基本信息
- 项目名称：
- 高效热屏蔽节能防腐涂层材料的研制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 项目通过涂层材料的隔热机理研究，功能性涂层的结构设计，以及高热反射、热发射、热阻隔颜填料的应用与研究，研制出一种集高效热屏蔽、装饰性和长效防腐功能于一体的涂层材料。突破了深色涂层热屏蔽效能的瓶颈。项目研制的白色涂层热反射率为92%，灰色涂层热反射率为78%，同时具有高热发射率和低导热系数。可用于油库、油罐、石油化工及建筑等防腐节能领域，可显著降低能耗，具有广阔的市场前景。
- 详细介绍：
- 本项目以高效节能保温、降温为目标，以环保长效为宗旨，以性价比优良、具有实际应用价值为出发点，研究出集高热反射、高热发射和高热阻隔、长效防腐、装饰于一体的涂层材料。 项目主要研究内容如下： 1、为了保障涂层在苛刻条件下的完整性、功能性和工作寿命，实现高效降温、防腐的目的，通过对不同结构的防护涂层的防腐性能、降温性能进行测试，设计了集高效防腐、热阻隔、热反射与热辐射及装饰于一体的复合涂层结构； 2、利用光、热反射、吸收及辐射等基础理论，以及聚合物和无机材料中热能储存、转换及传递规律，充分发挥阻隔、反射和辐射之间的协同效应，开发利用新型功能性材料，制备出高热屏蔽的涂层材料； 3、研究不同色系颜料的光学、热学性能，利用颜料复配原理，制备有色及深色热屏蔽涂层，突破了深色涂层材料热屏蔽效果不佳的瓶颈。 项目研究的涂层材料，白色涂层热反射率达92%，灰色涂层反射率达78%，具有优良的降温隔热性能。可以广泛应用于石油工业的海上钻井平台、油罐、石油管道；运输业的汽车、火车、飞机表面；造船工业的船壳、甲板等，达到改善工作环境、提高安全性节约能源的目的。 此项目的实施必定推动交通运输、油罐储运、建筑节能、石油化工领域节能技术的进步，为上述系统增添一种高效热屏蔽节能系统，对推动我国隔热节能技术的发展具有重要的理论和现实意义。同时带动一批相关产业的发展和改革。在全球能源紧张的今天，更有效的节约能源，具有显著的社会效益。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1、作品设计、发明的目的 建筑业急需一种新型冬暖夏凉的热屏蔽节能材料。为解决油气储运的损失和安全问题，使用高效热屏蔽节能涂层材料是最经济有效的措施。本项目研制的高效热屏蔽节能涂层材料，具有高效保温、降温节能之功效，必将广泛应用于建筑保温、油气储罐保温、降温、稠油开采、集输管道保温等领域。 2、作品撰写思路 本作品因应国家节能减排及科学发展要求，以热传播及降温隔热机理为指导，结合结构设计，开发应用功能性颜填料，研制热屏蔽涂料。表征测试其热性能，以此反馈涂层的热屏蔽效果，并据此优化涂层的结构和组成，达到高效热屏蔽、长效防腐及装饰效果。 3、创新点 （1）通过涂层结构设计，实现降温涂层的多功能性。 （2）开发利用了新型功能性填料，提高涂层的防腐、热屏蔽效果 （3）通过对空心玻璃微珠的分散工艺优化及表面改性，降低涂层导热系数。 （4）研究开发了降温隔热型有色、深色复合涂层材料。 4（1）技术关键 本项目研究制备了集长效防腐、高热阻隔、高热发射、高热反射于一体的高效热屏蔽节能涂层材料。通过高反射型深色颜料的筛选应用和颜色复配，制成高热屏蔽深色涂层材料。 （2）主要技术指标 本作品防腐、带湿带锈涂装性能优良。热反射率：灰色78％，白色92％。其具有显著的热屏蔽效果。 本材料施工性能优良。在气温28℃以上晴朗的天气，与普通防腐涂层相比，可使被涂物内部温度降低最多11℃，外部表面温度降低最多19℃。
科学性、先进性
- 本作品对比国内同类产品（局限于热反射或热阻隔单一机理的应用研究，隔热降温效果差，赋予了功能的同时降低了其防腐性能），因使用功能性防腐材料而具有优良的防腐性能，其带湿带锈涂装性能和耐盐雾性能优良。该高效降温节能结构涂层材料，除具有高性能外，原材料立足国内易得，生产工艺简单、科学合理。同时作品具有很好的性能价格比。 项目通过多层设计、有机结合，实现防护涂层集长效防腐、高热阻隔、强热发射、高热反射、装饰于一体的多项技术兼容创新。 项目通过研究颜填料的光学和热学性能，开发利用新型高热阻隔、高辐射率、高反射率和高耐候性的颜填料。同时利用自制测试装备、模拟装进口大型测试仪联合进行涂层材料的热学性能进行表征，建立数学模型，总结规律，阐明其测试方法的可行性与可靠性。
获奖情况及鉴定结果
- 科技成果鉴定证书：高效热屏蔽节能结构涂层材料的研究与产业化。2008年5月。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 暂无
作品可展示的形式
- 实物、产品，图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 项目研究的高效热屏蔽节能涂层材料，具有高效保温、降温节能之功效，攻克了深色涂层材料的高效热屏蔽的技术难关，大大提高了涂层的热反射与热辐射性能，赋予了涂层功能性的同时又使涂层高性能化。必将广泛应用于建筑保温、油气储罐保温、降温、稠油开采、集输管道保温，热注系统输气管道保温，热电厂集输管道保温，化工厂高温管道保温及锅炉保温，火车、汽车、轮船等交通运输工具等领域，使其达到最好的节能效果，并为大量的节能涂层材料的研究与应用提供理论基础与依据。此项目的研究推动了我国的涂料领域的技术进步，对节能技术及节能材料的发展，以及“十二五”节能目标的实现，具有重大的理论意义和现实意义。
同类课题研究水平概述
- 1、国外现状 在国外，隔热涂料的研究较早，也比较深入。国外的专利中，很多都是以丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、丁基合成橡胶等为成膜物质，金属颜料、铝片、空心微珠等作为功能性填料制备热屏蔽涂料。N.M.Nahar等对干旱地区太阳光的冷却技术进行研究后发现，涂有反射涂层的测试室内的温度比未涂的测试室内温度低得多；R.Neil采用马来酸二丁酯一乙酸乙烯共聚物为成膜物质，通过加入一种CeramicSil32珠光隔热剂制得了隔热性能优良的水性隔热涂料；英国一项专利介绍了一种褐色的热反射涂料，由成膜剂和近红外热反射颜料构成，近红外反射率≥70%，太阳光总反射率≥45%;美国一项专利也介绍了一种在近红外具有较强反射能力，而在大气窗口具有很强辐射能力的涂料；在日本，武居二郎研制了建筑物用太阳能反射涂料，周田道夫则对太阳反射涂层进行了评估；德国有一项专利，用于降低底材表面温度的热反射涂料用组合物，含有黑色和杂色的着色颜料、白色颜料、其它颜填料、基料和添加剂，所有成膜组分之和为100%；在佛罗里达州，白色是使用在屋顶上最好的颜色，根据佛罗里达太阳能源中心(Florida Solar Energy enter)最近的研究指出:反射的白色屋顶可以降低冷却费用达20%或更多。 2、国内现状 国内对太阳热反射涂料的研究大多数是关于树脂的改性及颜填料的开发应用。刘先春以改性丙烯酸醇酸树脂为主要成膜物质，并与颜料、溶剂及助剂配合使用而制得的表面隔热涂料，具有优异的物化性能及极强的亮度，对太阳热的反射率高，可明显降低房屋表面的温度；郭年华研制了聚氨酯改性高氯化聚乙烯热反射涂料，介绍了该涂料的配方及其性能指标，讨论了涂料用基料树脂和颜填料对热反射率的影响；许新在对太阳热反射涂层反射原理分析的基础上，研究了颜料粒子的形状、颜料体积分数以及颜料的聚集状态对太阳热反射率的影响；张敏采用鳞片状铝粉为颜料制得了一种水性反光隔热罩面涂料；中国科学院广州能源所的江晴等人建立了理论模型，指出在大气质量为1、太阳辐射为945W/m的情况下，理想海灰色热反射涂层的表面温度可比同等灰度的其它涂层约低30℃，同时指出，在中远红外(波长4µm以上)提高涂层的发射能力是降低涂层表面温度的另一有效途径；某公司新近研制生产了太阳热反射涂料，反射率可达87%，通过实践证明得出：涂刷了太阳热反射涂料的屋顶夏天可以减少空调能源21％。
