1、热反射隔热涂料简介
1.1、热反射隔热涂料定义
热反射隔热涂料是指以合成树脂为基料,与功能性颜填料及助剂等配制而成,施涂于物体外表面,具有较高太阳光反射比、近红外反射比和半球发射率的涂料。
1.2、热反射隔热涂料的诞生及发展历程
隔热涂料肇始于美国,早在20世纪40年代,美国Alexander Schwartz等人就开发出了新型的反射隔热组合系统,从而开创了反射隔热材料的新篇章。到了1963年,美国又开发出了应用于人造卫星等航天领域的隔热防护产品。
国内研究起步较晚,直到20世纪80年代末90年代初才开始有科研院所涉足该领域。上海大通应用化学研究所李成章教授团队最早获得突破,成果于1992年6月申请专利,获得国家发明专利证书(专利号:ZL 92 1 05363.0)。这是国内第一个有关于热反射隔热类涂料的专利证书。
也是在1992年,上海大通应用化学研究所基于该科研成果转制为上海大通高科技材料有限责任公司,正式将该科技成果产业化应用,并命名为“凉凉隔热胶”,从而开创了热反射隔热涂料在工业领域应用的新纪元。
1995年,中国石化将热反射隔热涂料(凉凉隔热胶)在燕山石化、齐鲁石化、上海石化等各石化厂的应用成果发表在《石油化工设备技术》(1995,16(6))。这是目前全球范围内能够查证的最早公开发表的热反射隔热涂料在非军事工业领域的应用文献。
1997年,上海大通研发成功白色水性隔热涂料,应用于福建省科技咨询中心宿舍的屋面,后应用于国家科技部。
2001年,上海大通研发成功彩色隔热涂料,应用于军事领域。
2004年,上海大通研发成功彩色水性隔热涂料,应用于民用建筑领域。
2008年,上海大通推动制定了首部包含工业用热反射隔热涂料的国家标准《钢制石油储罐防腐蚀工程技术规范》(GB50393-2008)。
时至今日,“凉凉隔热胶”已成为热反射隔热涂料的代名词。
1.3、热反射隔热涂料的作用机理
1.3.1、光线中的热量来源及热量分布
地球上的热量大部分来源于太阳辐射,太阳辐射能的波长覆盖面很广,到达地面空间的波长在303nm~2500nm之间。
其中,高能紫外光大约占能量的5%,可见光大约占能量的45%,红外光部分大约占太阳辐射能的50%。
1.3.2、热反射隔热涂料的作用机理
对于热反射隔热涂料,其作用机理如下:
1.4、热反射隔热涂料行业的发展特点和趋势
在需求日益多样化,而节能环保安全又成为时代要求的今天,作为一种节能降耗类功能性涂料,热反射隔热涂料行业有如下特点和发展趋势:
① 、行业日益规范化
随着人们对热反射隔热涂料的认识的不断深化,越来越多的细分领域开始接受热反射隔热涂料。除了传统的石化、化工、医药等工业类应用行业,近年来工业厂房、民用建筑领域也将隔热涂料作为建筑节能材料的一项重要内容纳入节能计算,并出台了一系列的国家标准、行业标准,譬如:《建筑外表面用热反射隔热涂料》(JC/T 1040-2007)、《钢质石油储罐防腐蚀工程技术规范》(GB50393-2017)、《建筑用反射隔热涂料》(GB/T 25261-2010)、《金属表面用热反射涂料》(HG/T 4341-2012)、《热反射金属屋面板》(JG/T 402-2013)、《建筑反射隔热涂料》(JG/T 235-2014)、《建筑反射隔热涂料节能检测标准》(JGJ/T 287-2014)、《建筑外墙及屋面用热反射材料技术条件及评价方法》(GB/T 31389-2015)、《建筑反射隔热涂料应用技术规程》(JGJ/T 359-2015)等等。
这些标准的出台,对行业的规范和影响是显著的:
一方面,随着相关标准的出台和落实,整个热反射隔热涂料行业的发展有标准可依。譬如《钢质石油储罐防腐蚀工程技术规范》(GB50393-2008)中,对热反射隔热涂料的适用范围,4.1.8款规定:存储低粘度原油、中间馏分油及轻质产品油等易挥发油品的储罐外壁宜采用耐候性热反射隔热防腐蚀复合涂层;涂层干膜厚度应由涂层配套体系确定,且不宜小于250μm。这就为轻质油品领域使用热反射隔热涂料提供了标准的依据。而在修订后的2017版本中,调整为:4.2.4(3):存储轻质油品或易挥发有机溶剂介质储罐的防腐宜采用热反射隔热涂料,总干膜厚度不小于250μm。这样就解决了丙烯等球罐、醇类、苯类等易挥发化工品储罐在实践中需要使用热反射隔热涂料来节能节水降耗,但又长期无标准可依的尴尬局面。
同时,行业技术在进步,相关国家标准、行业标准的要求也在不断改进和提高,一些要求和指标也得以完善。仍以《钢质石油储罐防腐蚀工程技术规范》为例,在2008版中,对热工指标的规定如下:
项目 |
技术指标 |
反射率 |
≥70% |
半球发射率 |
≥60% |
导热系数 |
≤0.25W/cm.K |
在2017版中,热工指标调整如下:
项 目 |
指 标 |
|
太阳光
反射比 |
白色 |
≥0.80 |
其他色 |
≥0.60 |
|
半球发射率 |
≥0.85 |
|
近红外光反射比 |
≥0.60 |
另一方面,标准的出台,也规范了行业的发展,使之前鱼目混珠的行业乱象得到了很大改观。
② 、企业日益专业化、产品日益族系化
自1990s以来,热反射隔热涂料行业得到了近30年的发展,随着新技术、新材料的应用,热反射隔热涂料无论从外在还是内在都早已脱胎换骨、不是最初的面貌,而未来,随着社会和用户对热反射隔热涂料的要求的不断提高,模仿已经没有出路,技术成为企业保持长久竞争力的唯一法宝。掌握核心技术者越来越强,没技术的跟风者被淘汰是必然结果。生产企业研发日益深入,日益专业化。
同时,随着应用领域的扩大,不同行业、不同领域对隔热涂料的要求不尽相同。譬如,石化、化工行业储罐类通常白色系即可;而管道、设备类很多又有其它颜色要求;再譬如工业领域一般溶剂型即可,而建筑领域基本上要求水性产品。
这样针对不同需求,靠一种产品包打天下肯定不行。满足各个细分领域的特定要求势在必行。这就必然出现产品的族系化发展趋势。譬如:上海大通的热反射隔热涂料就分为多个系列,形成了一个隔热族系:
系列 |
典型应用领域 |
DT22-2系列 |
石油石化、化工领域的油品、液体化工品储罐、管道等 |
DT22-3系列 |
水性金属表面用隔热涂料 |
DT22-4系列 |
混凝土表面用隔热涂料界面剂 |
DT22-5系列 |
加强型热反射隔热涂料,能确保化工单体等罐内温度不超过35℃ |
DT22-6系列 |
液体化工品槽罐车、冷藏车等 |
DT22-7系列 |
水性建筑外墙及屋面用隔热涂料 |
DT22-8系列 |
长效型隔热防腐涂料 |
DT22-9系列 |
透明玻璃隔热涂料 |
… |
… |
③ 、颜色日益多样化
随着用户对色彩的要求的提高,单一的白色产品已无法满足客户的要求。企业必须具有彩色系隔热涂料的研发生产能力。
④ 、排放日益环保化
安全、节能环保是时代的显性要求。高固含、低VOC排放成为隔热涂料的研发方向。这有几种途径来实现,一是开发高固体份产品,甚至无溶剂型产品;二是开发水性产品;三是选择能够参与反应或低挥发的替代性溶剂。