في الوقت الذي يستمر فيه نقص الطاقة العالمية والتلوث البيئي في تكثيف ، أصبح الطلب على مواد العزل الحرارية عالية الكفاءة في المجال الصناعي هو الاتجاه الأساسي للابتكار التكنولوجي . يتدهور السيولة ، وحتى يؤثر على جودة المنتجات النفطية . التقليدية "لوحة الصوف الصخرية + طبقة الحماية المجلفنة" تواجه اختناقات تقنية متعددة: يزيد الموصلية الحرارية للصوف الصخري بشكل كبير بعد امتصاص الماء ، ويتم تخفيض تأثير العزل بنسبة تصل إلى 40 ٪ ؛ يتم إنشاء تلوث الغبار بسهولة أثناء عملية البناء ، وسيؤدي الاستخدام طويل الأجل إلى التآكل تحت طبقة العزل والصدأ على طبقة الواقي .
محتوى
1. الخلفية الفنية وأهمية البحث
2. عملية إعداد الطلاء وتصميم الصيغة
3. اختبار الأداء ودعم نظام الحماية
4. سيناريوهات التطبيق الصناعي وتحليل المنفعة
5. التحديات التقنية ومسارات التطوير المستقبلية
6. الاستنتاج
1. الخلفية الفنية وأهمية البحث
Airgel عبارة عن مادة مسامية تتكون من ثقوب نانو على نطاق نانو . بنية شبكة مكانية خاصة تمنحها أداء عزل حراري ممتاز - الموصلية الحرارية منخفضة مثل {{3} يتم ربط المسام بشكل فعال ، مع منع مسار توصيل الحرارة الصلبة ، وبالتالي تحقيق "تأثير حراري ثلاثي الأبعاد" . يوضح البحث في فريق يوان Xuesong أن مركبًا من النانو-sio₂ يمكن أن يحضر نظامًا جديدًا للبيئة ، وتوفير حدوث مساحات في البيئة الخضراء. البترول ، البتروكيماويات ، وبناء الطاقة الحفاظ على الطاقة .
2. عملية إعداد الطلاء وتصميم الصيغة
يتم تحضير الطلاء باستخدام عملية "Commered-Dispersion-Synergistic Compound" . تشمل المواد الخام الأساسية: مستحلب أكريليك Wanhua Chemical القائم على المياه A ، Shenzhen Zhongning's Technology Sio₂ sio₂ sphosters 3M SPERSPHERES AND STEMPHIS كما يلي:
أولاً ، أضف عامل اقتران Silane وترطيب مشتت إلى الماء منزوع الأيونات ، ويضاف ببطء مسحوق Airgel تحت التحريك منخفض السرعة عند 500R/دقيقة ، ثم يتفرق بسرعة عالية من 3000R/دقيقة ل 30-50 دقيقة لتكوين ملاط موحد من جزيئات Airgel في الماء.} تشتت مستوى النانو .
بعد ذلك ، أضف مستحلب الاكريليك والماء غير المنزلي إلى الملاط بالتناسب ، ويُحرَّك في 800-1000 r/min للدقيقة10-15 لتشكيل نظام غروي مستقر . أخيرًا ، يتم إضافة microsphers المجوفة ، و microsphes الخزفية والمواد الدقيقة الأخرى. 15-20 دقيقة لمنع الحشو من كسر وتؤثر على أداء العزل الحراري .
المعلمات الرئيسية لتحسين الصيغة
في تحسين صيغة طلاء Airgel ، تبين محتوى AirGel تأثيرًا حاسمًا واضحًا . عندما يتجاوز المحتوى 7 ٪ ، فإنه سيؤدي إلى تكسير الانكماش ، وعندما يتجاوز 10 ٪ ، سينهار الهيكل بسبب عدم كفاية طلاء جزيئات Airgel ، وستزداد الموصلية الحرارية بدلاً من ذلك.
من حيث الحشو الوظيفي ، فإن مركبة 1: 1 من المجهرية الزجاجية والسيرة الخزفية لها تأثير ممتاز ، مع توصيل حراري من 0 . 045W/(m · k) وتصاق الصبغ 1. 56mpa .} المسام لتعزيز ضيق الهيكل. إذا تم استخدام الكاولين لاستبدال المجهرية الخزفية ، يتم زيادة التصاق إلى 1.76 ميجا باسكال ، ولكن بسبب الموصلية الحرارية القوية ، تزداد الموصلية الحرارية إلى 0.050W/(M · K) ، والتي لا تفضي إلى أداء العزل الحراري.
إن تنظيم نسبة الصباغ إلى الأساس له تأثير كبير على جودة فيلم الطلاء . عندما تكون نسبة الصباغ إلى الأساس 0 . 64 ، فإن الطلاء له أدنى الموصلية الحرارية والالتصاق الجيد (1 . 58mpa) لا يتم تغطية الحشو بالكامل ، ويتم تشكيل microcracks ، مما يزيد من الموصلية الحرارية إلى 0.049W/(M · K) وينخفض الالتصاق أيضًا إلى 0.93MPa. لذلك ، فإن التوازن المعقول في نسبة الحشو واللاتكس هو مفتاح تحقيق العزل الحراري والاستقرار الهيكلي.
3. اختبار الأداء ودعم نظام الحماية
تحليل مؤشر الأداء متعدد الأبعاد
العزل الحراري والخصائص الميكانيكية:
- يتبنى اختبار الموصلية الحرارية HG/T 5182 Standard . أظهرت النتائج أن الموصلية الحرارية للطلاء مع الصيغة المحسنة هي 0 . 042W/(M ・ K) ، وهو أفضل من معيار الصناعة (أقل من 0.05W/(m ・ k)).
- في اختبار الأداء الميكانيكي ، يمكن أن يصل اختبار الانحناء للطلاء إلى 1 مم (GB/T 6742) ، ومقاومة التأثير 40 كجم ・ سم (GB/T 1732) ، والتصاق السحب 1 . 58MPA (GB/T 5210) ، وكلها تتجاوز مؤشرات الطلاء الحرارية التقليدية.
تم اختبار نظام الطلاء المطابق (Primer Primer + Airgel Layer + Topcoat المستندة إلى الماء) بشكل صارم:
- مقاومة الحمض (الطريقة GB/T 9274 أ) ليست شذوذ لمدة 240 ساعة ، والمقاومة القلوية ليست قارية أو سفك لمدة 168 ساعة ؛
- مقاومة رش الملح (GB/T 1771) بعد 240 ساعة ، لا يوجد صدأ على سطح الطلاء ؛
- مقاومة للشيخوخة الاصطناعية المتسارعة (GB/T 1865) لمدة 500 ساعة ، ويظل الأداء مستقرًا .
التصميم التعاوني لنظام دعم مكافحة التآكل
يتبنى النظام الداعم "منطق حماية ثلاث طبقات":
- تحتوي الطبقة السفلية من التمهيدي الايبوكسي القائم على الماء على مجموعات إيبوكسي نشطة ، والتي يمكن أن تشكل روابط كيميائية مع الركيزة المعدنية ، مع التصاق أكثر من 5 ميجا باسكال ، مع عزل تغلغل المنحل بالكهرباء ؛
- تحقق طبقة عزل Airgel الأوسط حاجزًا حراريًا من خلال بنية نانوية ، كما يمكن أن تمتص خصائصها المسامية أيضًا كمية صغيرة من الوسائط المسببة للتسلل ؛
- تحتوي الطبقة السطحية على معطف الأكريليك القائم على الماء على مجموعات مسعور ، والتي يمكن أن تمنع مصادر التآكل الخارجية مثل رذاذ المطر ورذاذ الملح ، ولديها انعكاس خفيف يزيد عن 80 ٪ ، مما يقلل من شيخوخة الطلاء .
4. سيناريوهات التطبيق الصناعي وتحليل المنفعة
بعد تطبيق الطلاء على خط أنابيب للزيت في حقل الزيت ، تم الحفاظ على درجة حرارة سطح خط الأنابيب أعلى من 25 درجة عند درجة حرارة محيطة من درجة-10 ، والتي كانت أعلى 15 درجة من طبقة عزل الصوف الصخرية التقليدية ، تم تخفيض لزوجة الزيت الخام بنسبة 30 ٪ ، وتم تخفيض استهلاك طاقة الضخ بنسبة 22 ٪ {5} 500 ، 000 طن ، يمكن توفير 3200 طن من الوقود كل عام ، أي ما يعادل تكلفة توفير الطاقة حوالي 1 . 8 مليون يوان.
في 50 ، 000 خزان تخزين الزيت الخام المكعب ، يحل تطبيق طلاء Airgel مشكلتين فنيتين رئيسيتين: أولاً ، يتم التحكم في تقلب درجة حرارة الزيت في الخزان عند ± 2 درجة من خلال عزل فعال لمنع الزيت الخام من التماثل بسبب درجة الحرارة المنخفضة ؛ ثانياً ، يقلل نظام الطلاء الداعم من معدل التآكل للجدار الداخلي لخزان التخزين من 0 . 12 مم/سنة إلى 0.03 مم/سنة ، مما يمتد دورة الصيانة إلى أكثر من 5 سنوات ، وتقليل تكلفة صيانة واحدة بنسبة 60 ٪.
تحليل بعدين الفوائد البيئية والاقتصادية
تتمتع الطلاءات القائمة على المياه Airgel بخصائص خضراء وصديقة للبيئة . مقارنةً بالطلاء التقليدي القائم على المذيبات ، فهي لا تحتوي على مواد ضارة مثل البنزين و Formaldehyde ، وزيادة انبعاثات VOC في منطقة ما يقرب من {} في صناعة الطلاء "(GB 37824-2019) ، مما يعكس الود البيئي الجيد .
من منظور اقتصادي ، تُظهر الطلاء Airgel مزايا تكاليف قوية طوال دورة حياتهم . على الرغم من أن الاستثمار الأولي أعلى قليلاً (180 يوان/㎡) ، بسبب متانته القوية وبناء واحد فقط ، بالإضافة إلى توفير الطاقة السنوية تبلغ حوالي 25 يوان/㎡ وتكاليف الصيانة البالغة 15 يوانًا/㎡ ، ربح صافي من 120 عامًا. الدورة ، مع نسبة الإدخال والمخرجات من 1: 1 . 67 ، وهو أفضل من تكاليف الاستبدال والصيانة لأنظمة الصوف الصخرية التقليدية.
5. التحديات التقنية ومسارات التطوير المستقبلية
يواجه تصنيع الطلاء Airgel اختناقات رئيسية: أحدهما هو التكلفة العالية ، ويرجع ذلك بشكل أساسي إلى الاستثمار الكبير في معدات التجفيف فوق الحرجة والاعتماد على المواد الخام المصدر المستوردة ؛ والآخر هو أن الرش التقليدي الضعيف للبناء . يمكن أن يضر بسهولة بنية Airgel ، وهناك مشكلة ذات سمك غير متساو في بناء أجزاء خاصة على شكل شكل خاص .
يركز اتجاه التنمية المستقبلي على الاختراقات التكنولوجية وابتكار التطبيق . من ناحية ، من المتوقع أن يقلل تعزيز تكنولوجيا تجفيف الضغط الجوي واستبدال مصدر السيليكون الحيوي بأكثر من 70 ٪ ؛ من ناحية أخرى ، يصبح التوسع الوظيفي هو المفتاح ، مثل تطعيم البوليمرات الحساسة للحرارة لبناء الطلاءات الذكية للتحكم في درجة الحرارة ، والتي يمكن أن تعدل المسامية وفقًا لتغيرات درجة الحرارة وتحسين كفاءة تبديد الحرارة ؛ في الوقت نفسه ، تُطلق سراح طلاء الطلاء ذاتيًا عوامل إصلاح من خلال microcapsules لتحقيق إصلاح التكسير التلقائي وتعزيز عمر الخدمة والموثوقية . توفر هذه المسارات المبتكرة حلولًا ممكنة للترويج على نطاق واسع لطلاء Airgel .
6. الاستنتاج
تم كسر الطلاءات الحرارية القائمة على المياه Airgel من خلال حدود الأداء لمواد العزل الحراري التقليدية من خلال المزيج المبتكرة من المواد النانوية والبوليمرات القائمة على الماء . الموصلية الحرارية لـ 0 . 042w/(m ・ k) و reasion of 1. مزيج صعب "، ونظام الحماية الداعمة يحل مشكلة التآكل في المجال الصناعي . مدفوعًا بهدف" الكربون المزدوج "، لا توفر هذه التكنولوجيا حلًا عمليًا لتوفير الطاقة وتخفيض التكاليف في صناعة البتروكيماويات ، ولكن أيضًا تعزز تنمية العزل الحراري نحو الاتجاهات الخضراء والذكية .}} من المتوقع أن تفتح الطلاء Airgel مساحة تطبيق أوسع في مجالات الحفاظ على الطاقة ، ومعدات الطاقة الجديدة ، وما إلى ذلك ، وتصبح واحدة من المواد الرئيسية التي تدعم ثورة الطاقة.