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保障人身安全的气凝胶隔热涂料研究

 根据美国灼伤协会的统计数据,由于职业性接触烧伤,每年大约有4000名病人住院治疗1,并且还有许多没有统计报告的烧伤事故。由此失去的时间和产出、医疗费用、诉讼费用及与这些灼伤有关的其它影响,损失达数百万的利润,更重要的是,受害人忍受的精神上和肉体上的痛苦是金钱也买不到。世界各地的工业设施中有许多热的、不隔热的管道、容器和其他设备,它们都是危险源,能对员工造成接触性灼伤。虽然大多数机构的目的是要保持工作场所员工的安全,解决起来往往非常困难,或者是要花费昂贵的代价去实施。

ASTM标准C1055和C1057为工艺工程师和系统分类者提供了详细的分析方法来确定如何使他们的工艺流程更安全且没有灼伤的危险,并规定了工作场所可接受的加热表面的状况2,3。这些认可的职业安全与卫生条例(OSHA)4标准还描述了使用仪器来测量这些安装系统所能提供的安全水平。


直到最近,当加热系统需要改进来保障人身安全时,可选择的方法仍是传统的隔热保温方法,如使用玻璃纤维或岩棉、对身体进行保护或采取管理措施(HazCom标识)。尽管采用传统的或含纤维的隔热材料足以减少灼伤危险,但是会增加保温层下的腐蚀风险(CUI),而且安装困难、代价很高,特别是遇到那些庞大,正在使用之中或者是设计复杂的系统时。


隔热涂料技术的最新进展对于那些寻找免于灼伤防护方法的加热系统运营商来说是一个突破。仅仅是一层薄涂层就能满足表面烧伤防护的安全要求。该隔热涂料可使用传统的方法喷涂,施工成本低于机械隔热的成本,且使最终产品非常耐用且耐腐蚀。


区分现有的隔热涂料的依据是所使用的隔热添加剂的类型。传统上,主要的隔热方法是使用空心的陶瓷微球,由于其中空结构,拥有改进的隔热性能。最近,配方设计师已经开始使用气凝胶粒子作为隔热涂料主要的添加剂。气凝胶,是一类高度多孔的固体材料,以其优异的保温隔热性能而著名,是采用无定形二氧化硅作为基础结构而制得的。这种多孔结构材料的热导率约为0.012W/m·K(0.007Btu-ft/[h-ft2°F],陶瓷微球的热导率为0.05〜0.2W/m·K(0.029~0.116Btu-ft/[h-ft2°F]。不像空心球破裂时性能会退化,气凝胶颗粒在处理时可以粉碎而不会失去其隔热性能。


灼伤危险指南及温度感觉测置器


ASTMC1055概述了什么会造成可逆或不可逆的皮肤损伤,对工业和消费产品给出了时间-温度阈值的建议。在工业环境中,温度在44C(111T)-48_C(11BT)之间,5秒钟的接触时间可能会引起疼痛。在58C(137'F)时会造成一度灼伤,61C(141T)或更高温度时会发生二度灼伤(图1)5’6。


ASTMC1057强调了用工具如温度感觉测量器来确定在什么表面状况下导致灼伤。特别是标准概述了如何计算或测量皮肤接触温度(Tc),皮肤接触温度(Tc)定义为皮肤的表皮和真皮层的界面处的温度一一皮肤表面以下约80~100微米处。

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