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可喷涂工业保温隔热涂瓷材料和应用技术 赛化云DCS防腐蚀技术总监 51防腐蚀论坛资深版主 张作华 保温隔热材料是应用于建筑物、交通工具、工业设备等领域的一种高性能材料，其主要作用和价值就是降低热量传递、提高热阻值和减少能耗。国家积极鼓励和大力发展保温隔热材料对于实现“碳达峰”“碳中和”目标及绿色节能具有重大的意义。其中建筑保温材料为主要应用领域，占所有保温材料的80%以上的比例，但是随着我国工业化进程的发展，对保温隔热材料的需求也在不断增加，据不完全统计，2022年中国保温隔热材料行业市场规模同比增长了9.9%，尤以工业领域增速迅猛。
图1：保温隔热涂瓷材料的应用
保温隔热材料是绝热材料的另外一种称呼，按照绝热的定义就是减少结构物与环境热交换的一种功能性材料。按照GB/T 4272-92《设备及管道保温技术通则》的规定，绝热材料在平均温度低于623K（350℃）时，其导热系数不得大于0.12W/（m•k）。在GB 50264-2013《工业设备及管道绝热工程设计规范》中将绝热分为保温和保冷。保温就是工艺要求减少热散失，减少介质温度的降低，防止人员烫伤；而保冷就是外表温度低于环境温度，减少介质冷损失和汽化，避免表面凝露，当常温以下0℃以上防结露或者0℃以下时可以选择保冷材料。目前，我国的保温材料大约有20多种，年消耗量大约100*104m³以上，为我们国家节约了大量的能源，创造了良好的社会价值和经济利益；但是相对于一些发达国家和“双碳”减排目标，依然存在如绝热标准低，保温材料性能差，生产成本高，具有CUI（保温层下腐蚀）安全风险等诸多缺陷和问题。传统的岩棉和金属铁皮多层包覆的保温技术存在施工成本高，复杂结构和狭小空间不能包覆，而且需要定期拆卸检查CUI的问题。为解决这些缺陷和问题，涂创时代（苏州）科技开发有限公司危春阳博士及其技术团队，通过大量的实验，多次应用测试，成功开发出一款名称为COATIME® HeatSeal “涂瓷”的水性保温隔热涂料，解决了这些问题，可以直接常规喷涂在设备的表面形成涂层，其涂层和基材间不存在空隙没有CUI的风险、可减小保温层的总体厚度、施工和维护方便，具有不受构建空间和形状的限制、节能效果优异等一系列的优点。
图2：传统的岩棉包覆保温技术和CUI的腐蚀问题
该保温隔热涂瓷采用了微纳米多孔和真空填料技术，赋予该材料具有极低的热导率，导热系数≤0.06w/m.k（热探针法），用较薄的涂层就可以大大降低热传导和热辐射，取得非常好的隔热效果。配方中采用独特的纳米材料技术对SiO2气凝胶和窄区间分布的真空微珠进行复合优配；使用了独特的水性耐温树脂技术，形成耐受高低温循环，不开裂，不流挂的高性能纳米水性隔热保温涂料，与传统的保温隔热材料相比，COATIME® HeatSeal保温隔热涂瓷具有以下的优良特性：
1.涂层（3㎜）耐盐雾>1440h，室内或者C3-C4环境下使用，可以直接喷涂与金属表面；室外或者≥C5环境下使用，可以在金属基材与涂瓷层之间涂刷或者喷涂一道防腐蚀涂料。
2.纯水性树脂涂料，VOC<10g/L，单组分产品，施工简单方便，在任何的受限空间和狭小的作业环境都无所障碍，绿色，环保，健康，安全，潮湿无明水基层表面或带热可以施工，具有良好的涂层配套兼容性。
3.常规喷涂施工，无需内包及外护繁琐的操作，节约了人工，缩短了工期，大大的降低了保温层施工成本，提高了经济效益。
4.保温隔热涂瓷涂料，可以涂装于设备，管道任何异形结构的表面并且无任何缝隙，100%全覆盖，避免了传统保温隔热材料包覆不严及缝隙在温变时产生“冷桥”现象，导致凝露的发生，形成腐蚀现象。
5.具有优良的防腐效果，是防腐保温一体化材料，能够彻底解决CUI（保温层下钢铁腐蚀）技术难题，杜绝了隐形腐蚀危害的发生。
6.具有很宽的温变范围，实用性广，温变适应性强，可以在-30℃-300℃环境下使用，保温保冷可以通用，也可以不停车条件下带热施工。
7.无需拆卸检查保温层下腐蚀，即CUI检测，降低维护成本。
8.施工简单方便，喷涂，刷涂，批涂都可以，修补简单不破损，水性，绿色，环保。
9.可以配套不同颜色的面漆，美观，易清洁。
10.保温隔热涂瓷的保温性能不易衰减，防腐蚀和节能效果长效稳定。
图3： 保温隔热涂瓷的整体涂装成型
根据热源温度，该保温隔热涂瓷和配套的典型产品有：
Coatime®Heatseal 5150型涂瓷(适合于-70℃-180℃)、Coatime®Heatseal 5300型涂瓷(适合于150℃-300℃)及Coatime®Heatprime 1150型涂瓷底漆和Coatime®Heatprime 1300型涂瓷底漆四种型号。典型的保温隔热涂瓷结构和施工工艺为“设备表面---CUI防腐底漆（室内不使用）---涂瓷层---耐候面漆”。施工时，首先打磨清理干净设备表面锈蚀物及污染物，再喷涂（刷涂，刮涂）底漆（室内或者C3-C4环境无需底漆，室外及C5以上环境时需要底漆），底漆干燥后喷涂保温隔热涂瓷，无底漆涂层的直接喷涂保温隔热涂瓷，涂瓷层干燥后可以涂装各色耐候面漆，如聚氨酯或者丙烯酸面漆等。保温隔热涂瓷涂层厚度根据热源温度确定，除了实现保温保冷，稳定热能，节能降耗的目的，还具备防止设备设施免烫伤的安全保护作用。因此，工业生产中人体容易触碰的一些设备如造纸行业的烘炉，橡胶行业的橡胶硫化炉，布草洗涤烘干设备等必须喷涂保温隔热涂瓷，保障工作人员的安全。其他的如船舶机仓蒸汽及热水管道，化工及炼油热交换器，民用供暖设施，储罐，管道，锅炉，除氧器，冷库，阀门，等所有热介质设备也喷涂了涂瓷，确保了热源的输送稳定性。对于一些非热源的设备如LNG球罐，溶剂罐，轻质油罐也喷涂涂瓷保温隔热涂料，主要是在炎热的夏季降低内部温度，保证设备的安全和减少罐内溶剂等易挥发品的损耗，大量的应用案列表明水性保温隔热涂瓷是当今传统保温保冷材料最优的替代产品和解决CUI和异构件保温防腐问题的最佳方案。
图4： Coatime®Heatseal保温隔热涂瓷在异型件上的应用
笔者在此特别关注建筑保温材料的发展，因为建筑保温材料在所有保温材料中占有80%的比例，如屋顶及外墙保温板材的大量应用曾经为国家实现节能减排，“碳达峰”“碳中和”发挥了巨大的作用；但是传统的建筑保温板材逐渐暴露出许多弊端和缺陷，主要是高层建筑外墙保温板容易脱落造成伤人事件，关于这方面的安全事故时有发生。因此2020年10月10日，上海市住房和城乡建设管理委员会重磅发布《上海市禁止或者限制生产和使用的用于建设工程的材料目录（第五批）》中，宣告薄抹灰外墙外保温系统退出上海市场。这给保温隔热涂瓷的应用带来巨大的市场空间。随着国家对节能产品及环保绿色产品的大力鼓励和支持，并且持续的深入，将会助推保温隔热涂瓷高速发展，笔者也期待保温隔热涂瓷（Coatime®）应用技术不限于金属，特别是碳钢基层表面的成功，应该创新延伸至更加广阔的非金属层基面，如混凝土，塑料及橡胶的保温隔热应用。
（张工防腐蚀原创文章欢迎转载图片来自网络如有侵权通知删除部分图片由涂创时代提供和授权使用并经危春阳博士审核）
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