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气凝胶涂料的优缺点
气凝胶是一种具有纳米多孔结构,孔隙率极高,密度最低的固体,是新一代高效节能隔热材料。以气凝胶粉体为主要功能材料制成的气凝胶涂料,也具有很多独特的性能。
1)独特的隔热效果
气凝胶的隔热原理是其独特结构带来的无对流效应、无穷多遮挡板效应和无穷长路径效应,可以有效阻止空气对流,降低热辐射和热传导。比如,二氧化硅气凝胶的常温导热系数可以做到0.018W/m·K,远远低于传统隔热保温材料。添加气凝胶粉的气凝胶涂料,其导热系数低至0.04 W/(m·K)。
跟传统隔热保温材料相比,实际的隔热保温效果更好,基本上可以实现以毫米级厚度的气凝胶涂层,实现厘米级厚度传统保温材料的隔热效果。
2)超强的拓展性
一款先进的好材料,能不能得到广泛的应用,本身性能好只是必要条件,最关键的因素是好不好用,即拓展性和适应性。气凝胶粉体作为基础材料,可以以各种方式复合,制成各式各样的隔热保温材料,极大地拓展了应用范围。
在广义的涂料行业,成膜物种类非常多,有溶剂型、水性和无机类的,水性的有乳液性和水分散体的,成膜物有单组分的,有双组分的,有常温自干的,还有高温烘干的,通过选用不同的成膜物,赋予气凝胶涂料不同的独特性能,就能实现不同功能特性的气凝胶隔热保温涂料。
二氧化硅气凝胶粉的耐温极限是650℃,通过选用不同的成膜物,就可以实现超大温度范围的隔热保温涂料。
如果选择低温弹性乳液,搭配气凝胶粉,就可以制成在低温(-60℃)下不开裂的低温隔热保冷涂料,用于冷库,冷藏车等。
如果选用耐高温的乳液,搭配气凝胶粉,就可以制成耐温达200℃的隔热保温涂料,用于工业管道和锅炉的保温隔热等。
如果选用无机树脂,搭配气凝胶粉,就可以制成既耐高温(300-600℃),又阻燃的无机隔热保温涂料,用于更高温度的工业隔热保温等。
如果选用更耐温的三氧化二铝或其他类型的气凝胶粉,搭配无机树脂,就可以制备耐温超过1000℃的隔热涂料。
3)施工便捷性和广泛的适应性
气凝胶涂料可直接喷涂或刮涂在物体表面,对于管道、阀门等形状复杂的异形件也能实现完美包覆,解决传统保温材料的施工难题。
即使是气凝胶毡,厚度也只是毫米级,柔韧性极好,其包裹性和施工便利性远远优于传统的厚层保温卷材。
4)超长的使用寿命
气凝胶粉体本身是稳定和惰性的无机物,气凝胶隔热涂料的寿命主要取决于成膜物的性质,而涂料领域的各类成膜物,使用寿命最低3年起,常用的成膜物的寿命10-30年,无机树脂类的使用寿命甚至可达100年。
因此,以气凝胶粉为主要隔热材料,搭配各种不同的成膜物,就能实现多种不同使用寿命的气凝胶隔热保温涂料。
特别是目前主流的二氧化硅气凝胶粉,本身具有极强的疏水性,制备的气凝胶隔热保温涂料,天然具有疏水效果,又可以进一步提升涂层的使用寿命。
这一点,对于传统隔热保温材料而言,就是妥妥的降维打击。
比如外墙保温装饰一体板,说是能保50年,但是安装完成后,水分迟早会进入板缝,进入粘接层,时间长了,不仅保温效果下降明显,而且保温板还有开裂脱落的风险,而且也不好维修。
而气凝胶隔热保温涂料,属于薄型涂料,通过刮涂或者喷涂形成整体保温层,不存在接缝问题,也不存在粘接问题;即使后期局部出现脱落开裂问题,涂层与基材之间也不会有水的大面积渗透,只需要把局部损坏部位修复并重新喷涂气凝胶涂料,又能形成整体的隔热保温层。
气凝胶涂料的唯一短板
气凝胶涂料虽然具有很多优点,但也有一个非常明显的短板。
那就是:成本高。
气凝胶涂料里成本最高的就是气凝胶粉,而目前气凝胶粉的生产工艺成本非常高,导致气凝胶涂料的成本也不低。
按照市场价40元/kg,3mm厚涂层气凝胶涂料用量预估2.0kg/㎡计算,3mm厚度气凝胶涂层的材料成本就高达80元/㎡。如果气凝胶涂层厚度达9mm,气凝胶涂料用量将高达6.0kg/㎡,则原材料成本高达240元/㎡。
想要达到最佳的隔热保温效果,涂层厚度就不会太薄,所以造成使用气凝胶涂料的初期投资必然偏大。
气凝胶涂料的前景究竟如何?
答案只有一个:前景极好。原因如下:
1)成本会逐渐降低
最近几年,国内很多企业都在大力建设气凝胶生产线,产能越来越大,企业投入越多,气凝胶粉的生产成本越来越低,气凝胶涂料的价格必将越来越低。这个具体不展开了,网上可以查到很多气凝胶原材料的企业信息。
随着气凝胶涂料的成本逐渐降低,气凝胶涂料的价格越来越低,加上气凝胶涂料具有很长的使用寿命,所以其综合性价比就会越来越高,必然会逐渐抢占现有的保温材料的市场。
2)潜在的巨量需求
这一点大家都清楚,国内的建筑市场本身是个巨量的规模,建筑内外墙和地下室保温的市场巨大。工业厂房隔热保温,工业管道锅炉设施的隔热保温的规模也不小。电动汽车,以及各类电池驱动设备,目前也需要大量的隔热保温防火阻燃材料。节能降耗永远有需求,无论是国家政策层面,还是市场的真实需求,这也是毋庸置疑的。
随着气凝胶涂料的性价比越来越高,气凝胶涂料的未来必然会越来越好!