At a time when global energy shortages and environmental pollution continue to intensify, the demand for high-efficiency thermal insulation materials in the industrial field has become the core direction of technological innovation. Data shows that in the crude oil pipeline transportation link alone, the energy loss caused by heat dissipation accounts for about 1/3 of the total energy consumption each year, which not only causes huge energy waste, but also increases the viscosity of crude Olje, poslabša fluidnost in celo vpliva na kakovost oljnih izdelkov . Tradicionalna "izolacijska plošča" skalna volna + pocinkana zaščitna plast "zaščitni sistem se sooča z več tehničnimi ozkimi grli: toplotna prevodnost kamnske volne se po absorpciji vode znatno poveča, učinek izolacije pa se zmanjša za 40%; Onesnaževanje prahu se zlahka ustvari med gradbenim postopkom, dolgotrajna uporaba pa bo povzročila korozijo pod izolacijskim slojem in rje na zaščitni plasti .
Zadovoljstvo
1. Tehnično ozadje in pomen raziskovanja
2. postopek priprave na prevleko in oblikovanje formule
3. Sistem za testiranje in podporni zaščitni sistem uspešnosti
4. scenariji industrijske aplikacije in analiza koristi
5. Tehnični izzivi in prihodnje razvojne poti
6. Sklep
1. Tehnično ozadje in pomen raziskovanja
Aerogel is a porous material composed of nano-scale holes. Its special spatial mesh structure gives it excellent thermal insulation performance - the thermal conductivity is as low as 0.01-0.02W/(m・K), which is only 1/3 of traditional rock wool. In this structure, countless pore walls form a reflective surface for thermal radiation, and the air in the pores is effectively bound, while blocking the solid heat conduction path, thereby achieving a "three-dimensional thermal insulation" effect. The research of Yuan Xuesong's team shows that the composite of nano-SiO₂ aerogel and water-based acrylic acid system can prepare a new type of coating with both high-efficiency thermal insulation and green environmental protection characteristics, providing a breakthrough solution for polja nafte, petrokemikalij in ohranjanja energije v stavbi .
2. postopek priprave na prevleko in oblikovanje formule
Premaz se pripravi s postopkom "razvrščene disperzijske sinergistične spojine" . jedrne surovine vključujejo: akrilno emulzijo na osnovi vode Wanhua Chemical A, Shenzhen Zhongning Technology's Sio₂ Airgel v prahu 3M-ov mikrosfers (Ščani Huijingai Huijinga, in SHAIGHAI HUIJGHAI HUI, in SHAIGHAI HUIGHAI HUI. Specifični koraki priprave so naslednji:
First, add silane coupling agent and wetting dispersant to deionized water, slowly add aerogel powder under low-speed stirring at 500r/min, and then disperse at a high speed of 3000r/min for 30-50 minutes to form a uniform slurry of aerogel particles in water. The key to this step is to use high-speed shear force to break the agglomeration of aerogele in zagotovite disperzijo na nano .
Nato dodajte akrilno emulzijo in deionizirano vodo v razsojo, premešajte 800-1000 r/min za 10-15 minut za tvorbo stabilnega koloidnega sistema . Končno je votlo steklo mikrosfere, keramične mikrosfere in druge funkcionalne polnila in druge funkcije in druge funkcionalne polnila so in mississed se dodajo mis, in missing je dodan, in missipt je, in mission je in missis za 15-20 minute, da se polnila ne bi razbila in vplivala na uspešnost toplotne izolacije .
Ključni parametri za optimizacijo formule
Pri optimizaciji formule Airgel prevleka ima vsebnost Airgela očiten kritični učinek . poskusi kažejo, da je lahko masna frakcija zračnegagela 5%, toplotna prevodnost se lahko zmanjša na 0 . 042W/(M · K) in temperatura Termične izolacije na 80 -stopinj Učinek . Ko pa vsebina presega 7%, bo povzročila pokanje krčenja, in ko presega 10%, se bo struktura zrušila zaradi nezadostnega premaza zračnih delcev in se bo namesto tega povečala toplotna prevodnost.
Glede na funkcionalna polnila ima 1: 1 sestavljanje steklenih mikrosfer in keramičnih mikrosfer odličen učinek, s toplotno prevodnostjo 0 . 045W/(m · k) in oprijem 1 . 56MPA mikrofoshes, ki je notranja mikrofonska mikrofers {{8} steklena mikrosfers, 3 {8} steklene mikrofers, 3 {{8} steklene mikrofers, 3 {8} steklene mikroshere pore za izboljšanje tesnosti konstrukcije. Če se kaolin uporablja za nadomeščanje keramičnih mikrosfer, se adhezija poveča na 1,76MPa, vendar se zaradi močne toplotne prevodnosti toplotna prevodnost poveča na 0,050W/(M · K), ki ne deluje na učinkovitost toplotne izolacije.
Ureditev razmerja med pigmentom in bazo ima pomemben vpliv na kakovost filma prevleke ., ko je razmerje med pigmentom in bazo 0 . 64, prevleka ima najnižjo toplotno prevodnost in dobro adhezijo (1. 58mpa) {12},. {12} Zmanjša se, polnilo ni v celoti pokrito in nastanejo mikrokrati, kar poveča toplotno prevodnost na 0,049W/(M · K), adhezija pa tudi na 0,93MPa. Zato je razumno ravnovesje razmerja polnila in lateksa ključno za doseganje toplotne izolacije in strukturne stabilnosti.
3. Sistem za testiranje in podporni zaščitni sistem uspešnosti
Analiza indeksa večdimenzionalne uspešnosti
Toplotna izolacija in mehanske lastnosti:
- Test toplotne prevodnosti sprejme standard HG/T 5182 . Rezultati kažejo, da je toplotna prevodnost prevleke z optimizirano formulo 0 . 042W/(m ・ k), ki je boljši od industrijskega standarda (manj kot 0,05W/(M ・ K).
- V testu mehanske zmogljivosti lahko test upogibanja prevleke doseže 1 mm (GB/T 6742), upornost udarca 40 kg ・ cm (GB/T 1732) in potegnjeni oprijem 1 {{7} 58MPA (GB/T 5210), ki odgovarjajo indikatorji s konvencionalnim termičnim izolavanjem.
Strogo je bil testiran sistem ujemajočega se premaza (vodni epoksi osnovni premaz + airgel izolacijski sloj + akrilni top na osnovi vode):
- Odpornost na kislino (metoda GB/T 9274 A) ni nepravilnost 240 ur, alkalna odpornost pa 168 ur ni pretisni omot ali odmik;
- Odpornost soli z razpršilom (GB/T 1771) Po 240 urah ni rje na površini prevleke;
- Odpornost na umetno pospešeno staranje (GB/T 1865) 500 ur in zmogljivost ostaja stabilna .
Kolaborativno zasnovo sistema za protikorozijo
Podporni sistem sprejme "triplastno logiko zaščite":
- Spodnja plast vodnih epoksi temeljnih premazov vsebuje aktivne epoksi skupine, ki lahko tvorijo kemične vezi s kovinskim substratom, z oprijemom več kot 5MPa, hkrati pa izolirajo prodor elektrolitov;
- Izolacijska plast srednjega zraka doseže toplotno pregrado z nanoporozno strukturo, njegove porozne lastnosti pa lahko absorbirajo tudi majhno količino infiltriranih korozivnih medijev;
- Površinska plast akrilnega plašča na vodni osnovi ima hidrofobne skupine, ki lahko blokirajo zunanje korozijske vire, kot sta dež in razpršilo soli, in ima svetlobno odbojnost več kot 80%, kar zmanjšuje staranje premaza .
4. scenariji industrijske aplikacije in analiza koristi
Potem ko je bila prevleka uporabljena za naftni cevovod v naftnem polju, se je površinska temperatura cevovoda ohranila nad 25 stopinj pri temperaturi okolice -10, ki je bila 15 stopinj višja od tradicionalne izolacijske plasti rock volne, se je viskoznost surove nafte zmanjšala za 30%, na podlagi 22%{5} 500, 000 tone, 3200 ton goriva lahko shranite vsako leto, kar ustreza stroškom varčevanja z energijo približno 1 . 8 milijonov juanov.
V 50, 000 kubični meterski rezervoar za shranjevanje surove nafte rešuje dva glavna tehnična težava: najprej se nihanje temperature olja v rezervoarju nadzoruje s ± 2 stopinji z učinkovito izolacijo, da se surova nafta zaradi nizke temperature strdi; Drugič, podporni sistem premaza zmanjšuje hitrost korozije notranje stene skladiščnega rezervoarja z 0 . 12 mm/leto na 0,03 mm/leto, kar je razširitev vzdrževalnega cikla na več kot 5 let in zmanjša stroške posameznega vzdrževanja za 60%.
Analiza dveh dimenzij okoljskih in gospodarskih koristi
Premazi na vodni osnovi Airgel imajo pomembne zelene in okolju prijazne značilnosti . v primerjavi s tradicionalnimi premazi, ki temeljijo za onesnaževala zraka v industriji prevleke "(GB 37824-2019), kar odraža dobro prijaznost do okolja .
From an economic perspective, aerogel coatings show strong cost advantages throughout their life cycle. Although the initial investment is slightly higher (180 yuan/㎡), due to its strong durability and only one construction, plus annual energy savings of about 25 yuan/㎡ and maintenance costs of 15 yuan/㎡, a net profit of 120 yuan/㎡ can be achieved within a 10-year cycle, with an Razmerje vhoda in izhoda 1: 1 . 67, kar je boljše od stroškov zamenjave in vzdrževanja tradicionalnih sistemov rock volne.
5. Tehnični izzivi in prihodnje razvojne poti
Industrializacija Airgel premazov se sooča z dvema glavnima ozkih grlih: ena je visoka stroška, kar je predvsem posledica velikih naložb v nadkritično suho opremo in odvisnost od uvoženih surovin iz silicijevega vira; Druga je slaba konstrukcijska prilagodljivost . Tradicionalno razprševanje lahko zlahka poškoduje strukturo Airgel in obstaja problem neenakomerne debeline v konstrukciji posebnih oblik .
Prihodnja razvojna smer se osredotoča na tehnološke preboje in inovacije aplikacij . na eni strani naj bi spodbujanje tehnologije sušenja atmosferskega tlaka in nadomestitve silicijevih virov na osnovi biološkega na podlagi zmanjšanja stroškov za več kot 70%; Po drugi strani postane funkcionalna širitev ključna, na primer cepljenje termoobčutljivih polimerov za konstrukcijo inteligentnih krmilnih prevlek, ki lahko prilagodijo poroznost glede na temperaturne spremembe in izboljšajo učinkovitost odvajanja toplote; Hkrati samozdravljenje obloge sprošča sredstva za popravilo prek mikrokapsul, da bi dosegli samodejno popravilo razpok in izboljšali življenjsko dobo in zanesljivost storitev . Te inovativne poti zagotavljajo izvedljive rešitve za obsežno promocijo Airgel premazov .
6. Sklep
Termično izolacijsko prevleko, ki temeljijo na vodah, so se skozi meje zmogljivosti tradicionalnih toplotnih izolacijskih materialov prebili z inovativno kombinacijo nanomaterialov in vodnih polimerov . njene toplotne prevodnosti 0 . 042W/(M ・ K) in adhezijo ind. thermal insulation - strong and tough combination", and the supporting protection system solves the corrosion problem in the industrial field. Driven by the "dual carbon" goal, this technology not only provides a practical solution for energy saving and cost reduction for the petrochemical industry, but also promotes the development of thermal insulation materials towards green and intelligent directions. With the in-depth research on Pričakuje se, da bodo Airgel premazi na področju varčevanja z energijo, nove energijske opreme itd., In postali eden ključnih materialov, ki podpira energijsko revolucijo, odprli širši aplikacijski prostor in postali eden ključnih materialov, ki podpira energijsko revolucijo.