En un moment en què les escasses energètiques globals i la contaminació ambiental continuen intensificant-se, la demanda de materials d’aïllament tèrmic d’alta eficiència en el camp industrial s’ha convertit en la direcció fonamental de la innovació tecnològica . demostra que en el transport de canonades cru El cru, es deteriora la fluïdesa i fins i tot afecta la qualitat dels productes petroliers . El tradicional "tauler d'aïllament de llana de roca + capa protectora galvanitzada" s'enfronta a diversos colls d'ampolla tècnics: la conductivitat tèrmica de la llana de roca augmenta significativament després d'absorbir aigua i l'efecte d'insulació es redueix fins a un 40%; La contaminació de la pols es genera fàcilment durant el procés de construcció i l’ús a llarg termini provocarà corrosió sota la capa d’aïllament i l’oxidació a la capa protectora .
Contingut
1. antecedents tècnics i significació de la investigació
2. Procés de preparació i disseny de fórmules
3. Prova de rendiment i sistema de protecció de suport
4. Escenaris d'aplicació industrial i anàlisi de beneficis
5. Reptes tècnics i camins de desenvolupament futurs
6. Conclusió
1. antecedents tècnics i significació de la investigació
Airgel és un material porós compost per forats nano -escala . La seva estructura especial de malla espacial li proporciona un excel·lent rendiment d’aïllament tèrmic: la conductivitat tèrmica és tan baixa com 0.01-0.02 w/(m ・ k), que és només 1/3 de llana tradicional de llana de roca L’aire dels porus s’enllaça eficaçment, mentre que bloqueja la ruta de conducció de calor sòlida, aconseguint així un “aïllament tèrmic tridimensional” Per als camps del petroli, els petroquímics i la conservació de l’energia de l’edifici .
2. Procés de preparació i disseny de fórmules
El recobriment es prepara mitjançant el procés "Dispersió-Dispersió-Dispersió Malada" Procés . Les matèries primeres Core inclouen: l'emulsió acrílica basada en aigua de Wanhua Chemical, Shenzhen Zhong Tecnologia Els passos de preparació són els següents:
Primer, afegiu l’agent d’acoblament silà i el dispersant humit a l’aigua desionitzada, afegiu-hi lentament la pols d’Airgel sota baixa velocitat a 500R/min, i després disperseu-ho a una velocitat alta de 3000R/min per a 30-50 minuts per formar una retallada uniforme de partícules d’aire de l’aigua . la clau de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força de la força que es trenca la força de la força de la força de la força de la força de la força que es trenca la força de la força de la màquina de trencar-se amb la força de la força de la màquina de fer una força. aerogels i assegureu-vos la dispersió a nivell de nano .
A continuació, afegiu l’emulsió acrílica i l’aigua desionitzada a la purina en proporció, remeneu -ho a 800-1000 r/min per a 10-15 minuts per formar un sistema col·loidal estable . Finalment 15-20 minuts per evitar que els farcits es trenquin i afectin el rendiment d'aïllament tèrmic .
Paràmetres clau per a l’optimització de fórmules
En l’optimització de la fórmula de recobriment d’Airgel, el contingut d’Airgel té un efecte crític evident . mostren que quan la fracció de massa d’Airgel és del 5%, la conductivitat tèrmica es pot reduir a 0 .} 042W/(m · k), i la diferència de temperatura de la temperatura de l’insulació tèrmica Efecte . Tanmateix, quan el contingut supera el 7%, provocarà un esquerdament de contracció i, quan superi el 10%, l'estructura es col·lapsarà a causa d'un recobriment insuficient de partícules d'aire i la conductivitat tèrmica augmentarà en canvi.
En termes de càrregues funcionals, el compost 1: 1 de microsfores de vidre i microsfores ceràmiques té un efecte excel·lent, amb una conductivitat tèrmica de 0 . 045W/(m · k) i una adhesió de 1 {. 56mpa Porus per millorar l’estructura de l’estructura. Si el caolí s’utilitza per substituir les microsfores ceràmiques, l’adhesió s’incrementa a 1,76MPa, però a causa de la seva forta conductivitat tèrmica, la conductivitat tèrmica augmenta fins a 0,050W/(M · K), cosa que no és propici per al rendiment d’aïllament tèrmic.
La regulació de la relació pigment-base té un impacte significatiu en la qualitat de la pel·lícula del recobriment . Quan la relació pigment-base és 0 {{7} 64, el recobriment té la conductivitat tèrmica més baixa i una bona adhesió disminueix, el farcit no està totalment cobert i es formen microcracks, cosa que augmenta la conductivitat tèrmica fins a 0,049W/(M · K) i l’adhesió també baixa fins a 0,93MPa. Per tant, un equilibri raonable de la relació de farciment i làtex és la clau per aconseguir aïllament tèrmic i estabilitat estructural.
3. Prova de rendiment i sistema de protecció de suport
Anàlisi de l'índex de rendiment multidimensional
Aïllament tèrmic i propietats mecàniques:
- La prova de conductivitat tèrmica adopta HG/T 5182 Standard . Els resultats mostren que la conductivitat tèrmica del recobriment amb fórmula optimitzada és 0 . 042W/(M ・ K), que és millor que la norma de la indústria (inferior o igual a 0,05W/(m ・ k)).
- A la prova de rendiment mecànic, la prova de flexió del recobriment pot arribar a 1 mm (GB/T 6742), resistència a l’impacte 40kg ・ cm (GB/T 1732) i l’adhesió de tirada 1 . 58MPa (GB/T 5210), tots els quals superen els indicadors d’indicadors d’aïllament tèrmic convencionals.
El sistema de recobriment que coincideix (primer epoxi basat en aigua + capa d’aïllament Airgel + capa d’acrílic a base d’aigua) s’ha provat rigorosament:
- La resistència als àcids (GB/T 9274 El mètode A) no és anormalitat durant 240 hores, i la resistència alcali no és una butllofa ni un vessament durant 168 hores;
- Resistència a polvorització de sal (GB/T 1771) Després de 240 hores, no hi ha rovell a la superfície de recobriment;
- Resistència a l’envelliment accelerat artificial (GB/T 1865) durant 500 hores, i el rendiment continua sent estable .
Disseny col·laboratiu del sistema de suport anticorrosió
El sistema de suport adopta "lògica de protecció de tres capes":
- La capa inferior de l’imprimació epoxi basada en l’aigua conté grups epoxi actius, que poden formar enllaços químics amb el substrat metàl·lic, amb una adhesió de més de 5MPa, alhora que aïlla la penetració dels electròlits;
- La capa d’aïllament d’Airgel Mitjà aconsegueix la barrera tèrmica mitjançant l’estructura nanoporosa i les seves característiques poroses també poden absorbir una petita quantitat de medis corrosius infiltrats;
- La capa superficial de la capa acrílica basada en aigua té grups hidrofòbics, que poden bloquejar fonts de corrosió externes com la pluja i el ruixat de sal, i té una reflectivitat lleugera de més del 80%, reduint l’envelliment de recobriment .
4. Escenaris d'aplicació industrial i anàlisi de beneficis
Després que el recobriment s’apliqués a un pipeline d’oli en un camp d’oli, la temperatura superficial del pipeline es va mantenir per sobre dels 25 graus a una temperatura ambient de {{1} grau, que era 15 graus superior a la capa tradicional d’aïllament de llana de roca, la viscositat de cru es va reduir en un 30%i el consum d’energia de bombament es va reduir en un 22%. basat en una producció anual d’oli de petroli anual de l’oli anual de l’oli anual 500, 000 tones, es poden estalviar cada any 3.200 tones de combustible, equivalents a un cost d’estalvi d’energia d’aproximadament 1 . 8 milions de iuan.
En un tanc d’emmagatzematge de cru de cru cúbic de 50, 000, l’aplicació del recobriment d’Airgel soluciona dos problemes tècnics principals: primer, la fluctuació de la temperatura del petroli al dipòsit es controla a ± 2 graus mitjançant un aïllament eficient per evitar que el cru es solidifiqui a causa de baixa temperatura; En segon lloc, el sistema de recobriment de suport redueix la taxa de corrosió de la paret interior del dipòsit d’emmagatzematge de 0 . 12mm/any a 0,03 mm/any, ampliant el cicle de manteniment a més de 5 anys i reduint el cost d’un únic manteniment en un 60%.
Anàlisi de les dues dimensions dels beneficis mediambientals i econòmics
Els recobriments basats en aigua Airgel tenen característiques significatives verdes i respectuoses amb el medi ambient . en comparació amb els recobriments tradicionals basats en dissolvents, no contenen substàncies nocives com el benzè i el formaldehid, i les emissions de VOC són gairebé zero . en una base petroquímica de la base de l'aplicació de la qualitat de la qualitat de la qualitat de la qualitat de la qualitat de la qualitat de la qualitat de la qualitat de la qualitat de la qualitat de la qualitat de la qualitat de l'aire Normes per als contaminants de l'aire a la indústria del recobriment "(GB 37824-2019), reflectint una bona amabilitat ambiental .
Des d’una perspectiva econòmica, els recobriments d’Airgel mostren forts avantatges de costos al llarg del seu cicle de vida . tot i que la inversió inicial és lleugerament superior (180 yuan/㎡), a causa de la seva forta durabilitat i només una construcció, a més d’estalvis energètic Ràtio d'entrada-output de 1: 1 . 67, que és millor que els costos de reemplaçament i manteniment dels sistemes tradicionals de llana de roca.
5. Reptes tècnics i camins de desenvolupament futurs
La industrialització dels recobriments d’Airgel s’enfronta a dos principals colls d’ampolla: un és l’elevat cost, que es deu principalment a la gran inversió en equips d’assecat supercrític i a la confiança en matèries primeres de font de silici importades; L’altra és la mala adaptabilitat de la construcció . L’estrenyiment tradicional pot danyar fàcilment l’estructura d’AirGel, i hi ha un problema de gruix desigual en la construcció de peces de forma especial .
La futura direcció de desenvolupament se centra en els avenços tecnològics i la innovació de les aplicacions . d’una banda, es preveu que la promoció de la tecnologia d’assecat de pressió atmosfèrica i la substitució de la font de silici basada en bio redueixi els costos en més del 70%; D'altra banda, l'expansió funcional es converteix en la clau, com ara l'empelt polímers termosensibles per construir recobriments de control de temperatura intel·ligents, que poden ajustar la porositat segons els canvis de temperatura i millorar l'eficiència de la dissipació de la calor; Al mateix temps, el recobriment autònom allibera agents de reparació a través de microcàpsules per aconseguir una reparació automàtica de fissures i millorar la vida i la fiabilitat del servei . Aquests camins innovadors proporcionen solucions factibles per a la promoció a gran escala dels recobriments Airgel .
6. Conclusió
Els recobriments d’aïllament tèrmic basats en l’aigua d’Airgel han passat pels límits del rendiment dels materials d’aïllament tèrmic tradicionals a través de la combinació innovadora de nanomaterials i polímers basats en aigua . La seva conductivitat tèrmica de 0 .} 042W/(m ・ K) i adhesió de 1 . 58mPa assolir la synygy synygy de " Aïllament tèrmic: combinació forta i dura ", i el sistema de protecció de suport soluciona el problema de corrosió en el camp industrial . impulsat per l'objectiu" doble carboni ", aquesta tecnologia no només proporciona una solució pràctica per a l'estalvi d'energia i la reducció de cost Tecnologia de preparació de pressió atmosfèrica i modificació funcional, es preveu que els recobriments d’Airgel obrin un espai d’aplicació més ampli en els camps de la conservació d’energia de l’edifici, nous equips energètics, etc., i es converteixen en un dels materials clau que recolzen la revolució energètica.