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船舶水性高性能反射型隔熱涂料發展綜述,本文綜述了船舶水性反射型隔熱涂料隔熱概念及原理
2020年02月24日    閱讀量:2599    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

太陽能是人類生存和生活的必備條件,但強烈的太陽熱輻射給船舶船體、住艙、輸油管道等給工作環境、安全性能帶來艙室溫度的升高,輸油管道安全系數下降,為了解決這些問題,人們必須消耗大量能源,其產生一些溫室氣體,釋放到大氣中,給環境帶來巨大壓力,給人類生存帶來了危機,為此,世界各國涂料界為本著節約能源。


創造舒適的人類生活、工作環境、減少溫室氣體排放的設計思想,隔熱型涂料就在此環境下運運而生,并開始做了大量的研究和開發工作,其中效果較為彰著,也是時代發展趨勢。


隔熱涂料是一種通過阻隔、反射、輻射等機理來降低被涂物內部熱量的積累,從而達到節能和改善工作環境或安全等目的特殊功能性涂料,主要包括阻隔型隔熱涂料、反射型隔熱涂料和輻射型隔熱涂料,其中以反射型隔熱涂料最有實際、實用的價值中國建材網cnprofit.com

 

1 反射型隔熱涂料

反射型隔熱涂料也稱日光熱反射涂料,是在鋁基反光隔熱涂料的基礎上發展而來,通過選擇合適的樹脂、金屬、或金屬氧化物顏、填料及生產工藝,制得高反射率涂層,反射太陽光來達到隔熱目的。


反射隔熱原理主要是由于熱反射率高,有效降低輻射傳熱和對流傳熱。與其它類型的隔熱涂料相比,反射隔熱涂料最有實際、實用的價值。反射隔熱涂料是抑制太陽輻射熱、紅外輻射熱和屏蔽熱量傳導,其熱工性能優于其他絕熱材料。


反射隔熱保溫涂料可應用于在體積、重量上受到限制的場所,(經認可)1mm 厚的反射隔熱保溫涂料反射了所有熱輻射的約90%~95%,相當于10mm 厚的R 值為20 的聚苯乙烯泡沫塑料。反射隔熱涂料具有阻隔強烈的太陽光直射卓越功能,可防止被絕熱體表面的氧化(如鋼管、鍋爐等),同樣重要的是,在接觸到潮濕環境時其隔熱性能不會下降。


但是,目前對于反射型隔熱涂料的研究仍然存在著諸多問題:金屬表面用反射型隔熱涂料基本上還是應用溶劑型體系,急需要開發用于金屬表面的水性體系反射型隔熱涂料;用于制備水性反射型隔熱涂料的反射原料價格普遍很貴,造成其成本較高;目前關于水性反射隔熱涂膜的反射光和熱的性能還沒有標準的測試方法;水性隔熱涂料的隔熱性能有待進一步的提高等。

 

2 水性反射隔熱涂料性能測試

2.1 隔熱性能檢測

對于隔熱性能的測試,目前還沒有相應統一的標準。通常一般采用兩種方法檢測:一種是測定涂層的反射光譜,觀察其光譜區域是否有高的反射率;二種是直接測定法,這主要參照了美國軍準,比較紅外燈照射下(或陽光輻射下),反光涂層和其涂層下表面的溫度進行測定。其直接法被認為更有說服力,實際上也容易實現,所以,本文主要講述直接法對隔熱性能效果的測試。將涂有隔熱涂層的碳鋼片放置好,用100 W 紅外燈進行照射(如圖1 所示)。


參考紅外燈的功率,照射高度設定為20cm,因為此高度下紅外燈光照射環境能有效模仿太陽光的直射環境。待溫度達到穩定后,開始記錄在碳鋼片下層箱內的空氣溫度。

船舶水性高性能反射型隔熱涂料發展綜述,本文綜述了船舶水性反射型隔熱涂料隔熱概念及原理 中國建材網,cnprofit.com

直接法測試隔熱性能

太陽熱隔熱性能測試裝置由于其測試結果易受到環境室溫影響,因此參考美國軍準和國外相關文獻可知,其先要做一個標準件,先對標準板進行測試。本文介紹采用處理后的光亮碳鋼片作為標準板,其具有簡單易行且平行樣間性能穩定的特點,并且相關文獻中已采用未涂涂層的空白試板作為標準板。此外,為了減少測試的誤差,每次可以進行隔熱涂層的測量時都進行標準板的測量,并且要求標準板的測量與隔熱涂層的測量應在同一時段下進行。


此外,根據美國軍準MIL-2E-246136的規定配置實驗裝置,制備黑瓷漆標準板,利用空調將溫度調節至(25.0±1)℃,同時使用表面溫度計測定太陽熱反射率以作為對隔熱性能的評價。熱反射率計算公式如式(1)所示:

熱反射率計算公式

船舶水性高性能反射型隔熱涂料發展綜述,本文綜述了船舶水性反射型隔熱涂料隔熱概念及原理 中國建材網,cnprofit.com

式中:ρ為熱反射率,T1為黑瓷漆標準板溫度,T2為樣板溫度,T3為當時的室溫,一般固定在25.0℃。


2.2 其他性能檢測

耐候性能測試參照GB/T9276-1996 ,耐沖擊性能測試參照GB/T1732-1993,耐加速老化測試參照GB/T6739-1996,柔韌性能測定參照GB/T1731-1993,涂膜厚度測定參照GB/T1764-1979,耐鹽水性(3%NaCl,30d)能測試參照GB/T1763-1989,附著強度測試參照GB/T 5210。

 

3 內外船舶水性反射型隔熱涂料發展情況

3.1 國外船舶水性反射型隔熱涂料發展情況

世界涂料排名前四的跨國公司荷蘭的AkzoNobel、美國的PPG、Sherwin Williams 和DuPont 公司均正在致力開發船舶反射型隔熱涂料的技術和產品,其中荷蘭AkzoNobel 的船舶反射型隔熱涂料最為成熟和先進,還有美國的Therma Cover、德國的Thermo Shield、澳大利亞的In.sulseal 正在加速船舶反射型隔熱涂料產品研制,其中日本大阪商船三井公司(Mitsui OSK Lines-MOL)已研發出一種新型船舶隔熱涂料(heat-shielding paint)。


該涂料試用于一艘大型渡輪的甲板上,能有效地降低渡輪內部溫度,降低船舶空調系統負荷,節省電能,從而節省燃料,減少二氧化碳排放,并且,該涂料全天候防風雨,經久耐用,降低維修費用。


3.2 我國船舶水性反射型隔熱涂料發展情況

在我國,使用這種船舶水性反射型隔熱涂料遇到了一些困難,究其原因主要是:①《船舶水性反射隔熱涂料》標準未制訂,未發布;②船舶水性反射隔熱涂料對船舶節能的影響尚未進行系統科學地分析,且試驗數據證明還不夠;③船舶水性反射型隔熱涂料在本國未有開發,主要依賴進口,但其價格偏高,僅對普通船舶而言,通常較難以接受,使用的成績不多。我國每年在這方面需求量大,進而進口量也大,所以開發此類產品具有良好的市場價值和前景。

 

4 船舶水性反射型隔熱涂料的應用前景及發展方向

船舶水性反射隔熱涂料廣泛應用船舶的住艙、機艙、原油艙、內艙、等許多個艙室,很好的解決由于太陽光直射帶來的艙室溫度升高而引發的一系列問題,提高了船舶運行安全性能,同時更為直接的是節約了能源,減少溫室氣體的排放和船舶運輸的成本,是一種既經濟又實用的產品。


但隨著一些產品的初步問世,他們只能單方面提高某些性能,而其他性能卻沒有得到很好的發展,這就需要我們開發和利用現代高分子材料,提高涂料的其他性能,來滿足客戶的需求,也就是未來船舶水性反射型隔熱涂料朝著多功能化、通用化、實用化、工程化方向發展。

 

5 結語

船舶水性反射隔熱涂料的開發還處在初始階段,需要做大量的研究工作。

1.船舶水性反射隔熱涂料的檢測方法、設備配置設計和標準制定工作還處在萌芽狀態,需要完善和挖掘。

2.隨著社會的進步,船舶水性反射隔熱涂料將提到更高的議事日程,廣闊發展前景,具有良好的經濟效益和社會效益。

高波1,陳凱鋒1,2,莊海燕1.2(1.廈門雙瑞船舶涂料有限公司,福建廈門3611012;2.中船重工725 研究所廈門分部,福建廈門361002)

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