Кратко: аэрогелевое теплоизоляционное покрытие — толстослойное барьерное покрытие с сухой плёнкой обычно 1–3 мм, которое подавляет теплопроводность в твёрдой фазе, конвекцию газа и излучение за счёт сети нанопор размером 20–50 нм. Стандарт T/CECS 10126-2021 требует теплопроводности грунтовочного слоя на основе аэрогеля не более 0,044 Вт/(м·К); по R = d/λ покрытие 2 мм при 0,044 Вт/(м·К) даёт около 0,045 м²·К/Вт — примерно как 9 мм обычной органической краски. Главный компромисс: больше аэрогеля — ниже теплопроводность, но ниже адгезия. Опубликованная рецептура на водной основе (20% аэрогелевой суспензии, 25% полых стеклянных микросфер, 30% акриловой эмульсии) показала 0,041 Вт/(м·К) и адгезию 0,82 МПа.
Что такое аэрогелевое теплоизоляционное покрытие
Аэрогелевое теплоизоляционное покрытие — барьерное изоляционное покрытие, ключевой функциональный наполнитель которого — нанопористый аэрогель диоксида кремния (SiO₂) в связующем из органической эмульсии или неорганического вяжущего; типичная сухая толщина 1–3 мм. Применяется на промышленном оборудовании, трубопроводах и в ограждающих конструкциях для экономии энергии, защиты от ожогов и конденсата. По механизму оно отличается от отражающих покрытий (отражение ближнего ИК) и радиационных (излучение в среднем/дальнем ИК); на практике часто используется в системе «теплоизоляционный слой + отражающий финишный слой».
Ключевые данные
- Поровая структура: поры аэрогеля SiO₂ около 20–50 нм — меньше длины свободного пробега молекул воздуха (около 68 нм); пористость 90–99,8%, удельная поверхность 400–1000 м²/г, плотность монолита до ~0,002 г/см³.
- Теплопроводность: нативный аэрогель ~0,011–0,018 Вт/(м·К); маты ≤0,023 Вт/(м·К); покрытия 0,035–0,044 Вт/(м·К).
- Нормативы: T/CECS 10126-2021 (действует с 01.08.2021) — ≤0,044 Вт/(м·К) для грунтовочного слоя; GB/T 25261-2018: класс 1 ≤0,08, класс 2 0,08–0,15 Вт/(м·К).
- Ориентиры: неподвижный воздух 0,023 Вт/(м·К); вспученный перлит 0,05–0,06 Вт/(м·К); обычные органические плёнки ~0,15–0,25 Вт/(м·К).
- Публикация: водный слой 20% суспензии аэрогеля + 25% микросфер + 30% акриловой эмульсии — 0,041 Вт/(м·К) (ASTM E1530-2019), адгезия 0,82 МПа (GB/T 30803-2014, IDT ISO 29804:2009).
- Физика: плотность сухой плёнки ~0,35–0,50 г/см³ — заметно легче обычных наполненных плёнок; у продукции часто заявлены водоотталкивание 98%, pH 7–9, адгезия решётчатым надрезом 1 класс (проверяйте по протоколам типовых испытаний).
- Нанесение: 5–40 °C, ~1 мм сухого слоя за проход, расстояние распыления 30–50 см, общая толщина 2–3 мм за несколько проходов.
Механизм: три способа переноса одновременно
Газовая фаза: эффект Кнудсена
При нормальных условиях длина свободного пробега молекул воздуха ~68 нм. В порах 20–50 нм столкновения молекул ограничены, и газовая теплопроводность опускается ниже 0,023 Вт/(м·К) свободного воздуха. Этим аэрогель отличается от классических пористых наполнителей (перлит, вермикулит), у которых микронные поры проводят тепло как обычный воздух.
Твёрдая фаза: длинные извилистые пути
Каркас аэрогеля из наночастиц содержит очень мало твёрдой фазы (пористость выше 90%) с сильно извилистыми путями теплового потока. Связующее воссоздаёт проводящие мостики: больше смолы — выше теплопроводность, отсюда разрыв между покрытиями (0,035–0,044 Вт/(м·К)) и нативным аэрогелем (0,011–0,018 Вт/(м·К)).
Излучение: ИК-экранирование
При высокой температуре доля излучения растёт; вводят ИК-экранирующие наполнители (диоксид титана, углеродные порошки), а солнечное излучение в зданиях отсекает отражающий финиш. Не путать с теплорассеивающими покрытиями, у которых цель противоположна — высокая теплопроводность.
Сравнительная таблица: теплопроводность и эквивалентная толщина
Термическое сопротивление R = d/λ (d — сухая толщина, λ — теплопроводность). Толщина для достижения 0,045 м²·К/Вт:
| Система | Типичная λ, Вт/(м·К) | Сухая плёнка для 0,045 м²·К/Вт | Примечание |
|---|---|---|---|
| Толстослойный аэрогелевый слой (T/CECS 10126-2021) | ≤0,044 | ≈2,0 мм | Нормируется минимальная объёмная доля аэрогеля |
| Аэрогель + полые стеклянные микросферы | ≈0,041 (измерено) | ≈1,8 мм | Публикация, Coating & Protection №1, 2025 |
| Изоляционный слой класс 1 (GB/T 25261-2018) | ≤0,08 | ≈3,6 мм | Типы с полыми микросферами |
| Изоляционный слой класс 2 (GB/T 25261-2018) | 0,08–0,15 | ≈3,6–6,7 мм | Типы с вспученным перлитом, вермикулитом |
| Обычная органическая плёнка | ≈0,15–0,25 | ≈7–11 мм | Уровень эпоксидных и акриловых эмалей |
| Неподвижный воздух (ориентир) | 0,023 | ≈1,0 мм | Не покрытие; только ориентир |
Рецептура и подбор
Теплопроводность против адгезии
Аэрогель пористый и непрочный: рост дозировки снижает теплопроводность, но разжижает непрерывную связующую фазу и снижает адгезию. В публикации при эмульсии 30% и микросферах 25% превышение 20% суспензии продолжало снижать адгезию; сочетание 20/25/30 обеспечило 0,041 Вт/(м·К) и 0,82 МПа. Сначала зафиксируйте нижний порог адгезии, затем поднимайте дозировку аэрогеля ступенями.
Комбинация с микросферами
Полые стеклянные микросферы заключают неподвижный воздух (~0,023 Вт/(м·К)); они экономичны, стойки к раздавливанию и образуют противоусадочный каркас. На приёмке быстро оценить битые сферы можно по насыпной плотности и плавучести в воде: выше плавучесть — целее сферы.
Связующее и температура
Водные акриловые системы обычно ограничены ~120 °C длительной службы. Каркас SiO₂ выдерживает сотни градусов, но предел покрытия задаёт связующее. Для более горячих труб — неорганические/силикатные системы (см. GB/T 17371-2008) либо схема «мат аэрогеля + тонкий слой» по данным типовых испытаний.
Нанесение и приёмка
Толстые плёнки дают усадку и растрескивание: ~1 мм за проход, дистанция 30–50 см, при 5–40 °C. Теплопроводность — по GB/T 32064-2015 (переходный плоский источник) или методом тепломера; адгезия — по GB/T 30803-2014; проектирование и приёмка — по T/CECS 835-2021; продукция — по GB/T 34336-2017.
Частые вопросы
Какая теплопроводность считается приемлемой?
По T/CECS 10126-2021 — не более 0,044 Вт/(м·К). Для заявлений ниже 0,030 Вт/(м·К) проверьте метод, толщину образцов и условия твердения, прежде чем опираться на цифры.
Какой обычной толщине эквивалентны 2 мм покрытия?
По сопротивлению: 2 мм при 0,044 Вт/(м·К) ≈ 0,045 м²·К/Вт — как 3,6–6,7 мм классического изоляционного слоя или 7–11 мм обычной органической плёнки. Это поверхностный слой, а не полная замена трубной изоляции; проектирование — по T/CECS 835-2021 и проектной документации.
Какую температуру выдерживает?
Зависит от связующего: водный акрил — примерно 120 °C длительно; выше — неорганические/силикатные системы или композиты с матами, с проверкой типовых испытаний на термостойкость и термоциклы.
Почему при избытке аэрогеля падает адгезия?
Пористый аэрогель при высокой доле разбавляет непрерывную фазу: эмульсия не обволакивает частицы, и прочность на отрыв снижается. Сначала зафиксируйте порог адгезии, затем ведите градиентные испытания по аэрогелю, микросферам и связующему.
Трескаются ли толстые слои?
Слишком толстый проход и быстрое высыхание дают растрескивание. Наносите ~1 мм за проход, используйте каркас из микросфер или волокон и соблюдайте межслойные интервалы.
Как связаны с отражающими покрытиями?
Они дополняют друг друга: отражающий финиш снижает поглощение солнечной радиации, аэрогелевый слой подавляет теплопроводность; комбинированная система типична для фасадов и промышленных объектов в жарком климате.
Источники
- T/CECS 10126-2021 Системы толстослойных аэрогелевых изоляционных покрытий, действует с 01.08.2021
- T/CECS 835-2021 Правила применения систем толстослойных аэрогелевых покрытий
- GB/T 34336-2017 Нанопористые аэрогелевые композиционные теплоизоляционные изделия
- GB/T 25261-2018 Отражающие изоляционные покрытия для зданий (классы грунтовочных слоёв)
- GB/T 30803-2014 Определение прочности сцепления при растяжении (IDT ISO 29804:2009)
- GB/T 32064-2015 Метод переходного плоского источника для теплопроводности строительных материалов
- GB/T 17371-2008 Силикатные композиционные теплоизоляционные покрытия
- Чжао Ваньсай и др., Разработка водного аэрогелевого изоляционного слоя, Coating & Protection, №1, 2025
Last updated: 2026-10-16 ｜ Подготовлено и опубликовано техническим отделом Kexin New Materials (Guangdong) Co., Ltd.