绝热材料

2024-10-30

绝热材料（精选9篇）

绝热材料篇1

国际上把绝热材料与绝热工程称为“第五能源”, 这种称谓涵盖了节能与环保的双重性, 明确地指出绝热与节能的辩证关系, 标明了“第五能源”是国民经济发展中一个非常重要的产业链, 可以与其他能源相提并论, 虽然不是“能”却能有能, 而从某种意义上显示了它的开发与应用对能源的可持续发展更有效, 更能取得非同凡响的效果。

绝热是最有效的节能, 这已是一个被世人普遍认可的事实。绝热材料及绝热工程也一直随着能源的利用而发展着, 其功不可没。但是它的辅助作用的地位, 使其始终处于被动地位, 在国民经济大发展中, 人们把先进的人才、先进的科学技术和经济实力集中的运用在主力战线上, 因而它的被动地位使其被忽略了, 以至于在国民经济发展中处在落后状态, 甚至影响了大局的进展。

1 绝热材料的分类

1.1 有机质材料

基本上都属于石油化工的副产品, 主用于建筑物体的隔热保温及制冷设备上, 其代表性产品:EPS、XPS类、聚氨酯泡沫类。

其优势是:质轻, 隔热保温效果好, 制作工艺成熟, 施工方便, 已在国内外应用多年。

本质上的缺陷: (1) 防火功能低下, 虽然做了自熄、阻燃等处理, 但仍难防止火灾, 最可怕的是释放出令人窒息的气体; (2) 本身使用寿命只有20年 (理论上) 而且在其逐渐衰变中失去了隔热保温功能。

人为的缺陷:

在建筑市场上, 由于这类产品多为小型厂家生产, 整体质量上存在着: (1) 原材料多为再生品; (2) 养护不达标, 使用 (包括施工) 质量难以保障 (常发生裂缝、脱落等现象) , 加之无法现场监测 (缺少实际监测仪器) , 因此其潜在的危害是灾难性的。

前景预测:通过多年的应用人们才能从其优劣对比中, 选择出淘汰与改变 (折中) 两种出路, 在先进国家如美国已采取了禁止使用, 也有采取折中的办法, 即将其与无机质材料结合, 以优势互补的办法改变其现状。

1.2 无机质材料

基本上都属于天然矿物质加工而成的产品, 主要用于工业领域里以围材、隔材及衬材的形式对工业设备、管道等部位进行绝热以阻止热扩散, 提高热能利用率。其代表性产品:岩 (矿) 棉制品、玻璃棉制品、硅酸铝 (镁) 纤维制品, 以及近年来兴起的复合材制品。

其优势与特性:因其对高温的优势, 在以高温作业的工业领域里, 如石油化工、热电热网、冶金等必须绝热的部位普遍应用着;在这些高耗能的领域里其绝热的功能和高温作业区保护作业人员的健康的需要尤为重要。因此, 对绝热材料及绝热工程的要求更高。

本质上的缺陷: (1) 单一的材料结构, 多为一种材质, 松散无序, 导致空气在其中自由流通, 热量随空气大量流失; (2) 吸水、吸湿, 水浸使绝热性能降低甚至丧失; (3) 其制作的高耗能, 成型时 (管、板) 又多用有机粘合剂, 在高温下易挥发、松散、解体而失去整体绝热功能, 导致热能大量流失。与人体接触时刺激皮肤出疹, 影响人身健康。

人为的缺陷: (1) 多为小作坊的生产模式, 产品品种单一; (2) 制作工艺落后; (3) 缺乏科技含量, 产品质量难以提高, 与现代工业节能要求差距太大。

前景预测:在工业领域里, 绝热材料及绝热工程与工业市场发展水平及速度长期存在着不相适应的矛盾, 即长期处于被动落后的状态, 在节能与环保上拖着工业发展的后腿, 这种严峻的形势迫使绝热领域里必须进行大变革, 否则将使这个用能大市场成为国民经济的“罪人”。

1.3 复合型材料

基本上仍然属于无机质材料, 以硅酸盐类材料制成, 如复合硅酸铝与石棉等按一定比例制成软质管、板、卷材, 有价格低、施工方便等优势, 其缺陷与其他无机质材料基本相同。

2 建筑领域绝热材料的特色

运用专利技术产生的孤立密闭的类真空空穴 (气泡型) , 加上硅-铝闭孔空心微珠, 充分发挥了真空隔热原理, 绝热效果突出, 在热电绝热“比武”中名列前茅;通过专用技术进行键能重组合, 使键能大、商值高, 有很强的亲和力, 产生着新的“贡献和”;层式网状叠力单元及填充的结构, 使气相和固相紧密结合, 结构严谨, 固态稳定, 绝热效果经久不衰;多功能、多品种, 有胶凝材料任意可塑, “一涂即可”, 型材 (硬质管材、板材) 一贴即成, 能满足各种需求。

建筑领域的新技术以“窑洞效应”打造冬暖夏凉的节能型、环保型、安全型三型合一的人居环境: (1) 全无机质的材质结构, 防火等级A级, 安全系数高; (2) 可与建筑物体同寿命, 并对建筑物体有保护作用; (3) 生产、使用全过程均无“三废”排放, 并可回收再利用, 环境健康有保证; (4) 一经使用长期有效, 其节能效果始终如一、经久不衰, 并对建筑物体根据不同要求用不同材料具有不同功能 (如呼吸、调湿、防火隔断等) , 又能优先减少建筑本体能耗, 在技术政策导向上, 把减少建筑本体能源消耗 (即被动式技术) 放在比提高发电效率、供热制冷效率 (即主动式技术) 更优先位置上, 更好的挖出建筑本体的节能潜力, 构成更优的组合节能效力。

3 建筑物墙体用绝热材料更节能

绝热材料在热电厂应用较为普遍, 表1是电力系统对建筑物墙体温差比的统计结果, 从表1可以看出12.5万kW～30万kW, 256台机组因绝热不良造成的热损失相当于50万t标煤的发电量。

国家电力系统曾提出将每发一度电耗煤从350 g降到250 g, 仅此一项一组120万kW机组一年就能节煤65万t。

4 结束语

建筑材料除了寻求自然能的同时, 还应大力倡导发展“第五能源”———节能保温材料, 因为“第五能源”不但可以节能, 还是代价最低、效果最好、最能立竿见影、又最能形成“全民行动”的办法, 它将以节能又环保的双重功效材料造福于人类。

摘要：介绍了绝热材料的概念、分类及绝热材料在建筑领域的使用, 指出使用绝热材料更节能, 更符合未来发展趋势。

关键词：绝热,节能,绝热材料,墙体保温,第五能源

参考文献

[1]谢文丁.新型复合高效节能保温隔热材料[J].砖瓦, 2000 (S1) .

[2]谢文丁.开发节能型、健康型和安全三型一体的新型墙用隔热保温材料[J].砖瓦, 2005 (2) .

[3]谢文丁.环保与节能原材料——海泡石[J].砖瓦, 2005 (7) .

[4]谢文丁.对以膨胀玻化微珠为代表的新型无机质绝热材料的探索[J].砖瓦, 2009 (9) .

绝热材料篇2

 福耐斯 —— 高性能橡塑绝热材料的领先产品  铂耐斯 —— 全球复合橡塑绝热材料的标杆产品  亚耐斯 —— 家用空调绝热材料的最佳产品；

Durkflex FE福耐斯橡塑保温材料

产品介绍：Durkflex FE通用福耐斯橡塑保温管采用杜肯第三代ACMF 精控微发泡技术"，使得一贯高品质绝热性能的福耐斯，产品发泡更均匀，泡孔更加细密，闭泡率更高。衡量保温性能重要指标的湿阻因子μ≥10000，有效提高产品的抗水汽渗透能力，对防止管道凝露，降低管路腐蚀风险做出了充分保证，当温度达到0 ℃时，导热系数λ≤0.032 W/(m.K)，超低的导热系数，均匀细密的泡孔，极大地保证了产品良好的保温效果。

产品优势：  低导热系数：采用杜肯独有的ACMF精控微发泡技术，发泡充分，泡孔均匀细密，完全的闭泡结构和更高的闭泡率。有效锁住更多的空气。在同样的环境下，杜肯福耐斯的保温性能比传统的保温材料要明显优异，；例如在20℃的环境下，导热系数λ≤0.034W/(m.K)。 高湿阻因子：湿阻因子是衡量保温材料使用寿命的重要指标。系数越大，水汽越难渗入到材料内部，绝热材料的使用寿命就越长。Durkflex杜肯福耐斯适中的表观密度和优异的闭泡结构，使得湿阻因子μ≥10000，大大延长材料使用寿命。   应用领域     商业/工业空调的水管和风管冷冻、冷藏机器设备热水管道和工业管道保温绝热建筑/结构保温高防火等级：杜肯福耐斯防火等级达到B1级难燃

安装快捷方便：表面密度适中，材料柔软而富有弹性，不会轻易撕裂，符合工业环境规则和不规则的设备及管路应用状况，在保证降低冷、热损失的节能效果的同时，保证了材料安装更方便、美观。环保健康：以橡塑为主要原材料发泡而成的柔性闭泡绝热材料，无纤维粉尘，不含氟氯化碳，氟氯烃等有害物质，不含甲醛，贵重金属及硅元素。大大满足半导体洁净室，无菌室等应用领域的超高要求。

 隔音降噪/工业冷却

Durkflex FG杜肯零级福耐斯

杜肯零级福耐斯橡塑保温材料全厚度系列产品通过了BS476 Part6/Part7两部分的测试，取得了BS标准最高防火“class0”的认证，并且通过“UBC房间测试”和“FM管道火焰追逐测试”，顺利获得了“FM Approved”证书，此外，Durkflex FG还顺利通过了美国UL实验室防火标准最高等级的V-0/V5A测试。通过测试，杜肯零级福耐斯产品表现出良好的防火阻燃能力，达到了目前世界范围内橡塑材料防火最高安全标准的零级难燃，确保了产品在真实火场环境下的安全性能。产品优势   良好的保温性能：Durkflex FE的升级产品，ACMF精控微发泡技术使产品泡孔更加细密均匀，更多的空气被所在微细泡孔内，一方面大幅度降低了泡孔破裂率，另一方面进一步提升保温性。出色的安全防火性能：通过英国BS Class0、美国FM APPROVED认证，同时也满足中国国标GB８６２４-2012 B1防火等级标准，兼具更低的放热量和更低的产烟量，使用户获得更佳的安全保障。 更高的抗水汽渗透能力：高达10000以上的湿阻因子，让空气中的水汽更难以进入产品内部，抗水汽渗透能力突出，不仅有助于产品保持更低更稳定的导热系数，而且显著延长产品的使用寿命，更具经济性。  环保节能：不含氟氯化碳，氟氯烃等有害物质，不含甲醛，重金属及硅原色，无纤维粉尘，防霉抗菌。氨和硫化物的含量完全满足无尘室等应用领域的要求。

方便快捷的安装：产品柔软兼具弹性，配合专用杜肯系列辅材，安装更加便捷，维护极其简单，省时省力省成本。

应用领域      

Durkflex FH防霉抗菌福耐斯

防霉抗菌福耐斯产品是杜肯公司专门为对室内空气品质和健康安全环境有高要求的领域而打造的一款高性能防霉抗菌健康型保温材料。Durkflex FH 采用特殊的配方的体系，引入高效的菌群抑制剂，对中央空调系统中广泛存在的细菌，病毒及霉菌等产生强烈的抑制和破坏作用，有效提升室内空气品质，为人类创造更健康舒适，更绿色环保的居住环境。产品优势  健康环保：抑制霉菌生长，净化室内空气，提升室内空气品质。

应用领域   

Durkflex FT高阻燃低烟福耐斯

高阻燃低烟福耐斯是杜肯公司针对高等级防火，侧重低烟低毒的消防安全要求所研发的新型像素保温产品。在延续杜肯福耐斯系列产品一贯的低导热系数的基础上，在产品的燃烧性能——产烟量，燃烧低落物，产烟毒性三个附加等级上表现优异，总体取得了B-s2,d0,t1的测试结果，在目前中国橡塑保温市场上处于领先水平。产品优势 

应用领域燃烧产烟性能完全满足GB8624-2012 B1级的标准，低产烟毒性和烟密度极大保证了产品的消防安全性能。注重空气品质及人体呼吸健康的高星级酒店/高级写字楼对空气品质敏感的制药车间，食品车间，无菌室和研发中心人口流量巨大，存在病菌爆发性感染威胁的公共领域电子/通讯/半导体制造制造车间/洁净室/食品工厂精密仪器制造烟草生产/仓储航空航天器材制造

众多安全健康的公共领域：医院，学校，飞机场等  机场，体育馆，展览馆，车站等大空间公众建筑。

Durkflex SLT杜肯超低温系统绝热保冷材料

Durkflex SLT/ MLT超低温绝热系统是杜肯公司专门针对超低温工况环境下的保温工程而研发的高性能绝热系统。该产品是深冷活性酶为基础研发出的新型超低温绝热材料，采用杜肯超低温专利技术，使得材料在超低温的工况环境下具有持久稳定的低导热系数和超高湿阻因子，保温性能良好，抗水汽渗透能力卓越，柔软的材质便于安装，工程成本更低，维护更方便，为低温环境的气体绝热，LNG储运带来了更加安全可靠的全套解决方案。  灵活的解决方案：该套系统可根据工况的管道厚度，环境温度等因素，专业、灵活的设计出最适合最经济的解决方案。

低透湿性能：超低温绝热系统的每层材料均采用杜肯独有的ACMF精控微发泡技术，泡孔细密均匀，具备较强的抗水汽渗透能力，配合使用杜肯深冷专用胶水，每层材料接缝之间紧密结合，形成优良的隔汽防潮层，隔绝水汽渗透。   

应用领域        

低温以及超低温（-150℃以下）管道/设备的防结冰/凝露保冷绝热工程圆柱形，球形或不规则形状低温储罐的保冷绝热工程气体低温储罐的保冷工程

LNG的储运及管道传输的保冷绝热工程完全或部分替代传统保冷材料的改造工程

改善长期运行效能，提高系统使用年限的保冷绝热工程对环境洁净度要求高，不产生粉尘或碎屑颗粒的保冷绝热工程石化、天然气行业各类低温介质运输船舶弹性绝热体：超低温绝热系统在-196℃的工况条件下仍能保持良好的柔韧性能，材料内部结构持续稳定，确保绝热材料持续发挥保温作用。

卓越防火性能：杜肯超低温绝热材料防火等级达到GB8624-2012 B1级难燃，表面使整个系统具备卓越的防火性能，大大提升系统使用的安全性能。

安装简单方便：杜肯超低温福耐斯材料具备优良的柔性和安装适应性，配合使用杜肯超低温专用胶水，保证了系统的气密性，并且安装时不需要设置膨胀收缩缝，施工简便，节省成本。适用温度范围为：-196℃ 到110℃

杜肯铂耐斯系列

Durkflex BE杜肯通用铂耐斯建议使用温度范围：-50℃～110℃

杜肯通用铂耐斯橡塑保温材料是采用杜肯ACMF精控微发泡技术生产的优质杜肯福耐斯基材和拥有专利技术的PVDF铂铝结构层热熔复合而成，其光滑的金属表面完全杜绝水汽渗透，耐老化腐蚀性能大幅度提升，满足食品加工厂，医药厂，电子厂，洁净工厂等应用环境苛刻的要求，特别是空调通风管和室外供水系统。

   超高绝热性能：金属复合层赋予该产品超强抗水汽渗透能力，加上独特闭泡结构，使产品保持低而稳定的导热系数，保温性能更加持久。

更长使用寿命：PVDF铂铝结构层为Durkblex提供复合金属表面水汽隔绝层，完全隔绝水汽渗入，使材料表面湿阻因子高达20000。

更高防火性能：PVDF复合铂铝结构层，大大提高产品的安全防火性能。其内在的橡塑弹性绝热基材不仅复合中国GB8624-2012 B1级防火标准和NFTC防火跟踪认证，更符合BS，DIN和ASTM等业内严谨的国际防火标准要求。   抗老化腐蚀性能突出：PVDF铂铝结构层提供最佳的防护，抗氧化，紫外线，酸碱腐蚀，以及其他恶劣环境的影响。

外观高档：金属表面光泽，外观高档，可提供客户不同颜色的外观选择，便于匹配建筑内饰和外观设计的需求，易清洗，免维护，极大降低经济成本。

环保节能：不含氟氯化碳/氟氯烃等有害物质，无卤素，无纤维粉尘，抗霉菌真菌的生长。材料柔韧富有弹性，质量轻，易处理，易安装，与传统金属覆盖材料相比更省时间和成本，复合层对橡塑绝热材料基材保护更持久，防止氧化腐蚀，全方位保护产品性能。应用领域

食品加工厂/医药厂/电子厂/洁净工厂等

化工厂/石油钻井平台及各种弱酸碱环境（耐酸碱，抗腐蚀）

地铁、船舶行业及各种封闭使用领域（更安全的防火性能，防潮湿，防水汽）机房、地沟及各种潮湿环境（完全与水汽隔绝，抗透湿能力强）

露天、室外管网系统（抗紫外线，抗老化，抗氧化，抗撕裂，抗水汽渗透）

Durkblex BG杜肯零级铂耐斯

杜肯零级铂耐斯橡塑保温材料以高防火性能的杜肯零级福耐斯为基材，与表面的复合PVFM硅铝结构层热熔复合而成。拥有杜肯专利技术的PVFM硅铝结层具有优秀的抗撕裂破坏性能，耐老化腐蚀性能突出，防火性能达到GB8624-2012的A级不燃，为目前业内防火等级最高的产品，卓越的防火性能先后顺利通过了BS Class0和美国FM的检测，为全球业内唯一一款通过美国FM认证的复合橡塑产品。产品优势     卓越的防火性能：产品表层结构防火性能达到GB8624-2012的A级不燃，为目前业内防火等级最高的产品。通过英国BS Class0，美国FM，UL等国际权威认证检测。

高绝热性能：该产品凭借其超高湿阻因子（湿阻因子μ≥20000）和橡塑基材独特的闭泡结构，使得零级铂耐斯的导热系数值在0℃时，λ≤0.032.，持续低而稳定的导热系数，让保温性能更加持久。超长使用寿命：PVFM复合硅铝表层完全隔绝水汽渗透，大大延长产品的使用寿命。

防霉菌滋生：PVFM硅铝结贴面构成的干燥的无机物表层环境，有效防止霉菌滋生，创造健康安全的环境。 采用柔性抗皱表层，安装快捷方便，安装效果大气、美观。

应用领域

电子/通讯/半导体制造制造车间/洁净室/食品工厂

精密仪器制造，烟草生产/仓储，航空航天器材制造公众领域：医院/商场/体育场馆/学校/飞机场/火车站

Durkblex BC夹克式铂耐斯

夹克式铂耐斯专门为石油钻井，化工冶炼及船舶建造的严苛环境而研发的又一创新型技术产品。独有的PVFH铂铝结构层具有很好的抗穿透性能和耐撕裂强度，属于难燃材料，可以用于各种环境的保温保冷系统的保护层。优异的PVFH铂铝层与优质福耐斯基材的完美结合，实现了材料抗老化和耐冲击性的革命突破，满足了特定恶劣工况环境下保温领域的特殊要求。    

应用领域

石油钻井作业/管道运输化工冶炼/外官网系统机房地沟及船舶建造

为复杂恶劣的工况环境提供绝佳解决方案。

Durkylex杜肯亚耐斯空调橡塑保温管

Durkylex杜肯亚耐斯主要针对空调冷媒管专门研发的高性能绝热保温材料，主要应用于家用及汽车空调系统，太阳能及热水系统，冷冻冷藏系统的管道保温，是家用电器设备管道保温的最佳选择。产品通过ROHS, REACH等国际权威检测认证。    杜肯亚耐斯泡孔均匀细密，较低而稳定的导热系数，保温效果更持久，降低冷冻冷藏设施运行成本。抗拉伸断裂性能优越，安装简单，节约安装成本

在80℃-100℃的温度范围内，保温性能持久稳定，确保家用热水系统能效更低，更节能家用电器设施节能的首选

应用领域     家用空调分体机/汽车空调/多联机的冷媒管，连接管的保温。空调柜机的背板保温/中央空调主机保温

各种家用热水器的热水管道/地暖系统热水系统连接管的保温民用及工业冷冻冷藏管道的保冷绝热为施工快捷并有防撞击要求的保温领域的应用提供了安全可靠的解决方案

表层较厚，完全隔绝水汽渗透，较低而稳定的导热系数，有效降低系统损耗，延长绝热系统使用寿命。最大程度降低外部环境管道腐蚀，机械冲撞和油污以及化学侵蚀等，保证性能稳定的同时，也保证产品完美的外观。

安装和维护简易快捷，无需专用机械设备辅助施工，大幅度降低安装成本

PVFH与基材之间形成的隔汽层，极大提升了产品整体的抗水汽渗透能力，有效防止管路结冰和凝露现象的发生。

Durksonic QEP杜肯静界吸音

现代社会，随着人们生活水平的逐步改善，生活品质的提升成为人们越来越关注的话题，然而伴随着各种电器，交通及娱乐生活的需求，噪声污染成为人类亟待解决的一大难题。

为了改善人们的生活品质，降低噪声污染对人们生活的影响，杜肯公司应用专利技术成功研发出复合开孔状吸音阻尼材料——Durksonic QEP(杜肯静界吸音)

Durksonic QEP杜肯静界吸音板是杜肯公司长达3年研发出的成果。采用阻性消音的消音原理，应用杜肯独创的复合开孔技术，材料内部多为内部互相贯通的开口孔，孔隙率高达90%，孔隙结构细小且均匀分布。当声波进入材料厚，引起孔隙内部空气振动，使空气与材料之间产生摩擦，并且通过空气的粘滞力产生相应的粘滞阻力，使振动空气能不断转化为热能耗散掉，从而有效减弱声波传播的能量，达到良好的消音降噪效果。   

应用领域

设备房，车间，机房等室内空间的吸音降噪风机盘管，风管内衬吸音

设备，机柜，车辆发动机的隔音声罩

音乐厅，影剧院，礼堂，体育馆及会议室等建筑声学装饰

吸收声音更彻底：为弹性开孔材质，独特的复合孔状结构使进入材料的声波在材料中产生多次撞击，并且孔壁的弹性特制能有效分散声波能量，巩固消音性能，实现最佳吸音效果。环保健康：无纤维粉尘，材料本身具有防霉抗菌功能，确保使用环境更加健康安全。

使用寿命更长久：材料本身具有高憎水性，不吸水，无凝露，能保证使用部位持续干燥，产品能保持持久的消音降噪功能，产品使用寿命更长。

绝热保温材料研究进展篇3

绝热材料是指在平均温度等于或小于623K (350℃) 时, 热导率小于0.14W/ (m·K) 的材料[1]。绝热材料又称为保温或保冷材料[2]。航天领域中热力设备及管道用保温材料多为无机绝热材料, 具有不腐烂、不燃烧、耐高温等特点;普冷下的保冷材料多用有机绝热材料, 具有极小的导热系数、耐低温、易燃等特点。前者主要发展了石棉、玻璃纤维、泡沫玻璃、硅酸钙材料体系, 后者主要发展了聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、酚醛树脂泡沫材料体系。随着绝热材料使用行业的迅速发展, 传统绝热保温产品已不能满足社会和工业需求, 近些年来, 既有保温材料不断升级完善, 新型环境友好型保温材料应运而生, 绝热保温材料的组成体系和性能特点也正在逐渐的扩大化。

2 绝热保温材料发展现状

2.1 泡沫塑料保温隔热材料

泡沫塑料作为一种重要的有机保温隔热材料主要有聚苯乙烯、聚氨酯、酚醛泡沫塑料三种。有机类保温材料具有导热系数低、吸湿性小、容重轻、价格便宜等优点;缺点是不耐高温、亲和性较差、易燃等。目前应用比较多的是聚氨酯泡沫塑料 (PU) 、聚苯乙烯泡沫塑料 (PS) 和酚醛 (PF) 泡沫塑料。

聚氨酯泡沫塑料由含有羟基的聚醚树脂或聚酯树脂与异氰酸酯反应构成聚氨酯主体, 由异氰酸酯与水反应产生CO2气体, 或用低沸点氟氯烃受热气化而成, 闭孔率可高达92%。聚氨酯泡沫塑料一般可分为:硬质泡沫塑料、软质泡沫塑料、半硬质泡沫。其中硬质泡沫塑料制品热导率低、质轻, 广泛用作保温隔热材料, 具有优异的抗水渗透性、机械强度和抗老化性。

聚苯乙烯泡沫塑料板, 是以聚苯乙烯树脂为基料, 加入一定剂量的含低沸点液体发泡剂、催化剂、稳定剂等辅助材料, 经加热后使可发性聚苯乙烯珠粒预发泡, 然后在模具中加热而制得的一种具有密闭孔结构的聚苯乙烯泡沫塑料。聚苯乙烯泡沫塑料类是目前使用最普遍的一种保温隔热材料, 聚苯乙烯泡沫塑料制品具有质轻、吸水性小、保温隔热性能良好, 吸声良好、价格低的性能。

酚醛树脂泡沫保温材料是由酚醛齐聚物通过交联发泡制成的。酚醛树脂分为热固性树脂和线型酚醛树脂两类。具有导热系数低 (近期已经研制出导热系数仅为 (0.0175 W/ (m·K) ) 的酚醛泡沫塑料) 力学性能好、尺寸稳定、吸水率低、耐热性好、电绝缘性优良、难燃、良好的耐酸性和耐溶剂性等优点, 尤其适合于某些特殊场合作隔热保温材料或其他功能性材料。其优异的防火阻燃性是以上两种泡沫塑料无以媲美的, 它可以长期在130℃下工作, 抗火焰穿透时间可达1h以上。酚醛树脂与其它材料共混改性, 可以制备出性能极优良的复合保温材料, 如密度小于50kg/m3的泡沫玻璃为填料的玻璃酚醛泡沫塑料极限抗压强度可达0.16MPa, 使用年限可超25年。酚醛泡沫均匀的细孔结构, 决定了它的导热能力小。不管在0℃以上还是以下, 导热系数都随着温度的升高和平稳的升高, 因而在实际应用中表现出特优的绝热和绝冷作用。如表1对几种常用保温隔热材料的性能进行了对比。

2.2 复合硅酸盐保温材料

复合硅酸盐保温材料具有导热系数低、可塑性强、耐高温、收缩率小等特点。主要种类有硅酸镁、硅镁铝、稀土复合保温材料等。而近年出现的海泡石保温隔热材料作为复合硅酸盐保温材料中的佼佼者, 海泡石保温隔热材料是以特种非金属矿物质-海泡石为主要原料, 辅以多种变质矿物原料、添加助剂, 采用新工艺经发泡复合面而成。该材料无毒、无味, 为灰白色静电无机膏体, 干燥成型后为灰白色封闭网状结构物。其显著特点是导热系数小, 温度使用范围广, 抗老化、轻质、隔音、阻燃、施工简便、成本低等。广泛应用在石油、化工、电力、冶炼、交通、轻工与国防工业等部门的热力设备, 管道的保温隔热和烟囱内壁、炉窑外壳的保温 (冷) 工程中。

2.3 玻璃棉制品保温材料

玻璃棉是以硅砂、石灰石、萤石等矿物为主要原料, 熔化后经过特殊工艺将熔融玻璃液制成无机纤维。质轻, 导热系数为0.034W/ (m·K) , 是非燃材料, 最高使用温度300℃, 抗老化, 不溶于水和有机溶剂, 但缺点是吸水率大, 须防水处理。玻璃棉使用寿命较短, 它受潮后易变形, 即使风干后也不能恢复至原来的性能。在由于成本低廉、施工方便, 是空调工程中较为广泛使用的一种保温材料。

2.4 泡沫玻璃保温材料

泡沫玻璃是由定量的碎玻璃、发泡剂、改性添加剂和促进剂等, 经过细粉碎混合均匀后、放入到特定的磨具中, 经过预热、熔融、发泡、退火等工艺制成的多孔玻璃。是一种性能优越的绝热 (保冷) 、吸声、防潮、防火的轻质高强建筑材料和装饰材料, 泡沫玻璃的工作温度范围为-200~+430℃、导热系数为0.058W/ (m·K) , 膨胀系数较小 (8×10℃) , 且可逆, 因此材料性能长期不变, 不易脆化, 稳定性好。

3 新型环境友好型保温绝热材料

3.1 聚丙烯泡沫保温材料

聚丙烯发泡材料以其优良的力学性能和环保性能, 引起了广泛的关注。聚丙烯发泡材料具有优良的耐热性, 使用温度范围-20℃~+150℃;作业温度下的制品尺寸稳定, 优良的力学性能弯曲模量高, 具有良好的耐冲击性能;环境友好性出色, 燃烧时无毒气放出, 可自然光降解, 易于回收;具有优良的耐化学腐蚀性, 但聚丙烯是一种结晶聚合物, 其发泡只能在结晶熔点附近进行, 超过熔点熔体粘度迅速下降使发泡成型非常困难。

BASF公司的Neopolen P系列泡沫塑料的粒子呈球状, 以非交联闭孔为主要结构。这种结构制造的制品质量轻, 吸收冲击载荷的能力强, 形变后回复率高, 吸水率低, 耐腐蚀性好, 耐热及隔热性强。Neopolen P系列粒子密度为20~85kg/m3, 不含氟利昂等有害发泡剂, 可用于接触食物, 干净的回收料可再次回收利用。

Sentinel公司正在与Dow化学公司合作生产Strandfoam的PP发泡板, 采用共挤出方法, 先挤出多层发泡片材, 然后迅速冷却使其坚硬而且高度取向, 制得密度0.1~0.5g/cm3以及厚度1~3.5mm的聚丙烯片材。这些片材可以用于食品或肉品包装, 还可以用于制作薄壳制品、各种器皿 (盘、碟、碗、盒等) , 以及汽车中的消音和绝缘材料等用的内插件。此外, 用共挤出方法将发泡层和密实的覆盖层相结合, 可以得到十分良好的表观质量和更好的柔韧性;光洁的表面也改善了表面的光学性能和印刷性。这种板可以用作冲浪板。该公司正在开发其在绝缘和汽车上的应用。

Packaging Trays公司已经在旋转热成型机上热成型发泡PP片材。PP泡沫除了价格上低廉, 其还可在微波炉中安全使用。该公司采用化学交联剂生产的发泡PP片材密度为0.5g/cm3在工业中的应用主要是在汽车工业上, 如地毯背衬材料、遮光板、门衬和行李架等。

目前国内在硬脂酸钡对聚丙烯发泡过程的影响及其机理等方面曾有过一定的研究, 但总体上, 在聚丙烯发泡技术方面的研究与实际应用中需要的水平仍相差很远。聚丙烯良好的耐应力开裂性能, 使PP从挤出到热成型加工成本低于PS, 因此PP发泡制品备受人们的青睐。聚丙烯发泡材料, 尤其是发泡片材在我国有着广泛的应用前景。

3.2 聚异氰脲酸脂泡沫保温材料

聚异氰脲酸脂泡沫塑料 (PIR) , 由异氢酸醋为主要原料, 加入催化剂等其它辅料通过自聚反应发泡而成的高分子化合物, 如图1所示, 该分子结构中含有异氰脲酸脂环, 形成封闭的多孔结构。PIR节能保温板, 不仅不含氟利昂、甲醛、游离苯等有害物质, 还具有防火和高保温功能, 保温效果比聚氨酯泡沫提高了30%左右, 更是聚苯板、酚醛板、玻璃棉的两倍, 导热系数低达0.018W/ (m·K) (25℃) , 是新一代环保型保温材料。

PIR节能保温板拥有十分优异的防火性能, 机理是通过添加复配反应型的阻燃剂或采取异氰酸酯过量三聚反应原理, 在聚异氰脲酸酯环状分子结构中引入了大量的聚氨酯分子链段, 使得阻燃剂渗透到分子结构凝聚相中, 从分子架构层次上提高泡沫的阻燃性能, 遇火时阻燃剂可阻止CO氧化为CO2, 对凝聚相形成一层薄的玻璃状液态保护膜, 隔绝或降低了氧气扩散和气相与固相之间的热量传递, 从而抑制了炭的氧化, 阻碍火焰向泡沫内部燃烧, 且发烟量低, 刺激小, 无融滴现象, 本体几乎无明火。PIR泡沫兼具更超越了聚异氰脲酸酯和聚氨酯两种材料的全部优异性能。经DOW实验室、中国科学院理化技术研究所低温实验室测试PIR节能保温板的允许工作温度范围为-265℃~+205℃, 物理性能稳定, 无变形、融塌、鼓泡现象发生。

3.3 纳米气凝胶保温绝热材料

一般所说的纳米气凝胶为二氧化硅 (Si O2) 气凝胶, 由Si O2网络骨架和填充在纳米孔隙中的气体构成的一种高分散固体材料。由于Si O2气凝胶的密度仅为30~100kg/m3, 并具有80%以上的孔隙率, 因此, 常温下Si O2气凝胶的热导率仅为0.102W/ (m·K) , 最高可耐1600℃的高温。是一种典型的轻质、高效隔热材料, 在航空航天、能源、化工等众多领域中得到广范应用, 也是一种最理想的新型节能和环保材料。

美国“旋翼飞行器的轻质隔热材料研究 (LTIR) ”以及“气凝胶与航天器生存能力 (ARIAS) ”研究计划在AATD和JTCG基金资助下开展了研究, 制备了温度在350℃~1000℃性能优良的多孔纳米气凝胶。与传统绝热材料相比, 质量更轻、厚度更薄、体积更小的纳米孔超级绝热材料可以达到与之等效甚至更好的隔热效果。

美国国家宇航局 (NASA) Ames研究中心开发了陶瓷纤维-气凝胶复合防热瓦, 复合后的航天飞机绝热瓦与原隔热瓦相比, 导热系数大幅度下降, 强度大大提升, 对航天器的隔热性能比现有防热瓦提高10~100倍。NASA艾姆斯研究中心的研究表明, 这种新型气凝胶防热瓦可用于未来重复使用航天器和燃料箱隔热层中。它能有效地透过太阳光, 并阻止环境温度的红外辐射, 是一种理想的绝热透明太阳能采暖材料。在美国发射的火星探测器上, 气凝胶被用作保温材料, 对火星表面机器人的电子仪器设备起到保温作用。

广州英德埃力生公司生产了一种以二氧化硅气凝胶为主原料复合的气凝胶毡, 环保、柔韧、可抑制辐射、可灵活施工的气凝胶毡, 其导热系数极低, 可应用于-200℃到1000℃温度范围的保温隔热, 是世界上最为先进的新型节能保温材料之一。

4 结束语

另外, 随着科学技术的飞速发展, 人类社会的不断进步, 人们自我保护意识的不断增强, 开发科技含量高、性能高且稳定、环境友好型保温绝热材料必定是国内外发展的重点及热点。

摘要：文章在综合迄今为止绝热保温材料的研究、生产和应用方面研究的基础上, 重点介绍了聚丙烯泡沫、聚异氰脲酸脂泡沫、纳米气凝胶等几种新型环保型绝热保温材料, 并对其研究进展和应用进行了总结。

关键词：绝热保温材料,环保,聚丙烯泡沫,聚异氰脲酸脂泡沫,纳米气凝胶

参考文献

[1]王强, 杨林, 刘敏.聚氨酯制品的应用现状及发展趋势[J].辽宁化工, 2003, 32 (7) :289-290.

绝热材料篇4

绝热隔音材料是保温、保冷、隔热、隔音材料的总称，其共同特点是质轻、导热率低，广泛应用于建筑、冶金、化工、电力、石油、建材、机械、轻工、纺织、军工、交通运输、仓储等各行各业的保温、保冷、隔热、吸声、消声功能。可以说，绝热隔音材料在中国国民经济中占有非常重要的地位，从人们的吃、住、行到现代工业、现代国防、宇航、原子能技术的发展都离不开绝热隔音材料。

自1973年爆发世界能源危机以来，节能受到各国政府的高度重视，国外把节能同石油、煤、天然气和电力并列为五大常规能源。对节约能源采取了许多措施，其中共同的、也是最广泛应用的措施之一就是发展和应用绝热隔音材料。

该行业在中国起步较晚，是一种环保节能的朝阳产业，随着中国建筑业与房地产业的高速增长、人民生活水平的提高、环保意识的增强，隔热和隔音材料的需求大幅增加，有力地促进了该行业的快速发展。

但是中国绝热隔音材料产品标准与世界先进水平仍存在差距，总体工艺技术装备落后是绝热隔音材料行业存在的一个突出问题，另外绝热隔音材料行业中小企业偏多，企业的技术管理水平、成本控制能力差。今后企业应加快对现有产品及技术的改进提高，研制生产复合型多功能绝热材料及结构，提高绝热效率及综合效益，积极开发新型绝热材料及相关技术。

中国工业节能已取得很大进展，但建筑节能还处于起步阶段，虽然国家提出建筑节能已有较长时间，但受造价、建筑市场混乱等因素影响，真正的节能建筑还不多。“十二五”期间，绝热节能材料的发展，在数量增长的同时，还需调整结构，提高产业集中度，发展循环经济，低碳经济，提高质量，增加产品功能。到2015年，绝热节能材料总产量达到880-950万吨。到2015年绝热节能材料在建筑保温隔热方面应用比例达到 75-80%左右，在工业方面的应用比例20-25%左右。在建筑节能中逐步提高防火性能好的绝热材料应用的比例。轻质建筑板材中现场复合的夹芯板占施工总量的92%左右。

观研天下（Insight&Info Consulting Ltd）发行的报告书《中国绝热隔音材料行业发展格局与发展趋势研究报告（2013-2017）》主要研究绝热隔音材料行业市场经济特性（产能、产量、供需），投资分析（市场现状、市场结构、市场特点等以及区域市场分析）、竞争分析（行业集中度、竞争格局、竞争对手、竞争因素等）、工艺技术发展状况、进出口分析、渠道分析、产业链分析、替代品和互补品分析、行业的主导驱动因素、政策环境、重点企业分析（经营特色、财务分析、竞争力分析）、商业投资风险分析、市场定位及机会分析、以及相关的策略和建议。

调研方式和数据来源：观研天下有自己独立研发部门。部门成员分别擅长在中国宏观经济、食品、医药、机械、IT通讯、能源化工等领域进行深入调查研究。定期不定期采访各行业资深人士，并进行约稿。各行业公开信息：业内企业及上、下游企业的季报、年报和其它公开信

息；各类中英文期刊数据库、图书馆、科研院所、高等院校的文献资料；数据部分来自国家统计数据，海关总署，问卷调查数据，商务部采集数据等数据库。其中宏观经济数据主要来自国家统计局，部分行业统计数据主要来自国家统计局及市场调研数据，企业数据主要来自于国统计局规模企业统计数据库及证券交易所等，价格数据主要来自于各类市场监测数据库。第一章绝热隔音材料概述第一节、绝热材料相关介绍

一、绝热材料的定义

二、绝热材料的分类方法

三、绝热保温材料主要类型

四、影响绝热材料导热系数的主要因素

五、绝热材料性能指标和选用原则第二节、隔音材料相关介绍

一、隔音材料的界定及隔音原理

二、软质隔音材料的基本性能要求

第二章 2013年世界绝热隔音材料行业市场运行形势分析第一节 2013年全球绝热隔音材料行业发展概况第二节世界绝热隔音材料行业发展走势

二、全球绝热隔音材料行业市场分布情况

三、全球绝热隔音材料行业发展趋势分析

第三节全球绝热隔音材料行业重点国家和区域分析

一、美国

二、日本

三、欧洲

第三章 2013年中国绝热隔音材料产业发展环境分析第一节 2013年中国宏观经济环境分析

一、GDP历史变动轨迹分析

二、固定资产投资历史变动轨迹分析

三、2013年中国宏观经济发展预测分析

第二节绝热隔音材料行业主管部门、行业监管体第三节中国绝热隔音材料行业主要法律法规及政策第四节 2013年中国绝热隔音材料产业社会环境发展分析

第四章 2012-2013年中国绝热隔音材料市场供需分析第一节中国绝热隔音材料市场供给状况

一、2008-2012年中国绝热隔音材料产量分析

二、2013-2017年中国绝热隔音材料产量预测第二节中国绝热隔音材料市场需求状况

一、2008-2012年中国绝热隔音材料需求分析

二、2013-2017年中国绝热隔音材料需求预测第三节 2012年绝热隔音材料区域市场需求分析

一、华东地区市场需求分析

二、华北地区市场需求分析

三、东北地区市场需求分析

四、华南地区市场需求分析

五、华中地区市场需求分析

六、西部地区市场需求分析

第四节中国绝热隔音材料市场价格状况

一、2008-2012年中国绝热隔音材料价格分析

二、2013-2017年中国绝热隔音材料价格预测

第五章 2008-2012年绝热隔音材料进出口数据分析第一节 2008-2012年绝热隔音材料进口分析

一、绝热隔音材料进口数量情况

二、绝热隔音材料进口金额分析

三、绝热隔音材料进口来源分析

四、绝热隔音材料进口价格分析

第二节 2008-2012年绝热隔音材料出口分析

一、绝热隔音材料出口数量情况

二、绝热隔音材料出口金额分析

三、绝热隔音材料出口流向分析

四、绝热隔音材料出口价格分析

第六章 2011-2013年中国绝热隔音材料市场运行情况第一节行业最新动态分析

一、行业相关动态概述

二、行业发展热点聚焦第二节行业品牌现状分析第三节行业产品市场价格情况

第四节行业外资进入现状及对未来市场的威胁

第七章 2011-2013年中国绝热隔音材料所属行业主要数据监测分析第一节 2011-2013年中国绝热隔音材料所属行业总体数据分析

一、2011年中国绝热隔音材料所属行业全部企业数据分析

二、2012年中国绝热隔音材料所属行业全部企业数据分析

三、2013年中国绝热隔音材料所属行业全部企业数据分析

第二节 2011-2013年中国绝热隔音材料所属行业不同规模企业数据分析

一、2011年中国绝热隔音材料所属行业不同规模企业数据分析

二、2012年中国绝热隔音材料所属行业不同规模企业数据分析

三、2013年中国绝热隔音材料所属行业不同规模企业数据分析第三节 2011-2013年中国绝热隔音材料所属行业不同所有制企业数据分析

一、2011年中国绝热隔音材料所属行业不同所有制企业数据分析

一、2012年中国绝热隔音材料所属行业不同所有制企业数据分析

一、2013年中国绝热隔音材料所属行业不同所有制企业数据分析

第八章中国绝热隔音材料行业竞争格局及战略分析

第一节中国绝热隔音材料行业竞争结构分析

一、行业现有企业间的竞争

二、行业新进入者威胁分析

三、替代产品或服务的威胁

四、上游供应商讨价还价能力

五、下游用户讨价还价的能力

第二节中国绝热隔音材料行业竞争力分析

一、品牌竞争分析

二、成本竞争分析

三、价格竞争分析

四、技术竞争分析

第三节绝热隔音材料市场集中度分析

一、国内绝热隔音材料企业分布

二、国内绝热隔音材料企业市场集中度

三、国内绝热隔音材料消费区域分布第四节绝热隔音材料企业资本市场运作建议

一、绝热隔音材料企业兼并及收购建议

二、绝热隔音材料企业融资方式选择建议

三、绝热隔音材料企业海外市场运作建议

第九章绝热隔音材料主要生产厂商竞争力分析（可自选企业）第一节企业一

一、企业发展基本情况

二、企业主要经济指标

三、企业偿债能力分析

四、企业盈利能力分析

五、企业运营能力分析第二节企业二

一、企业发展基本情况

二、企业主要经济指标

三、企业偿债能力分析

四、企业盈利能力分析

五、企业运营能力分析第三节企业三

一、企业发展基本情况

二、企业主要经济指标

三、企业偿债能力分析

四、企业盈利能力分析

五、企业运营能力分析第四节企业四

一、企业发展基本情况

二、企业主要经济指标

三、企业偿债能力分析

四、企业盈利能力分析

五、企业运营能力分析

第五节企业五

一、企业发展基本情况

二、企业主要经济指标

三、企业偿债能力分析

四、企业盈利能力分析

五、企业运营能力分析

第十章 2013-2017年中国绝热隔音材料行业发展趋势与前景分析第一节 2013-2017年中国绝热隔音材料行业投资环境分析第二节 2013-2017年中国绝热隔音材料行业投资前景分析

一、绝热隔音材料行业发展前景

二、绝热隔音材料发展趋势分析

三、绝热隔音材料市场前景分析

第三节 2013-2017年中国绝热隔音材料行业投资风险分析

一、产业政策分析

二、原材料风险分析

三、市场竞争风险

四、技术风险分析

第四节 2013-2017年绝热隔音材料行业投资策略及建议

第十一章 2013-2017年中国绝热隔音材料行业发展策略及投资建议第一节绝热隔音材料行业发展策略分析

一、坚持产品创新的领先战略

二、坚持品牌建设的引导战略

三、坚持工艺技术创新的支持战略

四、坚持市场营销创新的决胜战略

五、坚持企业管理创新的保证战略

第二节绝热隔音材料行业市场的重点客户战略实施

一、实施重点客户战略的必要性

二、合理确立重点客户

三、对重点客户的营销策略

四、强化重点客户的管理

五、实施重点客户战略要重点解决的问题第三节投资建议

一、重点投资区域建议

二、重点投资产品建议

图表目录：（部分）

图表：国内生产总值同比增长速度图表：全国粮食产量及其增速

图表：规模以上工业增加值增速（月度同比）（%）图表：社会消费品零售总额增速（月度同比）（%）图表：进出口总额（亿美元）

图表：广义货币（M2）增长速度（%）图表：居民消费价格同比上涨情况

图表：工业生产者出厂价格同比上涨情况（%）

图表：城镇居民人均可支配收入实际增长速度（%）图表：农村居民人均收入实际增长速度图表：人口及其自然增长率变化情况

图表：2012年固定资产投资（不含农户）同比增速（%）图表：2012年房地产开发投资同比增速（%）图表：2013年中国GDP增长预测

图表：国内外知名机构对2013年中国GDP增速预测

绝热材料篇5

节能已成为世界关注的问题。绝热保温材料是节能措施的重要保证, 其主要分为有机类、无机类和有机与无机复合类, 品种主要包括聚苯乙烯泡沫板、硬质聚氨酯制品、矿物棉、膨胀珍珠岩制品、膨胀蛭石制品、泡沫玻璃、硅酸钙制品、复合硅酸盐制品等。这些产品大多是由有机胶粘剂粘结而成, 在高温情况下易发生老化, 所以对绝热材料最高使用温度的评估显得尤为重要。

在GB/T4132-1996《绝热材料及相关术语》[1]中, 最高使用温度 (maximum service temperature) 的定义:在保证正常使用的条件下, 材料所能承受的最高温度。由于最高使用温度受到材料成分、厚度、使用环境、温度梯度及高温理化性能等多项因素影响, 国际上目前还没有一种统一的试验方法适用于所有类型绝热材料的最高使用温度测试。本研究尝试设计一种绝热材料最高使用温度检验设备及方法, 以应用于多种绝热材料的检测。

2 绝热材料最高使用温度检验方法简介

国家建材局标准化研究所李金平曾在《绝热材料最高使用温度测定方法及存在问题》[2]文中将最高使用温度试验方法分成3类:1) 根据热荷重厚度收缩率确定最高使用温度;2) 根据线收缩率确定最高使用温度;3) 根据抗压强度收缩率确定最高使用温度。

借鉴于国外发达国家及组织的绝热材料最高使用温度测试标准, 笔者将最高使用温度试验方法的分类方式归纳为以下三种。按照绝热材料实际使用形式可分成板 (块) 状或管状测试方法;按照加热方式可以分为单面加热和均匀加热;按照测试方法原理又可以分为热荷重收缩温度试验方法、匀温灼烧方法、热表面特性实验方法。其中热表面特性方法是模拟绝热材料实际应用情况, 即其热表面温度接近最高使用温度, 冷表面在室温附近 (不超过90℃) , 并持续96h时间, 观察试验期间材料的变化和出现的现象, 从而确定材料的最高使用温度, 表1列出了几种基于此原理的几种具体测试方法。

3 设备及装置

设备主要包括马弗炉、热荷重收缩测试仪、WRT-900热面特性试验仪、烘箱、导热系数测试仪、游标卡尺等。

其WRT-900热面特性试验仪是依据热表面特性原理进行设计, 符合标准GB/T 17430-1998[7]的要求。其炉体结构图如图1所示, 加热装置、硅碳棒支架及支撑杆由同质耐热不锈钢制成, 确保了金属材料的热膨胀系数一致, 减少其在高温下的变形。其加热功率由可控硅供给。加热装置电偶讯号由计算机系统定时采集, 并与给定 (预定) 值比较, 确定并调节可控硅控制讯号, 改变硅碳棒加热管的加热功率。

4 实验部分

4.1 实验材料

采用编号为BW11-007-1、BW11-007-2的岩棉板、BW11-007-3玻璃棉毡三种不同的绝热保温材料分别进行热表面特性试验、热荷重法和加热永久性试验法进行实验, 以对比其检测结果。其中, 热表面特性试验和加热永久性试验是在给定试验温度下进行实验的, 热荷重法是在一定载荷逐渐升温条件下进行试验的。

4.2 实验过程

热表面特性试验:将标准试样放在热面特性试验仪的加热板上, 按一定的升温速率对试样加热, 加热到设定温度后保温96h, 观察现象, 记录试件内部及表面温度变化, 然后冷却到室温, 观察并记录试样在试验前后的性质变化。更改加热最高温度, 重复试验, 以确定试样的最高使用温度。

热荷重试验:在490Pa的压力下测量试样厚度后, 将试样放入加热容器内, 荷重板和荷重棒在全部试验过程中施加在试样上。由坩埚电阻炉直接加热加热容器, 热量通过加热容器均匀地传给试样。不同种类的试样, 按给定不同的温度程序进行加热, 开始加热时, 加热升温速率为5℃/min, 每隔lOmin记录一次温度和显示仪示值。当温度升到比试样预定的最高使用温度约低200℃时, 加热升温速率3℃/min, 每隔3min记录一次炉内温度和显示仪示值。直至试样厚度收缩率等于或超过10%为止, 试样厚度收缩率d (%) 计算公式如式 (1) 。

式中:A-室温加荷重时试样厚度 (mm) ;

B-温度t时试样厚度 (mm) 。

加热永久线变化试验法:在标准试样上表面离边缘10～15mm处插入4根铂丝作为标志, 然后将试样放入已预热到试验温度的加热炉中。当炉温再达到试验温度时, 开始保温, 在试验温度±10℃下保温24h。冷却后测量并计算试样每一边的加热永久线变化Lc (%) , 计算公式如式 (2) 。

式中:Ln-加热前试件铂丝之间距离 (mm) ;

L0-加热后铂丝之间距离 (mm) 。

4.3 结果与讨论

4.3.1 热表面特性

由表3可看出加热后所有试样的质量都降低, 导热系数都增加, 而BW11-007-1绝热材料的厚度增加, BW11-007-2和BW11-007-3绝热材料的厚度降低;BW11-007-1绝热材料的质量及厚度变化率均小于5.0%, 但导热系数变化率大于5.0%, 表明其材料最高使用温度要略小于800℃;BW11-007-2绝热材料试验过程中出现冒烟现象, 表明其最高使用温度小于750℃;BW11-007-3绝热材料的各性能参数变化率均小于5.0%, 其最高使用温度可达到538℃;试验过程中试件表面温度变化如图2-4所示, BW11-007-1、W11-007-2、W11-007-3绝热材料测试过程中各层温度变化正常, 没有出现材料内部温度超过热面温度的现象, 且与空气接触的最上层试件上表面温度始终没有超过90℃。

4.3.2 热荷重

三种绝热材料的厚度收缩率与温度关系图如图5所示, 可以看出, BW11-007-1、BW11-007-2岩棉类绝热材料的厚度收缩率曲线相似, 在大约600～700℃发生突变, 厚度降低很快, 主要是由于材料内部粘结剂挥发导致结构发生了变化, 致使材料性质发生了改变;BW11-007-3玻璃棉类绝热材料的厚度收缩近似于线性变化, 厚度比较均匀地降低, 没有突变发生, 有较高的安全范围。其厚度收缩率分别为10%、20%、30%时的温度列于表3中。可以明显看出厚度收缩率从10%升高到20%及30%时, BW11-007-1和BW11-007-2绝热材料温度升高不是很大, 温差在25℃以内, 而BW11-007-3绝热材料的温度变化较大, 最大温差达到了77℃。

温度/℃编号

4.3.3 加热永久线变化

对于绝热材料的加热永久线变化, 如参照标准GB/T 16400-2003[8]的规定应≤5.0%, 但从表4的试验数据表上可看出, BW11-007-1和BW11-007-2绝热材料的加热永久线变化都超过了标准规定, 并且BW11-007-2达到了16.8%, 远远超出标准规定;而BW11-007-3绝热材料符合标准的规定, 加热永久线变化只有1.1%。

4.3.4 测试方法对比

热表面特性测试和加热永久线变化测试都是在相同的试验温度下进行的, 其测试结果都表明BW11-007-1绝热岩棉板的最高使用温度要略小于800℃, BW11-007-2绝热岩棉板小于750℃, 而BW11-007-3绝热玻璃棉毡的最高使用温度可以达到538℃。此两种方法的测试结果比较一致, 可综合起来评价绝热材料的最高使用温度, 加热永久线变化可以作为绝热材料最高使用温度评价的一个方面。

从三种测试方法的试验结果可以看出, 对于BW11-007-1绝热岩棉板, 热表面特性测试和加热永久线变化测试结果显示其最高使用温度略小于800℃, 热荷重测试结果显示厚度收缩10%时的温度为669℃, 小于800℃, 与热表面特性测试和加热永久线变化测试结果相符;BW11-007-2绝热岩棉板热表面特性测试显示试验中有冒烟现象, 加热永久线变化大于5.0%, 表明最高使用温度要小于750℃, 热荷重测试显示厚度收缩10%时温度为707℃, 测试结果相一致;BW11-007-3玻璃棉毡绝热材料, 热表面特性测试和加热永久线变化测试结果显示使用温度可达538℃, 而热荷重测试中试样厚度收缩10%时的温度为348℃, 明显小于538℃, 即使厚度收缩率达到30%时, 试件测试温度也只有499℃, 因此测试结果存在一定的矛盾性。通过三种测试方法的分析结果, 无法得到一种绝热材料最高使用温度的具体值, 只能得到一个定性的结果或温度范围, 没有一个能把三种方法统一起来的标准;热荷重测试和加热永久线变化测试只针对于材料变化的一个性质, 即最高使用温度的确定只取决于厚度收缩率或永久线变化, 并且只适合于某些种类的绝热材料;而热表面特性测试关注于多个性质变化, 综合考虑多种性能, 测试过程更接近于绝热材料实际使用时的情况, 并能测试多种类型的绝热材料。

5 结论

使用三种测试方法对不同类型的绝热材料进行了最高使用温度的试验研究, 对试验结果进行了分析和对比, 得出以下结论:

1) 岩棉板类绝热材料的最高使用温度要大于玻璃棉毡类绝热材料最高使用温度, 岩棉板绝热材料达到最高使用温度后强度急剧降低, 危险性较大, 而玻璃棉毡绝热材料在达到最高使用温度后强度降低比较缓慢, 两种绝热材料强度的降低都是由于高温时粘结剂挥发致使绝热材料内部结构发生变化所导致。

2) 综合三种绝热材料最高使用温度测试方法, 热表面特性测试技术更接近于绝热材料实际使用时的情况, 测试结果可以有效评价绝热材料最高使用温度, 但国内现在还没有一个将热表面测试技术与热荷重测试技术相结合的测试标准, 有关研究机构和单位可以在此方面进行深入研究。

参考文献

[1]GB/T4132-1996.绝热材料及相关术语[S].北京:中国标准出版社, 1996

[2]李金平.绝热材料最高使用温度测定方法及存在的问题[J].保温材料与节能技术, 1993, (3) :22-25

[3]ASTM C411-2005.Standard Test Method for Hot-Surface Performance of High-Temperature Thermal Insulation[S].

[4]ISO8142-1990.Thermal insulation-bonded preformed man-made mineral fibre pipe sections-specification[S].

[5]BS EN14706-2005.Thermal insulation products for building equipment and industrial installations-Determination of maximum service temperature[S].

[6]BS EN14707-2005.Thermal insulating products for building equipment and industrial installations-Determination of maximum service temperature for preformed pipe insulation[S].

[7]GB/T17430-1998.绝热材料最高使用温度的评估方法[S].

绝热材料篇6

1 节能建筑对绝热材料的要求

1.1 对绝热材料本身性能的要求

节能建筑对绝热材料的要求, 除了材料本身保温隔热性能外, 还应当具有相关的应用性能。我们往往比较注重材料保温隔热性能, 而对其相关的材料应用性能却较少重视和缺乏研究。例如我国岩棉、矿棉制品, 虽然在标准中规定有吸湿率和憎水性指标, 但是在实际使用中却较少注重它的要求, 更何况仅靠这两项指标也远远不能满足建筑功能要求。我国大多数矿棉制品用在建筑上并没有像国外那样, 在外表有严格的防潮、防水被覆层, 即使有被覆材料, 也无明确要求, 致使这类材料使用1~2年或2~3年就吸潮下沉, 失去保温性能, 不但在墙体部位出现这种现象, 就连空调、热力管道也屡见不鲜。美国和日本对建筑用的岩矿棉板贴面层均有严格的要求, 在欧美、日本绝大多数住宅用岩矿棉或玻璃棉制品都是带被覆层的, 并且有四周全封闭被覆层、单面或双面被覆层之分类, 用于建筑上的玻璃棉不带被覆层极少数。被覆层还区分具有硬壳面的贴铝箔、金属蒸镀塑料薄膜等, 有以防湿为主的聚乙稀薄膜、沥青防水纸等, 要求透湿性50 g/m2·24 h~75 g/m2·24 h, 还有以防护及保证施工质量为主的1号及2号牛皮纸、微孔聚乙稀薄膜、纱布等, 甚至对被覆盖层的胶粘剂的用量都作出规定。除此外, 对其他使用性能如防腐蚀性、防霉性等等也有要求, 甚至在包装袋上还标明该产品热阻值R大小, 注明达到这个R热阻值的绝热材料, 用于建筑上可以覆盖最大的建筑面积, 使用户用得最经济合理。总之一切为应用着想, 提供质量良好, 功能保证, 安装使用方便, 长期热工性能不降低的绝热材料。我们要做到这些, 首先在思想上要认识到这些应用性能不解决, 绝热材料的热工性能就达不到要求, 绝热材料的耐久性就得不到保证, 必须在生产工艺和应用技术上要进行较大的革新,

1.2 在施工安装中的结构性能要求

绝热材料在建筑上的应用还必须考虑应用技术和施工安装对制品的结构强度要求。除要求材料具有应有的保温隔热性能外, 很重要的就是要防裂、抗渗、防水、抗老化、抗收缩变形等性能要求, 甚至于还要有一定的装饰效果, 这就要求绝热材料有一定的结构强度, 不但与墙体结合牢固, 粘结力强, 而且有较好的抗拉强度, 能抵抗材料之间的变形应力, 与绝热材料配套使用的饰面材料还要有抗大气的各种侵蚀性能和抗撞击性能, 因此对绝热材料与墙体的联结方式和耐久性要求绝不可忽视。目前有的外保温材料在应用中出现的表层开裂、砂浆脱落、网格布与聚苯板脱胶、聚苯板与墙体脱落, 甚至于大面积保温板掉落等现象, 无一不是与安装施工对材料结构性能要求不严或应用技术不过硬有关。

因此节能建筑对绝热材料的要求, 不仅仅是保温隔热性能, 还应当具有相关的建筑应用性能、结构强度和耐久性能, 拿这些性能要求我国目前绝热材料产品, 显然尚存在诸多问题。

2 进一步提高绝热材料的质量和功能

目前我国节能建筑中的绝热材料产品, 绝大多数属低档次产品, 虽然这几年国外企业在我国建设几条档次稍高的产品生产线, 但从总体上看, 当前我国建筑保温材料产品档次还是较低的。例如大量使用的膨胀珍珠岩保温砂浆几乎用不到1~2年就产生不同程度的裂缝, 造成砂浆脱落, 往往由于保温材料和配套材料的产品良莠不齐, 加上施工安装不规范, 给工程质量和节能效果带来很多麻烦, 有的产品明显不合格, 不符合标准要求, 有的保温材料即使达到标准范围, 由于我国标准偏低, 加上制品的厚度尺寸误差大, 也难以满足节能建筑要求, 我国保温材料产品质量和性能普遍比国外低得多。

就拿我国节能建筑中使用较普遍的聚苯乙烯泡沫塑料板来说, 影响其质量和性能的两项重要指标, 即体积密度和防火安全性能更令人担忧。体积密度直接关系到产品导热系数, 体积密度降低, 则导热系数就会增大, 我国现有标准规定体积密度已经比国外低, 金属面聚苯乙烯夹芯板密度为18 kg/m3, 钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板密度为15 kg/m3, 膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统用聚苯板密度为18 kg/m3~22 kg/m3, 然而在建筑应用中却常常出现10 kg/m3~12 kg/m3的低密度聚苯板, 有的甚至于还以技术创新名义, 生产出体积密度5 kg/m3~6 kg/m3的伪劣聚苯板, 这些低密度聚苯板不但达不到保温隔热的节能效果, 而且强度极低, 严重损坏工程质量。

我国EPS标准《绝热模塑聚苯乙烯泡沫塑料》 (GB/T 10801.2-200.2) 规定, 燃烧性能的氧指数不小于30%, 主要靠阻燃剂来保证, 然而常常出现有的EPS不加阻燃剂, 或者加入质量低劣的阻燃剂, 根本达不到阻燃效果和防火安全的要求, 致使EPS在应用中频频发生火灾, 这在人们心目中对EPS应用已产生心理障碍。更值得注意的是, 我国阻燃剂多数使用卤族有机物, 一旦失火时冒浓烈黑烟, 容易造成人员窒息死亡。

在国外建筑用的保温隔热聚苯板体积密度要求最低不小于22 kg/m3, 大多数体积密度在25 kg/m3以上, 阻燃剂大多数采用磷系或氮系阻燃剂, 可在1 s~2 s内自熄, 燃烧气体无毒、无嗅, 无刺激性。因此我国建筑上应用的EPS, 无论从结构强度或防火安全性能, 与国外相比还有不小差距, 尚不能很好满足建筑应用要求。为此, 我们要下决心提高EPS产品质量和档次, 适当提高EPS在建筑应用的体积密度, 积极开发新型阻燃剂, 提高EPS阻燃性能和防火安全等级。

我国保温材料生产厂大多数规模小、生产技术落后, 造成产品质量和功能低下, 要积极开展技术创新, 采用新工艺新技术, 进行生产工艺系统改造, 才能大幅度提升绝热材料的品质。例如对建筑用岩矿棉类保温材料, 要降低体积密度, 进一步减小纤维棉的直径, 减少渣球含量, 或者改变产品结构形式, 采取全封闭表面, 粘贴加筋覆盖层等, 都要从生产工艺上进行较大的技术改造, 才能达到要求, 有的厂可能要进行装备技术系统全面的改造, 或者引进国外的先进技术装备, 才能较快地提高我国绝热材料的生产技术水平。除此之外, 还要开展憎水性和各种轻质多功能复合绝热材料的开发研究, 对聚苯板, 除适当提高表观密度外, 对其抗折强度和吸水率指标也应适当提高, 对其他绝热材料也应如此。这里还需要提醒的是, 生产厂在进行工艺技术改造、开发新产品时, 万万不可追求低价位、低档次的产品, 采用低水平的装备技术, 不能为了迎合低价位的市场需求, 抢占眼前市场份额, 搞低水平的重复建设, 大打价格战。一定要以提高企业核心竞争能力, 提高技术水平为理念, 开发新产品, 采用新技术, 要始终把提高产品质量和档次放在第一位, 才能真正提升企业竞争能力。

3 尽快提高绝热材料标准水平

国外在建筑上和工业上绝热材料的标准是分别制定的, 围绕各自应用性能要求制定产品标准才是最科学合理和最经济的。我国目前绝热材料标准, 大多数是按照工业上 (窑炉或管道) 应用要求简单移植到建筑上的, 并没有按照节能建筑的应用要求, 作系统对比试验, 确定性能指标, 因此有的指标规定不尽合理, 依据不足, 有的指标明显缺失, 甚至于还有不少误区。例如:国外聚苯乙烯泡沫塑料标准规定, 当导热系数要求0.04 W/m·K时, 其体积密度≮25 kg/m3, 同时要求抗折强度≮29.4 N/m2 (0.29 MPa) ;当导热系数要求0.042 W/m·K时, 其体积密度≮20 kg/m3, 同时要求抗折强度≮24.5 N/m2 (0.245 MPa) , 最高抗折强度要求不小于0.34 MPa。我国《绝热模塑聚苯乙烯泡沫塑料》 (GB/T10801.2-2002) 标准规定聚苯板的表观密度为15.20 kg/m3的导热系数0.04 W/m·K, 而且只规定了板材压缩强度, 无抗折和抗拉强度要求, 《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》 (JG149-2003) 标准只规定垂直于聚苯板面的抗拉强度为0.1 MPa, 这些重要指标缺失或降低, 往往造成板材在安装使用中结构强度不足, 导致聚苯板断裂或粘结瓷砖的聚合物砂浆撕裂、剥落等现象。在防火安全方面, 美国标准规定氧指数>35%, 企业实际检验都在36%~38%以上, 英国标准规定≮33%, 奥地利标准规定≮35%, 这些国家规定的氧指数都比我国高。由此可见, 我国绝热材料标准确有进一步提高的必要。

为此应当尽快修订我国建筑应用的EPS标准, 要适当提高体积密度和氧指数指标, 增加抗折和抗拉强度等技术指标要求, 并加强EPS质量监督和检查, 杜绝低劣产品进入建筑市场。

又如矿岩棉、玻璃棉等绝热材料, 我国标准规定玻璃棉表观密度40.70 kg/m3的导热系数分别为0.041 W/m·K和0.049 W/m·K, 国外标准规定表观密度50 kg/m3的导热系数为0.034, 有的可达到0.030 W/m·K, 比我国标准水平高得多。我们知道岩棉和玻璃棉在高温和低温区使用性能是有区别的, 在工业上高中温条件下使用, 导热系数是随密度增大而减小, 它的最佳密度范围是偏大的, 美国和日本通过试验确定在工业上350℃~600℃温度下使用的最小导热系数值, 所对应的最佳密度范围分别控制在≤150 kg/m3和40 kg/m3~70 kg/m3, 而在建筑上低温条件下使用, 却并非如此, 我在美国考察时, 有关方面介绍在住宅中使用岩棉的最佳密度为60 kg/m3~80 kg/m3。我国有关标准规定用于建筑上的岩矿棉密度为100 kg/m3, 并未见到系统对比试验的依据, 在建筑上应用的绝热材料最佳密度范围到底多大才合适?需要通过试验研究才能确定标准数值, 因为只有低密度产品达到高保温性能才是最经济合理的。

提高标准水平, 还有利于淘汰落后工艺技术, 杜绝低劣产品进入市场, 从而规范市场竞争秩序。总之要围绕进一步提高保温材料的热阻值、降低制品表观密度, 提高技术性能和应用要求;通过提高标准水平来提高产品入市条件, 从而提高绝热材料行业整体水平。

4 积极开展应用技术研究, 提高应用技术水平

我国绝热材料应用技术比较粗放, 往往为了节省投资或降低成本把很多应用技术简化, 使应用效果不佳。例如:采用粘结聚苯板的外保温技术, 往往用点粘结或少数锚固件连接, 加上聚苯板本身结构强度低, 致使聚苯板与墙体固接不牢, 造成聚苯板断裂或风吹脱落现象, 在作装饰面层时, 有的用普通玻纤网格布代替抗碱玻纤布或钢丝网片, 有的只铺贴一层细网布, 经过1~2个冬季后, 发现表层开裂、砂浆剥落或瓷砖脱落, 或者网格布与聚苯板脱胶等问题。

又如钢丝网架聚苯夹芯保温墙体, 我国大都采用人工抹面, 难以保证工程质量, 容易造成钢丝网架表面砂浆开裂或空鼓现象, 在国外是采用机械化涂抹水泥砂浆施工, 一面挤出, 一面涂抹, 并将聚苯板表面刻成阶梯形沟槽, 以防止水泥砂浆掉落, 水泥砂浆中还掺加胶体, 确保砂浆与聚苯板之间粘结性能良好, 以防止砂浆开裂、空鼓或脱落现象, 这些都说明我国绝热材料应用技术与国外相比亟待完善和提高。

我国目前绝热材料在建筑上应用, 有外保温、内保温和夹芯复合保温三种形式, 每种应用形式不同, 对绝热材料使用性能的要求和应用技术也不同, 不同地区对绝热材料的应用要求也不尽相同, 因此必须针对不同材料和应用方式开发出相应的施工应用技术。对于外保温, 尤其要注重防裂、抗渗、防水和抗收缩变形等性能要求, 甚至于还要有装饰效果, 至于夹芯保温或复合保温墙体, 易于做到绝热材料和建筑物同寿命, 在国外最为普遍, 从长远看, 它必然也是我国今后节能建筑发展的方向, 对它的应用技术更不可忽视。然而这种应用方式又与墙体基材品种和复合墙体结构形式、空气隔离层的设置等有关。因此保温材料在建筑上推广应用一定要结合我国不同地区不同建筑形式, 开发研究相应的应用技术, 包括开发与应用技术相配套的胶结材料和配套件, 如卡销件、锚固件、拉结件或饰面材料等, 实在是非常必要, 这就要求我们在发展理念上必须注重这方面的研究和解决措施。

另外还要组织企业和有关单位制定绝热材料施工的工法, 仅有原则性的施工规程还不够, 必须对各种材料、产品的质量要求和施工方式都要有严格的操作方法, 施工人员必须按施工方法培训上岗, 这样才能保证工程质量和施工效果。

绝热材料篇7

关键词：直埋蒸汽管道,隔热环,绝热材料,分析

0 引言

据记载显示, 直埋蒸汽保温管道在我国已经应用了二十多年, 随着我国经济的高速发展, 各种基础建设也越来越多, 直埋蒸汽管道的投资范围也越来越广泛。与此同时, 随着直埋蒸汽管道的技术的不断发展和完善, 对绝热材料的技术要求也越来越高。本文分析了有关直埋蒸汽管道隔热环绝热材料的选用, 首先介绍了隔热环的设置、作用和技术要求, 其中具体介绍了隔热环的五个方面的技术要求;其次对隔热环绝热材料的选用进行了分析比较, 并分别介绍了耐高温隔热钢、石棉橡胶、纳米绝热材料和普通石棉板这四种绝热材料的性能和优缺点。

1 有关隔热环的相关特点

1.1 设置和作用

直埋蒸汽管道有一个非常重要的组件, 即隔热环, 其性能与蒸汽管的使用寿命有着重要的关联。隔热环有几种不同的类型, 主要包括垫片型和半环型, 前者是在应用于固定支架上, 后者则是滑动支架。之所以在滑动支架和固定支架中安装一个重要的隔热环, 是因为想要避免钢管的使用寿命受到影响, 如果不装隔热环, 就会形成热通道, 使得外套钢管因温度过高而过度膨胀, 并且还会使防腐层受到影响。

关于隔热环的作用, 主要包括支撑和隔热两个方面。在滑动支架和钢管之间安装一个半环型的隔热环, 能够有效的进行隔热, 同时该隔热环有较强的抗压强度, 能够在多重的重压下仍旧不会变形。这样一来, 便可以使得钢管正常的工作而不会产生钢管移位等问题。而垫片型的隔热环则拥有更强的抗压强度, 以便承受较大的反弹力和内推力, 反弹力是因为钢管工作中由于补偿器受到热膨胀而产生的, 而内推力则是由于管道内压而形成的。

1.2 技术要求

隔热环是直埋蒸汽管道的重要组成部分, 而隔热环本身也有两个重要的指标, 就是其热导率和抗压强度。一方面隔热环的热导率影响着管道的外防腐层的使用寿命, 同时也与管道的保温效果有着重要联系;另一方面, 在管道运行时对隔热环的抗压强度也有较高要求, 影响着蒸汽管道的正常工作。此外, 隔热环还应该具备一定的防水性, 这样可以避免在保温层进水后对隔热环的工作性能产生影响, 而且当隔热环在吸水后其氯离子的渗出应该在一定标准以内, 这样可以避免蒸汽管道被腐蚀。在通过分析和论证之后可以发现, 关于抗压强度的技术要求, 半环型隔热环是大于或等于2Mpa即可, 而垫片型隔热环则是大于或等于5Mpa。关于热导率的要求是越低就越好。由于管道在运行过程中的介质温度有时可能会达到350℃, 所以隔热环也必须具有350℃以上的长期耐温能力。

具体来说, 隔热环的技术要求包括以下几个方面:

(1) 抗水性。所谓抗水性就是需要隔热环能够有憎水的性能, 或者是材料不会汲水, 对于那些容易进水而且又容易沥水的材料, 现在很难满足直埋蒸汽管道的需求。因为材料一旦进水后, 其导热率会大大增加, 从而使得界面温度发生巨变, 导致原本设计好的保温结构遭到破坏, 无法正常的工作。

(2) 绝热性。所谓绝热性是指对隔热环的的导热性能有所要求, 要求材料的导热系数越小越好, 当其导热系数太高时, 就会需要增加材料的外层的厚度, 这样不但会影响防腐层的功能还会加大成本的支出。

(3) 工艺性能。对于隔热环中的绝热材料来说, 生产工艺比较复杂, 质量无法得到保证, 同时在运输途中或者是安装的时候, 容易出现碰撞, 在外部受损后如果没有得到修复就会形成潜在的隐患。因此, 对绝热材料的工艺性能也有一定要求。

(4) 材料的使用寿命。对于绝热材料一般要求其能够耐高温, 尽管一些材料能够耐高温, 但是其持久性却有所欠缺。往往这些绝热材料能够在短时间内耐受高温, 但时间一长其性能就大大降低, 一些材料会出现破裂或是粉化的现象, 一些材料会因为粘接剂失去功效而导致保温结构遭到破坏的现象。这些都表明材料的耐温持久性较差, 材料的使用寿命不能达到要求。

(5) 抗事故性能。一般由于一项工程的完成需要较长的时间, 在此期间管道的保护层可能会遭到损坏, 同时会有安装时遭遇雷雨天气、地下水出现渗透、内管出现漏气等各种事故, 这时就要求绝热材料能够具有相应的抗事故能力, 那么就不会在发现事故时出现工程全线崩溃的现象。

2 隔热环绝热材料选用的分析比较

对于绝热材料的选用, 应该根据具体的材料性能和隔热环的技术要求来选择, 现在绝热材料有很多不同的种类。所谓绝热材料是指在常温下热导率小于0.3W/ (m·K) 的材料, 所以那些大于或等于该标准的材料就不能选用。在比较各种材料的绝热性的时候, 应该在抗压强度和温度相同的情况下进行比较, 否则, 就没有任何意义。尽管现在的绝热材料种类很多, 但是目前主要采用的几种分别是:耐高温隔热钢、石棉橡胶、纳米绝热材料和普通石棉板。

2.1 普通石棉板

对于普通石棉板, 这种绝热材料属于板材, 所以包裹在管道上面的时候很难成型, 而且很难与管道贴合在一起, 此外还比较容易折断。所以这种绝热材料的绝热效果较差, 还会影响滑动支架的牢固性, 缺乏较强的支撑能力。这种绝热材料在前些年的应用较广, 后来由于其较差的绝热性, 使得外钢管在工作中容易温度过高, 支架松动的现象时有发生, 后来其应用逐渐减少。不过, 其价格较为便宜, 所以仍旧有一些地方采用这种绝热材料, 比如一些较小的生产直埋蒸汽管道的企业。

2.2 石棉橡胶

石棉橡胶不同于普通石棉板, 它普遍应用于当前的直埋蒸汽管道行业领域中, 它是利用石棉板和橡胶相结合, 橡胶是能够耐高温的, 而石棉板则是能耐高强度的。在橡胶中添加云母, 可以提高橡胶的耐热性和相应的绝热性能。目前很多大城市的工程项目采用的绝热材料都是石棉橡胶。当然, 这种材料也具有其相应的优点和缺点。关于石棉橡胶的优点, 主要包括成型好, 有较强的耐压强度, 制作较为简单等;而关于石棉橡胶的缺点, 包括石棉不太环保, 含有致癌的物质。此外, 由于石棉导热率较大, 所以在制作隔热环的时候必须增加其厚度, 这样便会使得成本付出有所增加。由于橡胶和石棉板是分别比较耐高温和高强度的, 因此它们的价格也比较昂贵。这样一来隔热环的整体造价就比较高。直埋蒸汽管道的使用年限要求是二十五到三十年, 但是由于橡胶具有耐高温却容易老化的缺陷, 目前还不能确定是否能够达到该使用标准。

2.3 耐高温隔热钢

耐高温隔热钢是一种升级换代产品, 它是针对石棉橡胶而研发的。原材料主要是镁化合物, 是几种材料相互粘合而制成的一种层状结构的材料, 由内而外分别是硅酸铝毯、复合隔热钢、玻璃纤维带。其中中间层是由多种材料复合并采用模具浇注而成。这种材料的绝热效果比较好, 目前在很多城市的工程中得到了应用。对于耐高温隔热钢的优缺点主要有以下几点, 优点包括能抗老化从而使用寿命较长, 有较好的隔热效果和抗压效果, 还比较环保;缺点在于复合隔热钢的生产较为复杂, 由模具浇注制成, 需要花费较长的时间才能完成, 而且还需要进行养护以保证其物理性能能够达标。

2.4 纳米绝热材料

纳米绝热材料是一种绝热性较好的材料, 其自身的纳米填料热导率较小, 另外导热的纳米颗粒面积比较小, 所以总体的绝缘效果非常好。纳米孔硅微粉是一种多孔结构, 这种结构超微细而且细密, 使得气体不易流动, 也就能够具有较低的热导率。

根据传热学的知识可以知道, 介质的尺度小到微纳米级的时候, 导热体就会转换成绝热体, 由于在孔隙之中, 气体是静止的状态, 不能进行布朗运动, 也无法进行导热。几乎所有的气体分子都附在孔壁上, 即使会有个别分子进行运动也会因与孔壁发生碰撞使得热能量减少, 同时孔壁为绝热材料, 导热性非常低。纳米孔硅微粉的孔隙较小, 能够对气体分子的运动起到阻碍作用。

尽管纳米绝热材料是最新研制的绝热材料, 具有隔热效果好的优势, 然而在目前的直埋蒸汽管道生产中还没有应用这种材料, 主要是这种材料的价格相当的高昂, 刚开始时没有厂家选择这种隔热环绝热材料进行生产。对于这种材料的优缺点主要包括以下几方面, 优点包括有良好的绝热效果, 能够耐高温;缺点在于生产工艺较复杂, 生产周期长, 需要花费时间进行养护, 同时, 高强度的纳米绝热材料的价格也是非常之贵。

3 绝热试验

对于以上四种绝热材料, 采取绝热实验, 试样的长度为80cm, 宽度为40cm, 高度为40cm, 把这几种材料放在温度为21-25℃, 相对湿度为45%-55%的条件下, 持续大约二十四个小时。然后把这四种绝热材料放在平板加热器上面, 设定加热温度为350℃, 直到温度达到350℃之后再继续加热三个小时, 最后测量四个样品材料的冷面温度。根据实验测得数据如下:普通石棉板的冷面温度是140℃, 石棉橡胶的冷面温度是110℃、耐高温隔热钢的冷面温度是100℃, 纳米绝热材料的冷面温度是70℃。可以看出, 纳米材料的绝热性是这几种绝热材料中最好的。

4 结语

在以上几种绝热材料中, 纳米绝热材料的性能无疑是最好的, 无论是耐温性能、抗压强性能还是综合的使用寿命, 它都是制作隔热环最好的选择, 然而高昂的造价却是不得不考虑的问题。随着我国绝热材料的技术的不断发展和完善, 在市场中已经形成了生产规模化、性能越来越好、成本越来越低的状况, 无论是性能相对较落后的石棉橡胶、还是发展前景更好的纳米绝热材料, 企业在选择时都应该根据市场的实际情况, 选择性价比更好的绝热材料来使用。总之, 绝热材料是制作隔热环的总要材料, 而隔热环是直埋蒸汽管道非常重要的组件, 所以选择好的绝热材料是工程实施的重要环节。

参考文献

[1]施利毅.纳米材料[M].上海:华东理工大学, 2007:233.

[2]王淮, 杨立新.直埋蒸汽管道技术的探讨[J].煤气与热力, 2003, 23 (5) :290-292.

绝热材料篇8

关键词：管道保温,气凝胶毡,厚度计算,逐层算法

引言

随着工业技术的发展,节能问题逐渐受到广泛的重视。2011年工信部称我国工业能源消耗仍占全国70%左右,虽然能源的利用率在逐渐提升,但是受到资金、技术等因素限制,仍较发达国家能源利用效率低10%~20%,单品能耗高出发达国家50%~100%[1,2]。在耗能较大的石油、化工、冶炼及电力等行业的管道保温节能问题上显得尤为突出,主要表现在现有的绝热材料均存在着一定的局限性,传统无机多孔隔热材料导热系数高,在节能要求高的环境中应用大大受限,而有机发泡材料因容易引燃,易散发有害物质,发展瓶颈凸显。因此,新型绝热材料的研制成为必然之路[3]。

气凝胶复合绝热材料作为近年来研究较为火热的新型绝热材料[4],具有防火及绝热优异等特点,克服了无机材料防火但绝热性能差,有机材料绝热性能好但应用温度低且易燃等缺陷。在航天领域已经证明其无可比拟的绝热性能,填充18mm厚度的气凝胶颗粒的航空服,足以承受-130℃的低温。当和纤维毡等材料复合形成气凝胶复合绝热毡,因具备灵活施工等特点可应用于各类管道及炉体的保温,取代缺陷较多的传统保温材料。然而要达到既节能又经济的目的,必须要进行2个方面的改进:一方面推行新型绝热材料;另一方面设计合适的保温方案,避免保温厚度过厚而成本增加。

文中着重介绍了气凝胶复合绝热材料在实际工程中的应用案例以及探讨了不同的保温方案设计中计算方法对气凝复合胶绝热材料工程用量的影响。为推广气凝胶复合绝热毡等新型绝热材料的广泛应用及绝热方案的合理化设计提供借鉴和参考。

1 管道绝热工程工况及绝热设计要求

选用在某化工厂管道节能改造工程为案例进行说明,工况条件如表1所示,设计要求表面温度低于40℃。

2 绝热方案设计

2.1 保温用绝热材料

因工况条件限制,选择传统保温材料硅酸铝棉和气凝胶复合绝热毡进行对比,导热系数方程如表2所示。

2.2 不同绝热材料在工程管道中应用效果

按《工业设备及管道绝热工程设计规范》(GB50264-2013)[5],以低于规定最大热损失量(578℃时为257W/m2)的最小厚度为计算依据进行对比。

通过对比不难发现,在该工况下,气凝胶复合绝热毡具有优异的保温性能,在表面温度相当的情况下,气凝胶复合绝热毡厚度和用量约只有传统绝热材料硅酸铝棉的33%,能量损耗节省23.1%。一方面对于保温厚度要求较高的地方,如地廊管道及直埋管道,可以节省大量的运输费用和钢管成本,而且还能缩短施工时间和减少占地面积。另一方面优异的节能效果,不仅降低了企业在能耗方面的投入,也有利于减少化石能源的消耗,这与国家大力推行的绿色节能发展战略相契合。

3 计算方法探讨

在现行的标准[5,6,7]中,关于保温层厚度的计算均给出了相应的方程,但是3种算法当中的关键技术参数“导热系数”的取值并没有明确的给出,仅注明“导热系数取平均温度下的导热系数”。然而对于“平均温度”的定义存在着不同的理解,在国家检测中心关于导热系数的测试是在冷、热面温差小于20℃时的平均温度[8,9],而在一般的计算中“平均温度”往往被理解成冷、热面温度的数学平均值。这两者之间存在着较大的差别,如果在取值上不能正确的反应客观事实,那么很容易导致保温设计厚度出现较大偏差甚至错误。在实际计算中关于导热系数的取值存在几种情况:1)取冷、热面数学温度平均值[10];2)取热面温度[11]。笔者认为除此之外“逐层算法”更能够反应材料的真实绝热性能,“逐层算法”即是将每一保温层均当作不同种类的保温材料进行复合计算,如8层气凝胶复合绝热毡,计算时将8层气凝胶复合绝热毡看作8种不同的材料进行复合,每一层取该层的平均温度进行计算。现在将上述3种取值或算法以第二部分的案例为例进行对比。

3.1 冷/热面数学温度平均值或热面温度算法

式中:D1—保温层直径,mm;

δ—保温层理论厚度,mm;

D0—管道直径,mm;

T0—管道介质温度,℃;

Ta—环境温度,℃;

αs—传热系数,

λ—导热系数,W/(m·K);

Q—热损失量,W/m2;

q—线热损失量,W/m。

3.2“逐层算法”算法

气凝胶复合绝热毡:

硅酸铝棉:

式中:Q—热损失量,W/m2;

δ—保温层理论厚度,mm;

D0—管道直径,mm;

T0—管道介质温度,℃;

Ta—环境温度,℃;

αs—传热系数,W/(m2·K);

q—线热损失量,W/m;

Ti-1—第i-1层绝热层表面温度;

T'i-1—假设第i-1层绝热层表面温度;

λ'i—第i层绝热层导热系数。

计算时,通过假设T'1、T'2,…,T'i-1、T'i等i-1个表面温度及绝热保温层数Di,通过T'i-2及T'i算出Ti-1,类似可以算出T1、T2,…,Ti-1、Ti等i-1个表面温度;对比假设值和计算值,通过调整假设值,直至两者相一致,即可算出最终结果。上述计算也可以通过编程快速算出。

3.3 不同算法的效果对比

上述算法基于低于最大热损失量(578℃时,最大热损失量[Q]=257W/m2)的最小保温厚度进行对比。不难发现,相比逐层算法,采用热面温度的计算,材料用量可能多出30%;而采用平均温度计算,可能会导致取值偏低,达不到设计的保温要求。

3种方法归根结底,反映的是材料导热方程中温度取值引起保温效果的差异。平均温度取值,将温度和导热系数的关系当作直线关系,而事实上随着温度的升高,特别是在高温区,材料的导热系数随温度上升而呈现急剧上升的趋势,因此该方法在温度较高的保温工程中应用会出现较大的偏差或错误。热面温度取值,将保温材料的导热系数按照最大值进行计算,得到的是最厚的保温厚度,往往导致用料过多,造成不必要的投入和浪费。上述两种取值都不能正确的反应材料保温特性随温度变化而变化的事实,出现偏差较大的情况实属必然,而逐层算法将保温分成不同的温度区间,能够直观的反应出材料保温效果随温度的变化而变化的特点,因此相比计算结果更接近真实值。

4 结论

1)气凝胶复合绝热毡应用于管道保温,与传统保温材料相比,用量可以减少约70%,而节能却能提高约20%。

2)在管道绝热设计中,导热系数方程中温度的取值对保温设计影响很大,温度的取值或计算方式应采用逐层算法,能为保温方案设计提供一个很好的参考。

参考文献

[1]张学舟.硅气凝胶参杂Ti O2与硅酸铝纤维毡复合制备工艺研究[D].西安:长安大学,2013.

[2]王皓良.我国工业企业能源消耗研究[D].镇江:江苏大学,2009.

[3]毕海江.二氧化硅气凝胶隔热材料制备及其隔热性能研究[D].合肥:中国科学技术大学,2014.

[4]路国忠,郭建平,何光明,等.Si O2气凝胶制备技术及在建材中应用研究[J].新型建筑材料,2013,(1):83-85.

[5]GB 50264-2013,工业设备及管道绝热工程设计规范[S].

[6]CJJ/T 104-2014,城镇供热直埋蒸汽管道技术规程[S].

[7]DL/T 5072-2007,火力发电厂保温油漆设计规程[S].

[8]GBT 10295-2008,绝热材料稳态热阻及有关特性的测定[S].

[9]GBT 10294-2008,绝热材料稳态热阻及有关特性的测定[S].

[10]李爱华.直埋蒸汽管道保温层厚度选择计算的研究[J].水利电力机械,2004,26(6):3-4.

绝热材料篇9

随着经济、城市的发展, 建筑能耗占总能耗的比例日益增大, 且呈逐年上升趋势, 目前建筑节能已成为各国节能战略的重要组成部分。而使用外墙保温隔热材料是建筑节能最直接有效的方法[1]。有研究表明, 对于建筑外墙每使用1t外墙保温隔热材料, 可节约标准煤3t/年, 其节能效益是材料生产成本的10倍[2]。近年来, 国内保温绝热材料需求逐年递增, 高性能的建筑外墙保温绝热材料将具有广阔的市场前景。

高性能的保温绝热材料需具有高隔热性, 良好的化学稳定性, 较高的机械强度, 低吸水率等众多优良特性。其中隔热性能是其最重要的性能指标。而导热系数又是影响材料隔热性能的主要因素[3], 本文主要介绍保温隔热材料隔热性能影响因素及导热系数的测试方法。

2 隔热性能的影响因素

2.1 气孔率

气孔率又称空隙率, 表征物体的多孔性或致密程度。以物体中气孔体积占总体积的百分数表示。保温隔热材料中的气孔分为开口气孔和封闭气孔, 分别具有不同的大小和形状。对于保温隔热材料, 封闭气孔的数量越多保温隔热效果越好。

2.2 容重

容重是指一立方米 (包括材料孔隙) 的保温隔热材料的质量 (kg/m3) , 是保温隔热材料的重要性能指标。

降低保温材料的导热系数可以通过减小容重或增大气孔率来实现。但是, 导热系数不是随容重的减小而无限降低的, 当容重减小到某一临界值ρ1后, 如果再减小容重, 虽使固相导热减小, 但通过气孔的辐射传热、气相导热和对流换热的值却明显增大, 因而材料总的导热系数值仍增大。反之, 当容重增大到某一临界值ρ2后, 如果再增加, 通过气孔的三种传热会有所减小但与此同时固相导热值增大, 综合作用的结果仍会使材料总导热系数值增大。因此容重ρm控制在 (ρ1~ρ2) 范围时, 各个导热因子之和趋于最小, 即材料具有最佳的隔热性能[4]。

2.3 导热系数

导热系数是指热流密度与温度梯度之比, 即在单位温度梯度作用下物体内所产生的热流密度。导热系数越大, 传递的热量越多, 保温隔热性能越差, 反之, 则越好。导热系数的大小与材料的组成结构、状态、成分等因素密切相关。对同一种物质来说, 影响导热系数的因素主要有含湿率、温度、密度、热流方向等[5,6,7,8]。

2.3.1 含湿率的影响

保温隔热材料的结构均具有疏松、轻质、呈多孔状或纤维状等特点。保温隔热材料依靠其内部的空气来阻隔热的传导。材料吸湿受潮后, 导热系数会增大, 这是因为水的导热系数远大于静止空气的导热系数 (约为25倍) 。因此, 材料的含湿率越大, 导热系数越大。

2.3.2 温度的影响

各类保温隔热材料的导热系数均与温度有直接的影响, 温度升高, 材料分子运动加剧, 传递的热量越多, 材料导热系数越大。

2.3.3 松散材料杂质和粒度的影响

常温时, 松散材料的导热系数随材料粒度的减小而降低。反之, 粒度增大, 颗粒之间的空隙尺寸增大, 其气孔率也随之增大, 最终会使导热系数增大。

杂质对导热系数的影响主要是由于杂质的导热系数通常高于保温隔热材料自身的导热系数, 增加了热传导。杂质的存在会提高材料的导热系数。因此, 杂质越多导热系数越大。

2.3.4 热流方向

热流方向对导热系数的影响, 仅仅存在于在各个方向构造不同的材料中 (即各向异性材料) 。材料纤维方向与传热方向平行时的导热系数要比垂直时大。纤维质材料根据排列状态的不同分为纤维方向与热流向垂直和纤维方向与热流方向平行两种。对于大多数的纤维保温材料, 其纤维排列状态为平行或接近于平行, 因此在密度相同的条件下, 其导热系数远小于具有其它排列形态的保温材料的导热系数。

3 导热系数测试方法

热量传递的三种基本方式是:对流, 辐射与传导, 对于保温隔热材料热量传递主要方式为辐射和传导。

导热系数测试方法主要包括动态法和稳态法两类。动态法有热带法、激光闪射法、热线法等[9], 一般用于测量中高导热系数材料。稳态法主要有热流计法、防护热箱法、保护热板法、圆管法, 主要适用于中低导热系数材料的测量。其中稳态法由于具有测试方法简便, 成本低, 精度高等优点而被普遍采用。

稳态法测定导热系数的原理是Fourier方程:

λ——为材料的导热系数W (m K) ;

Q——为从一个平面传到另一个平面的热量值W;

△T——为在物体垂直于导热方向上, 两个平行平面的温差℃;

△X——为两个平行平面的距离m。

3.1 保护热板法

保护热板法是国际上测量绝热材料导热系数最通用的方法之一, 其原理是基于无限大平板的单向稳定传热。主要由中心板和冷板组成, 热量由中心板发出, 通过置于中心板和冷板间的试样传递到冷板。热源位于两块样品 (同一材料) 的中间, 是为了获得向下与向上方向的对称热流, 并确保测试样品能够完全吸收加热器所产生的能量, 保证热流是线性的、一维的。

进而应用傅里叶定律计算材料的导热系数:

式中:

λ——导热系数W/ (m K) ;

Q——中心板的热量W;

d——试样的厚度m;

A——中心板横截面积m2;

Th——中心板温度℃;

Tc——冷板温度℃。

保护热板法具有适用温度范围宽、量程广等优点。并且由于保护热板法是绝对测试法无需对测量单元进行标定[10], 所以保护热板法测导热系数准确性、可靠性较高。

3.2 防护热箱法

防护热箱法是利用在冷箱和热箱分别建立室内和室外的气相条件而进行测试的一种方法。进入稳态测试后, 通过测量试件两侧的表面流速、表面防护箱温度、空气温度, 以及电加热器耗电量和输入热箱的风扇风量, 进而算出材料导热系数[11]。

但由于该测试方法的实验装置具有箱体笨重, 操作复杂, 稳定时间长等局限性, 并且与防护热板法和热流计法相比精度低, 因此实际应用较少。