氣凝膠保溫塗料現狀及未來發展方向

氣凝膠是一種內部網絡結構充滿氣體,外表呈現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。氣凝膠粉體氣凝膠顆粒氣凝膠氈氣凝膠板氣凝膠玻璃,其中塗料行業主要在氣凝膠粉體的基礎上制備氣凝膠塗料

氣凝膠組成和氣凝膠性能

氣凝膠保溫塗料以自交聯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。塗料具有薄層噴塗施工、納米孔絕熱、安全防火、環保節能、性價比優,無脫落風險等優點。測試結果證明,1mm厚的氣凝膠保溫塗料比8cm厚的聚苯泡沫板保溫隔熱性能好。

氣凝膠保溫塗料現狀及未來發展方向

氣凝膠保溫原理

熱量的傳導總是由高溫區向低溫方向傳遞,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。

氣凝膠保溫塗料的特點是:能夠將上述3種熱傳導途徑進行有效阻隔或屏蔽。

在塗料組分中,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氣凝膠與矽酸鋁纖維和空心玻璃微珠混配,在彈性成膜物的交聯作用下,可大大改善塗層的物理機械性能。

氣凝膠保溫塗料現狀及未來發展方向

氣凝膠標準現狀

參考國標

氣凝膠保溫塗料沒有現行的行業標準,目前大部分企業參考隔熱塗料國標《GB∕T 25261-2018 建築用反射隔熱塗料》。

團體標準

目前部分已經發佈和正在編制中的氣凝膠保溫塗料標準如下:

  1. 上海凱標工程建設咨詢有限公司主編的團體標準《T/SCDA 032—2019氣凝膠改性保溫膏料外墻內保溫系統應用技術標準》。點擊即可下載
  2. 湖南省建設科技與建築節能協會組織編制的《氣凝膠絕熱塗料建築應用技術規程》。
  3. 中國建築標準設計研究院有限公司和上海中南建築材料有限公司牽頭制定的中國工程建設標準化協會標準《氣凝膠絕熱厚型塗料系統》和《氣凝膠絕熱厚型塗料系統應用技術規程》。
  4. 由中國建築標準設計研究院有限公司、深圳中凝科技有限公司和山西陽中新材有限責任公司主要起草的《氣凝膠新型建材系統》和《氣凝膠新型建材系統應用技術規程》標準。氣凝膠新型建材系統是將氣凝膠厚型絕熱塗料系統、氣凝膠氈、氣凝膠自保溫墻體等經過特殊工藝進行復合後應用於建築領域,達到國傢在建築領域的節能要求。氣凝膠新型建材系統應用技術規程旨在解決該新型建材的設計、施工和驗收等技術問題。

氣凝膠發展方向

目前氣凝膠塗料產品主要應用領域是建築保溫隔熱,因為這個領域是相對來說最容易推廣,技術難度也最低的領域,而金屬設備的保溫則相對困難很多,主要原因在於目前氣凝膠保溫塗料的附著力不高,耐熱等還需要繼續優化。

除瞭二氧化矽氣凝膠之外,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塗料中來改善目前二氧化矽氣凝膠耐熱,強度的不足,未來產品的研發方向還是應該像具有綜合性能的產品去發展,比如建築類氣凝膠保溫塗料要綜合具有保溫、防水、耐老化的能力,可以無面漆的情況下直接應用於外墻外保溫系統;比如應用於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。

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