在其分子中在鏈中，每個C-C鍵均被F原子的螺旋三維陣列緊密圍繞。這種結構可保護其免受紫外線侵害，并具有出色的耐候性。此外，C-F鍵還使涂膜表面堅硬且耐磨；表面能低，手感光滑，耐污性好，易用水沖洗；涂膜也具有防霉性等。優(yōu)點。然而，反射隔熱涂層僅是反射熱輻射的材料，并且不妨礙其他兩種熱傳遞方法向基板的熱傳遞。因此，不可能對高溫傳熱介質(zhì)（例如高溫輸油管道和工業(yè)鍋爐）進行隔熱，而僅僅是應用于設施和建筑物外墻的隔熱涂層。另外，普通的反射絕緣涂層的耐腐蝕性差。在重度腐蝕環(huán)境中，有必要通過涂覆重度防腐蝕涂層來防止基材腐蝕。顯然，進一步提高涂層的耐蝕性，實現(xiàn)涂層的防腐與隔熱一體化具有良好的發(fā)展前景。 1.2輻射型隔熱涂料輻射型隔熱涂料是一種以散發(fā)的熱輻射形式主動減少基材熱傳遞的涂料。通過添加可有效向涂層系統(tǒng)散發(fā)熱輻射的顏料填料，或?qū)⑦@些材料直接燒結到陶瓷涂層中，可實現(xiàn)此目的。當涂層吸收熱量時，它可以以一定波長的紅外輻射將熱量散發(fā)回環(huán)境中，從而達到隔熱和降溫的效果（圖2）。輻射型填料主要包括SiC，堇青石（主要由Mg2Al4Si5O18組成；可以包含Na，K，Ca，F(xiàn)e，Mn等元素），過渡金屬氧化物（例如MnO2，Cr2O3，CoO，CuO）等。吸收熱量。之后，通過分子振動和旋轉(zhuǎn)能，晶格和鍵基不斷碰撞，吸收的熱量重新散發(fā)回環(huán)境中。輻射絕緣與反射絕緣涂料相比絕緣涂層具有“主動冷卻”的特性。也就是說，在傳熱過程中，反射隔熱涂層只會減慢傳熱速度。當熱量緩慢通過涂層時，內(nèi)部空間溫度升高；此時，即使降低涂層的外部溫度，也只能將熱能截留在其中。輻射隔熱涂層能夠以熱輻射的形式散發(fā)熱量，從而促進室內(nèi)外的相同冷卻速率。而且，填料的熱穩(wěn)定性良好，因此輻射型隔熱涂層對溫度的適應性強。它不僅可以在常溫環(huán)境下用于建筑和石化儲罐的絕熱，而且可以在高溫環(huán)境下對高溫石化管道和鍋爐進行隔熱。但是，根據(jù)影響材料輻射輻射的Ste-fan-Boltzmann定律，輻射填料的總輻射功率與絕對溫度的四次方成正比。在常溫環(huán)境下，填充劑的輻射功率較低，但是在高溫環(huán)境下，只要溫度變化很小，物體的輻射功率就會發(fā)生很大變化。此外，根據(jù)普朗克輻射定律，根據(jù)普朗克輻射定律，溫度越高，涂層的熱發(fā)射率越高，并且隔熱效果越好。因此，輻射型隔熱涂料現(xiàn)在在高溫環(huán)境中得到更廣泛的使用。尤其是當用于高溫石油化工管道，鍋爐等的絕熱時，由于涂層可以將熱量散發(fā)回設備內(nèi)部，因此它起到了絕熱的作用，并且還對管道的“二次加熱”產(chǎn)生了影響。設施。提高能源利用率。目前，大量的輻射隔熱涂層在高溫下的輻射發(fā)射率已經(jīng)達到85％以上，一些過渡金屬氧化物體系涂層（如Fe2O3-MnO2-CoO-CuO）該體系和NiO-Cr2O3-SiC體系的輻射發(fā)射率可達到95％，隔熱效果極好。此外，該涂層可以有效地提高高溫設備的能量利用率，通常高達5％至10％，大大縮短了加熱時間，減少了設備內(nèi)部的溫差，并提高了設備的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。產(chǎn)品。另外，輻射隔熱涂層的優(yōu)異的隔熱效果也可以在基材上提供良好的保護效果。用輻射隔熱涂料保護高溫設備后，設備的使用壽命大大降低，使用壽命可延長1至4倍；對于電加熱元件，使用壽命可以延長50％到70％，并且大大減少了維護。周期減少了維護成本。特別地，隨著輻射型隔熱涂層的改進，可以大大提高涂層的耐久性，進一步提高涂層的防護效果，并延長設備的使用壽命。如果通過燒結涂覆技術將稀土硅酸鹽涂覆在SiC表面上，則可以有效地克服傳統(tǒng)的SiC基涂層在高溫下容易被氧化并且紅外發(fā)射率降低的問題。通過混合輻射型材料的成分，摻雜稀土元素或?qū)⑤椛湫筒牧系牧綔p小到納米水平，涂層可以形成致密的晶體結構，并且涂層的耐熱沖擊性顯著。本發(fā)明的隔熱涂料可以有效承受高強度高溫熱沖擊，并可以防止由于在使用過程中涂料的熱膨脹系數(shù)不匹配而導致的破裂和脫落。目前，輻射型隔熱涂料主要以陶瓷涂料為基礎，該涂料需要燒結成型，施工工藝復雜。陶瓷涂層是一種脆性材料，由于涂層的脆性，其斷裂功通常僅為300J / m 2左右。涂層的失效是主要的失效模式。更重要的是，溫度對涂層有重大影響。在室溫至400℃的環(huán)境中，涂層的輻射效率不足。隔熱效果不好；但是當使用溫度高于1000℃時，涂層的耐熱性不足，影響晶體結構，并且涂層的輻射效率也大大降低。因此，在應用過程中仍然有一定的局限性。 1.3隔熱涂層隔熱涂層是一種旨在減少涂層內(nèi)部熱量傳遞的涂層。它基于以下原理：空氣中的熱傳導率遠小于固體材料中的熱傳導率。將低密度，高孔隙率和低導熱性的功能性填料（例如中空玻璃微球，膨脹的珍珠粉，硅氣凝膠等）摻入涂料體系中，以降低涂料的導熱性，從而實現(xiàn)隔熱。涂層的目的（圖3）。當環(huán)境中的熱通過傳導，輻射和對流傳遞到基板的表面時，從表面到基板內(nèi)部的熱傳遞主要通過導熱來實現(xiàn)。阻隔型隔熱涂料通過向涂料體系中添加高孔隙率填料，迫使熱量通過涂料孔隙中的空氣，大大降低了涂料的導熱性。如果阻擋型填料的孔徑足夠小（小至納米級），則其內(nèi)部的空氣分子不能被對流，也不能像普通的靜止空氣中那樣進行熱運動。這樣的孔實際上等于真空狀態(tài)。阻隔填料的熱導率甚至可以低于普通空氣（例如硅氣凝膠，纖維氣凝膠等）的熱導率。將上述顏料和填料添加到涂料體系中，涂料將具有出色的隔熱性能。顯然，阻隔型隔熱涂層的隔熱機理適用于任何需要隔熱的環(huán)境。目前，它在常溫和高溫環(huán)境中都有相應的應用。在石化行業(yè)中，根據(jù)涂層服務的環(huán)境溫度，通常可以將其分為“低溫”工作條件（常溫至200°C）和高溫工作條件（200?500°C）隔熱涂層。在“低溫”條件下使用的阻隔型隔熱涂料的設計相對簡單，只要將阻隔填料有效地分散在合適的基質(zhì)樹脂中，就可以成功制備它們。目前，已經(jīng)成功地開發(fā)了許多阻隔型絕熱涂料并相應地進行了應用。在涂料的隔熱性能方面，近年來新型隔熱填料的應用大大提高了涂料的隔熱性能。例如，硅氣凝膠的熱導率明顯小于其他傳統(tǒng)的中空絕熱填料，甚至可以低至0.013 W /（m·K）。空心反射絕緣隔熱填料（如空心TiO2和TiO2涂覆的空心玻璃微球）的成功制備，也使該涂層兼具了阻隔和反射隔熱涂層兩種類型的優(yōu)點。阻隔型隔熱涂料在“低溫”條件下的研究和應用已經(jīng)相對成熟，但是如何進一步降低涂料的導熱系數(shù)，如何提高涂料的整體性能，如何制備環(huán)保涂料等。 。對于高溫應用，基體材料的耐熱性是關鍵問題。自1980年代以來，無機硅酸鹽涂料已經(jīng)普及。它們是水泥基無機涂料，其膨脹珍珠巖為骨料。顯然，盡管該涂層除耐熱性外還可以滿足高溫條件的要求，但其附著力和耐蝕性比基于有機材料的要小得多。相反，地質(zhì)聚合物作為新型的高性能無機材料，具有類似聚合物的鍵合結構。該材料保持了無機材料的優(yōu)異耐熱性，并且大大提高了其附著力和耐腐蝕性。改善。以地聚合物為基礎，新型無機阻隔型防腐保溫涂料的制備具有良好的發(fā)展前景。就有機材料而言，硅樹脂是具有優(yōu)異耐熱性的典型有機材料。目前，它用于制備高溫工作絕緣涂料。一個重要的方向。通常，它可以在300?400°C的溫度下很好地工作，但是有機硅樹脂往往與基材的粘合性較差。在較高溫度條件下，硅樹脂用作基材。隔熱涂料需要進一步開發(fā)。 2防腐蝕隔熱集成涂層反射隔熱涂層僅是一種反射熱輻射的材料。它不能阻礙其他兩種傳熱方法向基板的傳熱，因此它不能直接隔離高溫傳熱介質(zhì)。輻射型隔熱涂料在高溫環(huán)境下具有較高的隔熱效率，但在其他溫度范圍內(nèi)隔熱效果不佳，在涂層性能和成膜方面仍存在一些問題。相反，阻隔型隔熱涂層在任何溫度下均提供良好的隔熱效果。這種涂料可以根據(jù)不同的工作條件滿足儲罐，管道，鍋爐等設施的保溫要求，具有良好的發(fā)展前景。但是，在石油化學工業(yè)中，除了熱量的損失對煉油和化工企業(yè)造成嚴重的經(jīng)濟損失和安全隱患外，還需要解決設備和管道的腐蝕問題。普通的反射型，輻射型和阻隔型隔熱涂料的耐腐蝕性通常不足，并且在苛刻的腐蝕環(huán)境（如煉油廠）中，涂料的使用壽命很差。因此，在阻隔型隔熱涂料的基礎上，進一步提高了涂料的耐蝕性，防腐隔熱一體化涂料具有良好的經(jīng)濟效益和開發(fā)價值。目前，以丙烯酸樹脂為基質(zhì)樹脂的阻隔型隔熱涂料具有良好的抗紫外線老化性和耐候性，通常僅用于建筑物外墻的隔熱。但是，在重度腐蝕環(huán)境中，此類涂料也需要與重型涂料結合使用。環(huán)氧樹脂具有出色的耐腐蝕性和附著力，其隔熱涂層作為基體樹脂可用于惡劣的環(huán)境。但上述兩種類型的涂層的耐熱性通常不足，并且難以滿足石化工業(yè)中“低溫”工作條件（常溫至200℃）的要求。因此，基于以上研究，針對石化行業(yè)的“低溫”工作條件，華南理工大學為石化行業(yè)制備了無溶劑防腐隔熱復合涂料TI-200。該涂料使用兼具耐熱性和耐腐蝕性的縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂作為基質(zhì)樹脂，并與隔熱性優(yōu)異的中空玻璃微球和耐蝕性優(yōu)異的玻璃鱗片復合。結果表明，該涂層的熱導率可低至0.136 W /（m·K）。現(xiàn)場模擬實驗表明，溫度為180°C的石化管道只需要刷4毫米厚的TI-200，管外溫度可以降低到80°C，涂層具有良好的絕緣性能。此外，涂層可以在200℃下長時間保持穩(wěn)定，而不會變色，開裂，剝離，剝離等（圖4）。另外，該涂料的VOCs僅為51.5g / L，且該涂料具有優(yōu)異的機械性能和耐腐蝕性，能有效抵抗酸，堿，鹽等腐蝕，符合石化行業(yè)標準SH / T3022-2011《石油化工》設備和管道油漆防腐保護設計規(guī)范環(huán)氧中間漆的技術要求（表1）表1 TI-200的涂料性能涂料對于常規(guī)耐高溫硅酮涂料的粘附性問題，環(huán)氧樹脂的耐蝕性不足和耐熱性不足樹脂，有機硅改性的環(huán)氧樹脂用作基體樹脂，結合有機硅樹脂和環(huán)氧樹脂的優(yōu)點，具有良好的耐熱性，耐腐蝕性和附著力，所得涂層可在200-400°C穩(wěn)定存在，并具有良好的涂層性能，耐蝕性和隔熱性能，此外，還具有低溫熔體n玻璃粉混入涂層中。溫度過高時，低溫會使玻璃熔化玻璃粉末逐漸熔化并與環(huán)氧改性的硅樹脂的Si-O-Si主鏈相互作用，形成新的耐高溫硅化物層（圖5）。也就是說，涂層經(jīng)歷了“二次成膜”過程，這進一步確保了其在400°C以上的各種條件下的性能（圖6）。最終的涂層在高達500°C的溫度下仍具有良好的耐久性，并且涂層的熱導率低至0.138 W /（m·K）。涂層性能符合HG / T3362-2003標準（表2）的要求，有效解決了石油化工管道在高溫條件下的防腐和保溫問題。表2 TI-500的涂層性能3結論與傳統(tǒng)的隔熱材料相比，隔熱涂層具有高效，簡便，安全，成本低的特點，在石油化工行業(yè)具有良好的應用前景。 （1）反射隔熱涂料對熱輻射具有高反射率，可以有效防止建筑物吸收太陽輻射。它們已被廣泛用于建筑物外墻的隔熱。在石油化工儲罐等重度腐蝕環(huán)境中，反射型隔熱涂料與重型防腐涂料相匹配，可使涂料體系兼具防腐和隔熱性能。然而，反射性隔熱涂層僅是反射熱輻射的材料，并且它不能阻礙其他兩種熱傳遞模式向基板的熱傳遞，因此高溫熱傳遞介質(zhì)不能被直接絕緣。 （2）輻射型隔熱涂料通過散發(fā)熱輻射來主動減少基材表面的熱傳導，在高溫環(huán)境下具有較高的隔熱效率，適用于高溫石化管道，鍋爐等的隔熱。設備。通常基于陶瓷涂料的輻射型隔熱涂料具有出色的熱穩(wěn)定性，并且在高溫環(huán)境下，它們對基材具有良好的保護作用。但是，在其他溫度段中的其他隔熱效果以及陶瓷涂層的脆性限制了它們的應用。 （3）屏障型絕緣該涂層可以直接阻擋基材表面上的熱傳導，并且可以在任何溫度下發(fā)揮良好的隔熱效果。在石化行業(yè)中，根據(jù)不同的工作條件，阻隔型隔熱涂料可以滿足儲罐，管道，鍋爐等設施的隔熱要求。 （4）但是，當前的絕熱涂層的耐腐蝕性不足，并且在重腐蝕環(huán)境中涂層壽命不好。在阻隔型隔熱涂料的基礎上開發(fā)的防腐隔熱一體化涂料，不僅可以有效減少熱量損失，而且可以大大減慢基材的腐蝕速度，具有良好的經(jīng)濟效益和發(fā)展前景。值。

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