油罐专用隔热反射涂料的研制研究

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摘要:选择进口空心玻璃微珠研制了一种薄层反光隔热效果优良、耐沾污性和耐候性良好的隔热反射涂料，采用美军军标对其性能进行了评价并与普通聚氨酯涂料进行了比较，表明其效果明显。

关键词:油罐专用隔热反射涂料  美军军标  空心玻璃微珠  聚氨酯涂料样板

    前言

    露天环境下，地面油罐由于阳光曝晒，导致其表面和内部温度快速升高，其中大部分热量集中于油界面表层，加快了油品的蒸发，造成“呼吸”损耗。随着国民经济和现代科学技术的发展，节能和环保受到了人们越来越多的关注。目前常用的隔热方法有采用隔热层、金属镀膜和水喷淋降温。以玻璃棉、泡沫塑料组成的隔热层，虽有一定的隔热效果，但是一旦热能传入内部，即使外部温度降低，热能还是困陷其中;在物体表面镀一层金属膜，其隔热效果虽然显著，但是工艺复杂，容易受到工作环境和基材的限制;为降低石油化工贮罐及管道等金属表面的温度，须经常向上面淋水降温，而喷 淋水管的内外壁易锈蚀，循环水的污垢易长藻、长霉，影响生产环境。所以，研制开发一种薄层反光隔热效果优良、耐沾污性和耐候性良好，并具有一定阻燃作用的 高效环保反射太阳热的保温材料，对节约能源、保护环境，具有重要意义。

    1试验部分

    1.1试验材料

    BS962-60（三木）;分散润湿剂、流平剂、消泡剂、增稠剂（毕克）；金红石型钛白粉（龙蟒）;玻璃微珠（进口）;聚氨酯脱水剂;N-3390（德国）。

    1.2仪器设备

    小型告诉分散机;Brookfield黏度计;电子天平;红外线测温仪等。

    1.3隔热涂料的制备

    按表1、表2配方称取各种物料。

    A组分:在搅拌下依次加入1、2、3、4、5计量入罐高速搅拌6min，低速搅拌计量加入7、8，高速搅拌20min，研磨至细度合格，用9调漆，在低速搅拌下加入5，避免过高的转速破坏玻璃微珠的空心结构，使其失去隔热反射能力，最后用10调整黏度，检验合格后过滤、灌装。

    B组分:将所有原料计量入罐，搅拌分散均匀，检验合格后过滤、灌装。

表1 白色隔热反射面漆A组分

    1.4样板制备

    按配比mA∶mB=4∶1将两组分混合均匀后，熟化0.5h，将所制得的反射隔热涂料喷涂在涂有底漆、中涂层的马口铁样板上（双组分环氧底漆二道60～80μm→改性环氧中涂一道30～50μm→隔热反射面漆三道80～100μm），48h自然干燥。

    1.5性能测试

    由于我国目前隔热反射涂料尚处于研发阶段，本试验参照美军军标中所规定的检测方法(见图1)。

图1 测温装置示意图

    测定步骤如下:将2块喷涂聚氨酯黑漆的样板平放在泡沫上，两块样板相距5cm，位于灯泡的下方（由于隔热涂料主要是将日光中的红外光反射，因此试验选用红外灯泡）。将2块样板在30min内达到平衡温度87.8℃。温度达到平衡后，换上待测定的自制隔热涂料（白色）样板，聚氨酯白漆样板，进行隔热效果比较。15min后温度重新达到平衡后，记录样板温度。将该数值与美军军标所规定的温度－反射率对应值相比较，美军军标所确定的样板温度－反射率对应值为:反射率(%)/样板温度(℃):50/67.8，75/61.1

    2结果与讨论

    2.1隔热反射效果对比

    为了考察所制隔热反射涂料的隔热效果，将它与普通聚氨酯白漆进行了比较，其结果见表3。

表3 自制隔热反射涂料与普通聚氨酯涂料的隔热效果比较

由表3可看出，该隔热涂料在15min内可达到28℃以上的降温，比普通聚氨酯涂料有更加优越的隔热反射功能，而且经过长时间的照射也能有效地隔热，样板温度持续稳定未上升，隔热效果明显。

    2.2基料的选择

    油罐用隔热反射涂料主要由基料、功能性助剂和溶剂组成。基料是涂膜最主要 的组成部分。基料的主要作用是将涂料中的其他成分黏结成一整体，当涂料固化后，附着在基材表面形成均匀、连续、坚韧的保护膜层。它对涂料的黏结强度、干 性、耐水性和耐化学性、附着力起决定性作用。材料反射太阳光的强弱主要用物质的折光指数来表征，合成树脂的折光指数为1.45～1.50，这意味着选择不同的基料对涂层的太阳热反射效果不会有显著的影响。因此制备耐候性要求较高的油罐用隔热反射涂料时一般选择透明度高、不含吸热基团、对可见光和近红外光吸收较少的双组分丙烯酸树脂。

    2.3颜填涂的选择

    入射在涂层上的太阳辐射被吸收、透射或反射。由于存在颜填料，隔热涂料一般不透明，其透射率近似为0，因此通过提高涂层的反射率使涂层表面对能量的吸收较少，可以使得涂层温度上升的幅度降低。涂料中的颜填料主要以散射为主，颜填料的折射率越大，其散射太阳光的能力越强。一些颜填料的折射率如表4。

表4 几种典型颜填料的折射率数据

    由表4可看出钛白粉的折射率较大，而且白色对光线产生散射作用最强，因此隔热反射涂料以白色为主。

    2.4玻璃微珠对涂料反射隔热性能的影响

    据文献报道，采用“空心微珠”等功能性填料形成高效太阳热反射涂膜，具有很好的降温隔热作用。在隔热涂料中添加适当量的空心玻璃微珠，主要利用它的空气层，产生良好的隔热效果。空心微珠填料对近红外光的反射率远远高于普通填料。通过试验发现，普通填料的反射比只有约0.28，而玻璃微珠与陶瓷微珠的反射比接近，达到0.9，陶瓷微珠略高于玻璃微珠，但玻璃微珠的贮存稳定性较好。所以，使用玻璃微珠是合适的选择。

    3结语

    本工作以丙烯酸聚氨酯为基料，并加入钛白粉、空心玻璃微珠、助剂制成的隔热涂料，具有生产工艺简单和施工方便的优点。自制的隔热涂料能保持较长时间隔热效果，已被延庆石油集团等单位的贮罐所广泛使用，具有较好的经济效益和社会效益，有广阔的市场前景。