|
【涂料科普】氣凝膠保溫涂料現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向氣凝膠是一種內部網絡結構充滿氣體,外表呈現(xiàn)固體狀密度極低的多孔材料。它的網絡結構一般是由相互交聯(lián)的納米顆粒所組成,其中顆粒內部的孔隙主要是微孔,顆粒與顆粒之間則大多是2 nm 上的中孔或大孔。因其密度極低(3kg/m3),曾獲得吉尼斯紀錄“世界上最輕的固體”稱號。氣凝膠作為一種納米多孔結構材料的固體新材料,具有超輕、隔熱、透明、保溫、防火等優(yōu)異特性。 二氧化硅氣凝膠獨特的微觀納米結構使其具有低密度、高比表面積和高孔隙率的特點。這些特點使其在熱學、光學、電學、聲學等方面均有獨特的優(yōu)良性質,可作為高效隔熱保溫材料、聲阻抗耦合材料、低介電絕緣材料、催化劑及催化劑載體等,其中高效隔熱保溫材料的應用較為廣泛。二氧化硅氣凝膠在保溫隔熱領域的主要應用產品形式有4種:氣凝膠粉體/顆粒;氣凝膠氈;氣凝膠板;氣凝膠玻璃,其中涂料行業(yè)主要在氣凝膠粉體的基礎上制備氣凝膠涂料。 組成和性能 氣凝膠保溫涂料以自交聯(lián)丙烯酸乳液為成膜物、以SiO2氣凝膠、空心玻璃微珠、六鈦酸鉀晶須等為填料,在多種助劑的配合下制備而成。涂料具有薄層噴涂施工、納米孔絕熱、安全防火、環(huán)保節(jié)能、性價比優(yōu),無脫落風險等優(yōu)點。測試結果證明,1mm厚的氣凝膠保溫涂料比8cm厚的聚苯泡沫板保溫隔熱性能好。 熱量的傳導總是由高溫區(qū)向低溫方向傳遞,熱量的傳導有固體熱傳導、空氣對流熱傳導、輻射熱傳導3種方式。氣凝膠保溫涂料的特點是:能夠將上述3種熱傳導途徑進行有效阻隔或屏蔽。在涂料組分中,起關鍵隔熱作用的是納米SiO2氣凝膠,其次是六鈦酸鉀晶須和空心玻璃微珠。納米SiO2氣凝膠是一種保溫隔熱性能非常優(yōu)秀的輕質納米多孔非晶固體材料,其孔隙率高達80%~99%,孔洞的典型尺寸為2~50nm,平均孔徑為20nm,比表面積為600~1000m2/g,表觀密度為0.003~0.35g/cm3,室溫導熱系數可低達0.013W/(m k),即使在800℃高溫下,其導熱系數才為0.043W/(m k),且高溫下不分解,無有害氣體放出,是純綠色環(huán)保材料,其缺點是強度低、脆性大,單獨使用困難。將納米SiO2氣凝膠與硅酸鋁纖維和空心玻璃微珠混配,在彈性成膜物的交聯(lián)作用下,可大大改善涂層的物理機械性能。 02 團體標準 目前部分已經發(fā)布和正在編制中的氣凝膠保溫涂料標準如下: 發(fā)展方向 除了二氧化硅氣凝膠之外,也看好其他類型的氣凝膠粉體如陶瓷類氣凝膠,石墨烯氣凝膠等逐步應用到氣凝膠涂料中來改善目前二氧化硅氣凝膠耐熱,強度的不足,未來產品的研發(fā)方向還是應該像具有綜合性能的產品去發(fā)展,比如建筑類氣凝膠保溫涂料要綜合具有保溫、防水、耐老化的能力,可以無面漆的情況下直接應用于外墻外保溫系統(tǒng);比如應用于設備保溫領域的產品需要兼具保溫、防腐以及防火的綜合功能,這樣的產品也更具有技術含量。 |