建筑用绝热材料分析(解读有机与无机之争)

绝热材料绝热材料定义：控制室内热量外流的材料叫做保温材料，防止热量进入室内的材料叫做隔热材料。保温、隔热材料统称为绝热材料。作用：用于减少建筑物与外界环境之间的热量交换，它的利用很大程度上影响了建筑物能源消耗的多少。21材料的热学性质基本概念（1）导热性：指材料传递热量的能力。（2）导热系数：表示材料的导热能力指标。物理意义：在稳定传热条件下，当材料层单位厚度内的温差为1℃时，在1s内通过1m2表面积的热量。材料导热系数越大，导热性能越好。工程上将导热系数λ0.23w/(m•K)的材料称为绝热材料3影响材料导热系数的因素影响材料保温性能的主要因素是导热系数的大小，导热系数愈小，保温性能愈好。材料的导热性能受以下因素影响：（1）材料的性质（2）材料的表观密度与孔隙率（3）材料的环境与温度（4）材料的含水量（5）材料的热流量4（１）材料的性质。不同的材料其导热系数是不同的，一般说来，导热系数值以金属最大，非金属次之，液体较小，而气体更小（即：金属材料＞无机非金属材料＞有机材料）对于同一种材料，内部结构不同，导热系数也差别很大。一般结晶结构的为最大，微晶体结构的次之，玻璃体结构的最小。但对于多孔的绝热材料来说，由于孔隙率高，气体（空气）对导热系数的影响起着主要作用，而固体部分的结构无论是晶态或玻璃态对其影响都不大。5典型材料铜：导热系数最大静止空气：导热系数最小(隔热)导热系数小于0.175W／m·K的材料称为绝热材料。如：松木(横纹)、静止空气、泡沫塑料等。水：比热容最大(保温)6（２）表观密度与孔隙特征。由于材料中固体物质的导热能力比空气要大得多，故表观密度小的材料，因其孔隙率大，导热系数就小。在孔隙率相同的条件下，孔隙尺寸愈大，导热系数就愈大；互相连通孔隙比封闭孔隙导热性要高。对于表观密度很小的材料，特别是纤维状材料（如超细玻璃纤维），当其表观密度低于某一极限值时，导热系数反而会增大，这是由于孔隙增大且互相连通的孔隙大大增多，而使对流作用加强的结果。因此这类材料存在一最佳表观密度，即在这个表观密度时导热系数最小。7（3）温度。材料的导热系数随温度的升高而增大，因为温度升高时，材料固体分子的热运动增强，同时材料孔隙中空气的导热和孔壁间的辐射作用也有所增加。但这种影响，当温度在０～50℃范围内时并不显著，只有对处于高温或负温下的材料，才要考虑温度的影响。8（4）含水量。材料吸湿受潮后，其导热系数就会增大，这在多孔材料中最为明显。这是由于当材料的孔隙中有了水分（包括水蒸气）后，则孔隙中蒸汽的扩散和水分子的热传导将起主要传热作用，而水的λ为0.58Ｗ／（ｍ·Ｋ），比空气的λ=0.029Ｗ／（ｍ·Ｋ）大20倍左右。如果孔隙中的水结成了冰，则冰的λ=2.33Ｗ／（ｍ·Ｋ），其结果使材料的导热系数更加增大。故绝热材料在应用时必须注意防水避潮。9（５）热流方向。对于各向异性的材料，如木材等纤维质的材料，当热流平行于纤维方向时，热流受到阻力小，而热流垂直于纤维方向时，受到的阻力就大。10无机纤维状绝热材料指天然或人造的以无机矿物为基本成分的一类纤维材料，目前主要指岩棉、矿渣棉、玻璃棉以及硅酸铝棉等一类人造无机纤维状材料。岩矿棉包括岩石棉和矿渣棉。矿棉：由高炉硬矿渣、铜矿渣及其它工业废渣和焦炭等，另加一些调整原料(含氧化钙、氧化硅的原料)，经熔融后吹制而成。岩棉：是由天然岩石(玄武岩、辉绿岩等)，经熔融后吹制而成。其纤维长，耐久性较矿渣棉更优，但成本稍高。绝热效果：当采用302mm厚砖墙(外墙240+空气层20+岩面层30+纸面石膏板12mm厚)时，其保温效果同790mm厚砖墙。一、岩矿棉及其制品性能：热导率≤0.044,具有质轻、吸声、隔震、不燃、绝热和电绝缘等性能，使用温度高(岩棉为7000C,矿棉为6000C)，增加使用面积,且原料丰富，成本低。制品：执行GB/T11835-2007标准，①按胶结料分酚醛树脂型、水玻璃型岩矿棉等；②按形状可制成岩矿棉板、毡、带、管壳及吸声板等；③岩矿棉粒状棉。一、岩矿棉及其制品应用：①用于墙体、屋面、房门和地面等保温；②用于隔声、吸声、隔震材料；③国外多用于制取粒状棉，以制造装饰吸声板，也用作墙面、顶棚、梁柱、窑炉表面等的喷涂，作防火、保温及装饰之用。一、岩矿棉及其制品岩矿棉板玻璃棉：以玻璃原料或碎玻璃经熔融后拉制、吹制或甩制成的极细的纤维状材料。分类：普通棉，长50-150mm，直径12微米；超细棉，直径＜4微米。制品：在玻璃棉中加入一定量的胶粘剂和添加料，经固化、切割、贴面等工序可制成各种用途的玻璃棉制品。有玻璃棉、板、毡、管及异形制品；其表面还可粘贴塑料纸、玻璃纤维布、薄毡、铝箔及牛皮纸等。执行绝热用玻璃棉制品GB/T13350-2008及建筑绝热用玻璃棉制品GB/T17795-2008标准。二、玻璃棉及其制品性能：质轻、吸声性好、过滤效率高，不燃、耐腐蚀性好，热导率0.033～0.05；其燃烧性，无外覆层应达到A级，带外覆层，视使用部位而定。应用：①玻璃棉毡、卷毡用于建筑、空调、冷库、消音室等的保温、隔热、隔声；②玻璃棉板用于录音间、冷库、隧道、房屋等绝热、隔声；③玻璃棉装饰板用于剧场、音乐厅吊顶。特点：其制品吸水性强，不得露天存放、雨天施工。二、玻璃棉及其制品玻璃棉制品又称耐火纤维，是新型优质的绝热材料。性能：质轻、绝热、理化性能稳定，耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、热稳定性好、力学性能和填充性能优良；其体积密度，65～160kg/m3，平均使用温度为5000C时，热导率为0.153～0.178W/(m.K)。分类：分低温、标准、高纯、高铝及含铝型五类，其长期使用温度因Al2O3及杂质含量而异，在800～13000C波动。三、硅酸铝纤维制品：绝热用硅酸铝棉及制品执行标准GB/T16400-2003，有硅酸铝棉、硅酸铝棉板、毡、针刺毯、管壳及异形制品。应用：因其成本高，主要用于原子反应堆、工业窑炉、冶金炉、石油化工反应装置等的绝热内衬；用作耐热补强材料和高温过滤材料。三、硅酸铝纤维硅酸铝纤维及制品无机多孔状绝热材料指以低表观密度的非金属颗粒状、粉末状或短纤维状材料为集料制成的定型或不定型绝热材料。包括膨胀珍珠岩及其制品、膨胀蛭石及制品、泡沫砼制品、微孔硅酸钙制品、泡沫石棉及轻质烧结粘土制品等材料。多孔材料传热过程23•孔隙的存在使热量在固相中的传热路线大大增加，从而传热速度大为减缓。膨胀珍珠岩：由天然珍珠岩、黑耀岩或松脂岩为原料，经破碎、分级、预热、高温焙烧瞬时急剧膨胀(约20倍)而得的蜂窝状白色或灰白色松散颗料。性能：质轻、堆积密度70～250kg/m3，λ=0.06～0.12(随温度不同而波动)，适应温度-200～800度，化学稳定性好，吸湿性小，无毒、无味、防火、吸音；执行膨胀珍珠岩绝热制品GB/T10303-2001标准。一、膨胀珍珠岩及其制品制品：①不定型品有膨胀珍珠岩散料和涂料；定型品是(以膨胀珍珠岩为骨料、配粘结剂，经搅拌、成型、干燥、焙烧或养护制成的有一定形状的膨胀珍珠岩)胶结制品和烧结制品,如平板、弧形板、管壳等；②按密度分200、250、350号三级；③按质量分优等、合格两级。一、膨胀珍珠岩及其制品应用：①散料，主要用作保温填充料、轻集料及防水、装饰涂料的填料；②胶结制品，如石膏珍珠岩、水泥珍珠岩、水玻璃珍珠岩、沥青珍珠岩、氯氧镁水泥制品、纤维增强聚合物珍珠岩制品、膨润土珍珠岩制品及屋面憎水珍珠岩板、纤维石膏珍珠岩吸音板，用于内、外墙保温、装饰和防水。③烧结制品，如膨润土、沸石、珍珠岩烧结制品等，用于内墙保温材料。一、膨胀珍珠岩及其制品膨胀珍珠岩及制品膨胀珍珠岩及制品膨胀蛭石：以蛭石为原料，经烘干、破碎、焙烧，在短时间内体积急剧膨胀而成的一种轻质粒状物料。性能：表观密度小(80～200kg/m3)，强度高，λ=0.047～0.07(随温度而波动)，使用温度1000～1100度，质量稳定，耐火性强，执行膨胀蛭石JC/T441-2009标准。二、膨胀蛭石及其制品制品：①分有机、无机和复合胶粘剂三大类，如水泥膨胀蛭石制品有砖、板、管壳及其它异形品；②按骨料分单一骨料和多种骨料膨胀蛭石两类；③按质量分优等、一等、合格三级。应用：主要用于建筑、设备管道绝热、隔音、防火；可做成各种绝热、吸音制品，散料可作绝热填充料、防火涂料之用。注意：酸性介质下不宜使用。二、膨胀蛭石及其制品32膨胀蛭石板材膨胀珍珠岩板材微孔硅酸钙：以粉状硅质材料、石灰、纤维增强材料、助剂和水经搅拌、凝胶化、成型、蒸压养护、干燥等工序制成。性能：表观密度小(100～1000kg/m3)，强度高，λ=0.036～0.224(随温度而波动)，使用温度100～1000度，质量稳定，耐水性强，无腐蚀、耐用、可锯可刨、安装方便。三、微孔硅酸钙制品：①有纤维增强硅酸钙、超轻硅酸钙、高强度硅酸钙等制品；②按形式分平板、弧形板及管壳三类。以纤维增强硅酸钙板为主体。应用：①纤维增强硅酸钙板、超轻硅酸钙，高强，胀缩变形小，用于隔墙板、吊顶作绝热、隔声、防火；②高强硅酸钙用于热力设备和管道的支吊。缺点：吸水性强，需用专门的抹面材料。三、微孔硅酸钙微孔硅酸钙制品泡沫石棉：以温石棉为主料，在阴离子表面活性剂作用下，使石棉纤维充分松解制浆、发泡成型、干燥制成的网状的多孔状材料。是新型的超轻质保温、隔热、绝冷、吸声材料。性能：表观密度小(20～60kg/m3)，λ=0.046左右，吸声性强，抗震性好，低温不脆，高温无毒气释放。四、泡沫石棉制品：有普通泡沫石棉、弹性泡沫石棉、弹性防水泡沫石棉等类型；还可与其他材料复合制品。应用：用于房屋的保温、保冷、吸声、防震。四、泡沫石棉泡沫石棉制品泡沫塑料以各种树脂为基料，加发泡剂、催化剂、稳定剂及辅料经加热发泡制成的轻质、绝热、吸声、防震材料。常用品种包括聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯泡沫塑料、酚醛树脂及环氧树脂泡沫塑料等材料。膨胀聚苯板(EPS)挤塑聚苯板(XPS)一、聚苯乙烯泡沫塑料也称模塑聚苯板，是将熟化的预发泡聚苯颗粒送入板材成型机的模腔内，再经蒸汽穿透加热，使颗粒粘结成型而得到的板材制品。性能：表观密度18～22kg/m3，热导率≤0.041，执行《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》GB/T10801.1-2002、《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》JC149-2003标准，EPS板为阻燃型且符合Ⅱ类。应用：用于外墙外保温。膨胀聚苯板(EPS)挤塑聚苯板(XPS)一、聚苯乙烯泡沫塑料是聚苯乙烯树脂为原料，通过挤塑压出成型而制得的高密度硬质泡沫塑料板。性能：具有轻质、高强、不吸水、不透气、耐磨和耐降解性强，热导率≤0.028，绝热性好。执行《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》GB/T10801.2-2002标准。形式：XPS板按外形分平头、搭接、榫槽和雨槽四类。应用：用于屋面绝热和防潮处理。聚苯乙烯保温板以含有羟基的聚醚树脂或聚酯树脂与异氰酸酯反应生成的聚氨基甲酸酯为主体，以异氰酸酯与水反应生成的CO2为发泡剂制成的泡沫塑料。性能：其热导率(≤0.027)低，耐热性好，性能优于聚苯乙烯。分类：按原料分聚酯和聚醚两类；按承受荷载又分Ⅰ(轻荷)、Ⅱ(重荷)两类。应用：用于保温、隔热、吸声、防震材料及复合墙板的芯材。二、聚氨酯泡沫塑料(PU)聚氨酯泡沫塑料三、聚氯乙烯泡沫塑料(PVC)是以聚氯乙烯树脂为集料，加入发泡剂、稳定剂等辅助材料制成的泡沫塑料。性能：其质轻、热导率(≤0.054)低、绝热、不吸水、耐酸碱、耐油、隔声、防震性能好。按柔韧性分有软质、半硬质和硬质泡沫塑料。特点：成本高，其隔热、使用温度、耐化学性能与聚氨酯泡沫塑料相同，但强度、阻火性比其优。四、聚乙烯泡沫塑料(PE)以聚乙烯为主料，加入交联剂、发泡剂、稳定剂等一次加工制成的泡沫塑料。性能：其质轻、热导率(≤0.047)低、绝热、吸声、防震性能好。按发泡倍率分45、30、20倍三种，绝热应选45倍的，低倍率的强度高。