油罐用反射隔熱防腐涂料的研制

　　文/賈夢秋，李文凱·北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

　　本文接受了結(jié)合反射隔熱涂料的三種隔熱機(jī)理制各的一種反射、隔熱防腐涂料。并系統(tǒng)研究了磷酸鋅與三聚磷酸鋁兩種防銹顏料的配合使用對涂層防腐耐蝕性能的影響；探討了鈦白粉的粒徑和不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)對涂料的反射性能的影響。

　　石化罐常年處于露天環(huán)境，夏日強(qiáng)烈太陽光的照射，導(dǎo)致其表面和內(nèi)部溫度快速升高，其中大部分熱量集中于油界面表層，加快了油品的蒸發(fā)，造成“呼吸”損耗。同時(shí)由于儲罐內(nèi)油品的溫度過高還存在著一定的安全隱患。
 

　　為了節(jié)能和安全生產(chǎn)，會采用水噴淋的方式降低油罐表面和內(nèi)部溫度。但是噴淋水管的內(nèi)外壁易銹蝕，循環(huán)水的污垢易長藻、長霉，影響生產(chǎn)環(huán)境，并會造成罐體嚴(yán)重腐蝕、環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。因此在球罐外壁涂覆反射隔熱涂層來減少儲罐所受太陽熱輻射就成為了一種必要的措施。

　　所謂隔熱反射涂料是指涂覆于物體表面，對太陽輻射中的可見光波段（0.4~0.72μm）和近紅外波段0.72~2.5μm）具有高反射比（主要熱量來源），并將吸收的熱能以長波（2.5~15μm）的形式輻射到外部空間，從而在不消耗能量的情況下抑制涂層表面溫度上升（被動(dòng)降溫）和降低涂覆物內(nèi)部和周圍溫度的節(jié)能型功能性涂層材料，它綜合了反射絕緣和輻射致冷雙重功能。

　　國外自20世紀(jì)70年代以來對太陽反射隔熱涂料開展了大量的研究工作，并在軍事和民用的許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，取得了較好效果。但是價(jià)格昂貴。國內(nèi)也有多家單位對反射隔熱涂料進(jìn)行了一定的研究，相繼開發(fā)出了高效隔熱涂料。

　　目前市場上的反射隔熱涂料研究主要局限于顏填料種類及其折射率等因素對太陽光反射效果的影響，對顏填料的屬性認(rèn)識研究得還不夠深入；檢測方法上絕大多數(shù)只參照美國軍標(biāo)，對涂料的反射率和隔熱性能區(qū)分不夠明確。雖然這種高效隔熱涂料具有很高反射率，但不能很好的保護(hù)金屬基體免遭腐蝕，而且涂膜的耐久性、耐候性等性能也不理想，所以迫切地需要一種高效防腐隔熱反射涂層的出現(xiàn)。

　　本研究中選用具有優(yōu)異耐蝕性、耐老化性、耐候性能的丙烯酸聚氨酯改性的環(huán)氧樹脂作為成膜物質(zhì)，將反射、隔熱和輻射三種機(jī)理有機(jī)結(jié)合起來制備了一種復(fù)合型反射隔熱涂料。并系統(tǒng)地研究了顏填料種類、粒徑和含量、涂膜的厚度等因素對涂料反射率和隔熱效果的影響，重點(diǎn)考查了TiO₂、空心玻璃微珠新型隔熱材料在隔熱涂料中的作用，為今后研制反射型隔熱涂料提供了依據(jù)。

涂料制備及性能測試

　　涂料制備及試樣規(guī)格

　　本試驗(yàn)中的反射隔熱涂料是一種可常溫固化的雙組分涂料。首先將一定量的環(huán)氧樹脂，顏填料，溶劑和助劑混合，在高速攪拌條件下充分分散，用錐形磨研磨，然后按照一定比例加入固化劑，制得防腐底漆涂料；將一定量的環(huán)氧樹脂，顏填料，溶劑和助劑混合，在高速攪拌條件下充分分散，然后加入空心微珠，降低攪拌速度持續(xù)分散均勻，然后按照一定比例加入固化劑，制得反射隔熱面漆涂料。

　　反射率測試及機(jī)械性能測試基材為馬口鐵片，尺寸為120mm×50mm×0.3mm；隔熱性能測試采用纖維增強(qiáng)硅酸鈣板，規(guī)格為360mm×360mm×360mm；電化學(xué)測試基材為Q235碳鋼，尺寸為150mm×70mm×2mm；耐化學(xué)藥品浸泡試驗(yàn)基材為Q235碳鋼，尺寸大l⊥50mm×70mm×2mm。

　　性能測試

　　（1）涂層反射率測試。以美國軍標(biāo)MIL一E一46136為標(biāo)準(zhǔn)，制作簡易太陽熱反射測試裝置，如圖1所示。
 

　　圖1自搭反射率測試裝置

　　分別將黑瓷漆和反射隔熱涂料涂刷在馬口貼片上，干膜厚度在30~40μm左右，利用空調(diào)將室溫調(diào)節(jié)至28±1℃，用500w的碘鎢燈模擬太陽光照射圖層，通過調(diào)整碘鎢燈到試板的距離控制黑磁漆板的背面溫度在87.8±1℃氛圍內(nèi)，30min后使用表面溫度計(jì)檢測試板背面溫度，通過經(jīng)驗(yàn)公式測定太陽熱反射率。

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