À un moment où les pénuries d'énergie mondiales et la pollution de l'environnement continuent de s'intensifier, la demande de matériaux d'isolation thermique à haute efficacité dans le domaine industriel est devenue la direction principale de l'innovation technologique . montre que dans le lien de transport de la pipeline d'huile brut unique Détériore la fluidité et affecte même la qualité des produits pétroliers . Le système de protection de protection de protection Galvanisé traditionnel "Board de laine de roche + la couche de protection galvanisée" fait face à de multiples goulots d'étranglement techniques: la conductivité thermique de la laine de roche augmente considérablement après l'absorption de l'eau, et l'effet d'isolation est réduit jusqu'à 40%; La pollution par la poussière est facilement générée pendant le processus de construction, et l'utilisation à long terme entraînera une corrosion sous la couche d'isolation et la rouille sur la couche de protection .
Contenu
1. Contexte technique et signification de la recherche
2. Processus de préparation du revêtement et conception de formule
3. Test de performances et système de protection de soutien
4. Scénarios d'application industrielle et analyse des avantages
5. Défis techniques et chemins de développement futurs
6. Conclusion
1. Contexte technique et signification de la recherche
Airgel est un matériau poreux composé de trous nano-échelle . Sa structure spéciale de maillage spatial lui donne d'excellentes performances d'isolation thermique - la conductivité thermique est aussi faible que 0.01-0.02 avec (m ・ k), qui n'est que 1/3 de la laine rocheuse traditionnelle . dans cette structure, dans la structure, dans les murs en pores, une surface refuse Pores est effectivement lié, tout en bloquant le chemin solide de la conduction de la chaleur, réalisant ainsi un "effet d'isolation thermique en trois dimensions" . La recherche de l'équipe de Yuan Xuesong montre que le composite de Nano-Sio₂ Airgel et du système acide acide à base d'eau peut préparer un nouveau type de revêtement avec une piste de perfection pétrole, pétrochimie et conservation de l'énergie de construction .
2. Processus de préparation du revêtement et conception de formule
Le revêtement est préparé à l'aide du processus de «composé synergique de dispersion gradué» . Les matières premières de base comprennent: l'émulsion acrylique A, la poudre de SIO₂ Airgel de la technologie Shenzhen Zhongning, la préparation des micross et les micro-bases en verre creux de 3 m et la préparation spécifique de la Huijingya Les étapes sont les suivantes:
Tout d'abord, ajoutez l'agent de couplage de silane et le dispersant de mouillage à l'eau déionisée, ajouter lentement la poudre d'aérogel sous une agitation à basse vitesse à 500r / min, puis se disperser à une vitesse élevée de 3000r / min pour 30-50 Dispersion des nano-niveaux .
Ensuite, ajoutez une émulsion acrylique et de l'eau déionisée à la suspension en proportion, remuer à 800-1000} r / min pendant 10-15} pour former un système colloïdal stable . Enfin, les microsphères en verre creuse, les microsphosphères en céramique et les autres remplisseurs fonctionnaires sont ajoutés, et le mélange est disséminé à une faible vitesse de {3} RE 15-20 minutes pour empêcher les charges de se casser et d'affecter les performances d'isolation thermique .
Paramètres clés pour l'optimisation des formules
Dans l'optimisation de la formule de revêtement aérogel, la teneur en airgel a un effet critique évident . les expériences montrent que lorsque la fraction de masse de l'aérogel est de 5%, la conductivité thermique peut être réduite à 0 . 042W / (M · k), et la différence de température thermique de 5 mm à 80 mm est 30 degrés, ce qui est le meilleur effet {{} Lorsque le contenu dépasse 7%, il provoquera un rétrécissement et lorsqu'il dépasse 10%, la structure s'effondrera en raison d'un revêtement insuffisant des particules d'aérogel, et la conductivité thermique augmentera à la place.
En termes de charges fonctionnelles, le composé 1: 1 des microsphères en verre et des microsphères en céramique a un excellent effet, avec une conductivité thermique de 0 . 045w / (m · k) et une adhésion de 1 . 56MPA . microsphoshes de verre fournit une handicap thermique par la structure de la réinstallation interne, tandis que des microsphases de cercons, tandis que des microsphosres de cercons, tandis que des microsphases de cercons interne, tandis que des microsphosres de cercons, tandis que des microsphosres de cercons, tandis que des microsphères de la cérémonie interne, tandis que des microsphases de cercons, tandis que les microsphases de cerclé Remplissez les pores pour améliorer l'étanchéité de la structure. Si le kaolin est utilisé pour remplacer les microsphères en céramique, l'adhésion est augmentée à 1,76 MPa, mais en raison de sa forte conductivité thermique, la conductivité thermique augmente à 0,050W / (M · K), ce qui n'est pas propice aux performances d'isolation thermique.
La régulation du rapport pigment / base a un impact significatif sur la qualité du film du revêtement . lorsque le rapport pigment / base est de 0 . 64, le revêtement a la conductivité thermique la plus basse et la bonne adhésion (1 .} 58MPA) . Cependant, quand il est augmenté pour 0,90, la teneur en retard, la tentte, la tentte, la tentte, la tentte, la tentte, la tentte, la tentte, la tentte, la tentte, la tentte, la tentte, la tentte, la contenu diminuent, la tentte, la tentte, la tentte, la tentte, la tentte, la tent Le remplissage n'est pas entièrement couvert et les microfissures sont formées, ce qui augmente la conductivité thermique à 0,049W / (M · K) et l'adhésion tombe également à 0,93 MPa. Par conséquent, un équilibre raisonnable du rapport de remplissage et de latex est la clé pour atteindre l'isolation thermique et la stabilité structurelle.
3. Test de performances et système de protection de soutien
Analyse d'index de performance multidimensionnelle
Isolation thermique et propriétés mécaniques:
- Le test de conductivité thermique adopte Hg / T 5182 Standard . Les résultats montrent que la conductivité thermique du revêtement avec une formule optimisée est 0 . 042w / (m ・ k), ce qui est mieux que la norme de l'industrie (inférieure ou égale à 0,05W / (M ・ K)).
- Dans le test de performance mécanique, le test de flexion du revêtement peut atteindre 1 mm (GB / T 6742), une résistance à l'impact 40kg ・ cm (GB / T 1732) et l'adhésion de tir 1 . 58MPA (GB / T 5210), qui dépassent toutes les indicateurs de revêtement d'assurance thermique conventionnels.
Le système de revêtement correspondant (amorce époxy à base d'eau + couche d'isolation aérogel + couche de finition acrylique à base d'eau) a été rigoureusement testée:
- La résistance à l'acide (méthode GB / T 9274 a) n'est pas une anomalie pendant 240 heures, et la résistance aux alcalins n'est pas une vandise ni une perte pendant 168 heures;
- Résistance au spray salin (GB / T 1771) Après 240 heures, il n'y a pas de rouille sur la surface du revêtement;
- Résistance au vieillissement accéléré artificiel (GB / T 1865) pendant 500 heures, et les performances restent stables .
Conception collaborative du système de support anti-corrosion
Le système de support adopte la "logique de protection à trois couches":
- La couche inférieure de l'amorce époxy à base d'eau contient des groupes époxy actifs, qui peuvent former des liaisons chimiques avec le substrat métallique, avec une adhérence de plus de 5MPA, tout en isolant la pénétration des électrolytes;
- La couche d'isolation de l'aérogel moyen atteint une barrière thermique par structure nanoporeuse, et ses caractéristiques poreuses peuvent également absorber une petite quantité de milieux corrosifs infiltrés;
- La couche de surface de la couche de finition acrylique à base d'eau a des groupes hydrophobes, qui peuvent bloquer les sources de corrosion externes telles que la pluie et le spray salin, et a une réflectivité légère de plus de 80%, réduisant le vieillissement du revêtement .
4. Scénarios d'application industrielle et analyse des avantages
After the coating was applied to an oil pipeline in an oil field, the surface temperature of the pipeline was maintained above 25℃at an ambient temperature of -10℃, which was 15℃higher than the traditional rock wool insulation layer, the crude oil viscosity was reduced by 30%, and the pumping energy consumption was reduced by 22%. Based on an annual oil output of 500,000 Des tonnes, 3 200 tonnes de carburant peuvent être économisées chaque année, équivalent à un coût d'économie d'énergie d'environ 1 . 8 millions de yuans.
Dans un réservoir de stockage de pétrole brut 50, 000, l'application de revêtement aérogel résout deux problèmes techniques majeurs: premièrement, la fluctuation de la température de l'huile dans le réservoir est contrôlée à ± 2 degrés par isolation efficace pour empêcher l'huile brute de se solidifier en raison de la faible température; Deuxièmement, le système de revêtement de support réduit le taux de corrosion de la paroi intérieure du réservoir de stockage de 0 . 12 mm / an à 0,03 mm / an, prolongeant le cycle de maintenance à plus de 5 ans et réduisant le coût d'un seul entretien de 60%.
Analyse des deux dimensions des avantages environnementaux et économiques
Les revêtements à base d'eau aérogel ont des caractéristiques importantes et respectueuses de l'environnement . par rapport aux revêtements traditionnels à base de solvants, ils ne contiennent pas de substances nocives telles que le benzène et le formaldéhyde, et les émissions de COV sont presque nulles . dans une demande de base en pépie, répondant aux exigences de la réduction de la qualité de la qualité de la qualité de la qualité de la qualité de la qualité de la qualité de la qualité de la qualité de l'air par 92%, des exigences du processus national pour les salons de la forme de la qualité de l'air dans les salons de la PORCLAGE AIRES DE POLLUTS AI Dans l'industrie du revêtement "(gb 37824-2019), reflétant une bonne convivialité environnementale .
D'un point de vue économique, les revêtements aérogel présentent de solides avantages de coûts tout au long de leur cycle de vie . bien que l'investissement initial soit légèrement plus élevé (180 yuans / ㎡), en raison de sa forte durabilité et d'une seule construction, plus des économies d'énergie annuelles d'environ 25 yuans / ㎡ et des coûts de maintenance de 15 yuans / ㎡, 50 yuan / ㎡ Cycle, avec un rapport entrée-sortie de 1: 1 . 67, ce qui est meilleur que les coûts de remplacement et de maintenance des systèmes de laine de roche traditionnels.
5. Défis techniques et chemins de développement futurs
L'industrialisation des revêtements Airgel fait face à deux étranglements majeurs: l'un est le coût élevé, qui est principalement dû à l'investissement important dans l'équipement de séchage supercritique et à la dépendance à l'égard des matières premières de source de silicium importées; L'autre est la mauvaise adaptabilité de la construction . La pulvérisation traditionnelle peut facilement endommager la structure de l'aérogel, et il y a un problème d'épaisseur inégale dans la construction de pièces de forme spéciale .
La direction future de développement se concentre sur les percées technologiques et l'innovation des applications .. D'un autre côté, l'expansion fonctionnelle devient la clé, telle que la greffe de polymères thermosensibles pour construire des revêtements de contrôle de la température intelligents, qui peuvent ajuster la porosité en fonction des changements de température et améliorer l'efficacité de la dissipation de la chaleur; Dans le même temps, le revêtement d'auto-guérison libère des agents de réparation à travers des microcapsules pour réaliser une réparation automatique des fissures et améliorer la vie et la fiabilité des services . Ces chemins innovants fournissent des solutions possibles pour la promotion à grande échelle des revêtements aérogel .
6. Conclusion
Les revêtements d'isolation thermique à base d'eau aérogél ont franchi les limites de performance des matériaux d'isolation thermique traditionnels grâce à la combinaison innovante de nanomatériaux et de polymères à base d'eau . sa conductivité thermique de 0 . 042W / (M ・ K) et de l'adhésion de la performance de " Strong et difficile combinaison ", et le système de protection de support résout le problème de corrosion dans le domaine industriel . entraîné par l'objectif" double carbone ", cette technologie fournit non seulement une solution pratique pour l'économie d'énergie et la réduction des coûts pour l'industrie pétrochimique, mais favorise également le développement de matériaux d'isolation thermique vers la recherche sur la pression verte et l'intelligence {11} La modification, les revêtements Airgel devraient ouvrir un espace d'application plus large dans les domaines de la conservation de l'énergie du bâtiment, de nouveaux équipements énergétiques, etc., et deviennent l'un des matériaux clés soutenant la révolution de l'énergie.