1、熱反射隔熱涂料簡介
1.1、熱反射隔熱涂料定義
熱反射隔熱涂料是指以合成樹脂為基料,與功能性顏填料及助劑等配制而成,施涂于物體外表面,具有較高太陽光反射比、近紅外反射比和半球發射率的涂料。
1.2、熱反射隔熱涂料的誕生及發展歷程
隔熱涂料肇始于美國,早在20世紀40年代,美國Alexander Schwartz等人就開發出了新型的反射隔熱組合系統,從而開創了反射隔熱材料的新篇章。到了1963年,美國又開發出了應用于人造衛星等航天領域的隔熱防護產品。
國內研究起步較晚,直到20世紀80年代末90年代初才開始有科研院所涉足該領域。上海大通應用化學研究所李成章教授團隊最早獲得突破,成果于1992年6月申請專利,獲得國家發明專利證書(專利號:ZL 92 1 05363.0)。這是國內第一個有關于熱反射隔熱類涂料的專利證書。
也是在1992年,上海大通應用化學研究所基于該科研成果轉制為上海大通高科技材料有限責任公司,正式將該科技成果產業化應用,并命名為“涼涼隔熱膠”,從而開創了熱反射隔熱涂料在工業領域應用的新紀元。
1995年,中國石化將熱反射隔熱涂料(涼涼隔熱膠)在燕山石化、齊魯石化、上海石化等各石化廠的應用成果發表在《石油化工設備技術》(1995,16(6))。這是目前全球范圍內能夠查證的最早公開發表的熱反射隔熱涂料在非軍事工業領域的應用文獻。
1997年,上海大通研發成功白色水性隔熱涂料,應用于福建省科技咨詢中心宿舍的屋面,后應用于國家科技部。
2001年,上海大通研發成功彩色隔熱涂料,應用于軍事領域。
2004年,上海大通研發成功彩色水性隔熱涂料,應用于民用建筑領域。
2008年,上海大通推動制定了首部包含工業用熱反射隔熱涂料的國家標準《鋼制石油儲罐防腐蝕工程技術規范》(GB50393-2008)。
時至今日,“涼涼隔熱膠”已成為熱反射隔熱涂料的代名詞。
1.3、熱反射隔熱涂料的作用機理
1.3.1、光線中的熱量來源及熱量分布
地球上的熱量大部分來源于太陽輻射,太陽輻射能的波長覆蓋面很廣,到達地面空間的波長在303nm~2500nm之間。
其中,高能紫外光大約占能量的5%,可見光大約占能量的45%,紅外光部分大約占太陽輻射能的50%。
1.3.2、熱反射隔熱涂料的作用機理
對于熱反射隔熱涂料,其作用機理如下:
1.4、熱反射隔熱涂料行業的發展特點和趨勢
在需求日益多樣化,而節能環保安全又成為時代要求的今天,作為一種節能降耗類功能性涂料,熱反射隔熱涂料行業有如下特點和發展趨勢:
① 、行業日益規范化
隨著人們對熱反射隔熱涂料的認識的不斷深化,越來越多的細分領域開始接受熱反射隔熱涂料。除了傳統的石化、化工、醫藥等工業類應用行業,近年來工業廠房、民用建筑領域也將隔熱涂料作為建筑節能材料的一項重要內容納入節能計算,并出臺了一系列的國家標準、行業標準,譬如:《建筑外表面用熱反射隔熱涂料》(JC/T 1040-2007)、《鋼質石油儲罐防腐蝕工程技術規范》(GB50393-2017)、《建筑用反射隔熱涂料》(GB/T 25261-2010)、《金屬表面用熱反射涂料》(HG/T 4341-2012)、《熱反射金屬屋面板》(JG/T 402-2013)、《建筑反射隔熱涂料》(JG/T 235-2014)、《建筑反射隔熱涂料節能檢測標準》(JGJ/T 287-2014)、《建筑外墻及屋面用熱反射材料技術條件及評價方法》(GB/T 31389-2015)、《建筑反射隔熱涂料應用技術規程》(JGJ/T 359-2015)等等。
這些標準的出臺,對行業的規范和影響是顯著的:
一方面,隨著相關標準的出臺和落實,整個熱反射隔熱涂料行業的發展有標準可依。譬如《鋼質石油儲罐防腐蝕工程技術規范》(GB50393-2008)中,對熱反射隔熱涂料的適用范圍,4.1.8款規定:存儲低粘度原油、中間餾分油及輕質產品油等易揮發油品的儲罐外壁宜采用耐候性熱反射隔熱防腐蝕復合涂層;涂層干膜厚度應由涂層配套體系確定,且不宜小于250μm。這就為輕質油品領域使用熱反射隔熱涂料提供了標準的依據。而在修訂后的2017版本中,調整為:4.2.4(3):存儲輕質油品或易揮發有機溶劑介質儲罐的防腐宜采用熱反射隔熱涂料,總干膜厚度不小于250μm。這樣就解決了丙烯等球罐、醇類、苯類等易揮發化工品儲罐在實踐中需要使用熱反射隔熱涂料來節能節水降耗,但又長期無標準可依的尷尬局面。
同時,行業技術在進步,相關國家標準、行業標準的要求也在不斷改進和提高,一些要求和指標也得以完善。仍以《鋼質石油儲罐防腐蝕工程技術規范》為例,在2008版中,對熱工指標的規定如下:
項目 |
技術指標 |
反射率 |
≥70% |
半球發射率 |
≥60% |
導熱系數 |
≤0.25W/cm.K |
在2017版中,熱工指標調整如下:
項 目 |
指 標 |
|
太陽光
反射比 |
白色 |
≥0.80 |
其他色 |
≥0.60 |
|
半球發射率 |
≥0.85 |
|
近紅外光反射比 |
≥0.60 |
另一方面,標準的出臺,也規范了行業的發展,使之前魚目混珠的行業亂象得到了很大改觀。
② 、企業日益專業化、產品日益族系化
自1990s以來,熱反射隔熱涂料行業得到了近30年的發展,隨著新技術、新材料的應用,熱反射隔熱涂料無論從外在還是內在都早已脫胎換骨、不是最初的面貌,而未來,隨著社會和用戶對熱反射隔熱涂料的要求的不斷提高,模仿已經沒有出路,技術成為企業保持長久競爭力的唯一法寶。掌握核心技術者越來越強,沒技術的跟風者被淘汰是必然結果。生產企業研發日益深入,日益專業化。
同時,隨著應用領域的擴大,不同行業、不同領域對隔熱涂料的要求不盡相同。譬如,石化、化工行業儲罐類通常白色系即可;而管道、設備類很多又有其它顏色要求;再譬如工業領域一般溶劑型即可,而建筑領域基本上要求水性產品。
這樣針對不同需求,靠一種產品包打天下肯定不行。滿足各個細分領域的特定要求勢在必行。這就必然出現產品的族系化發展趨勢。譬如:上海大通的熱反射隔熱涂料就分為多個系列,形成了一個隔熱族系:
系列 |
典型應用領域 |
DT22-2系列 |
石油石化、化工領域的油品、液體化工品儲罐、管道等 |
DT22-3系列 |
水性金屬表面用隔熱涂料 |
DT22-4系列 |
混凝土表面用隔熱涂料界面劑 |
DT22-5系列 |
加強型熱反射隔熱涂料,能確?;误w等罐內溫度不超過35℃ |
DT22-6系列 |
液體化工品槽罐車、冷藏車等 |
DT22-7系列 |
水性建筑外墻及屋面用隔熱涂料 |
DT22-8系列 |
長效型隔熱防腐涂料 |
DT22-9系列 |
透明玻璃隔熱涂料 |
… |
… |
③ 、顏色日益多樣化
隨著用戶對色彩的要求的提高,單一的白色產品已無法滿足客戶的要求。企業必須具有彩色系隔熱涂料的研發生產能力。
④ 、排放日益環?;?/span>
安全、節能環保是時代的顯性要求。高固含、低VOC排放成為隔熱涂料的研發方向。這有幾種途徑來實現,一是開發高固體份產品,甚至無溶劑型產品;二是開發水性產品;三是選擇能夠參與反應或低揮發的替代性溶劑。