中國保溫隔熱材料的未來幾個發(fā)展趨勢
2011/6/14 18:10:53
憎水性是絕熱保溫材料重要發(fā)展方向。材料的吸水率是在選用絕熱材料時應(yīng)該考慮的一個重要因素，常溫下水的導(dǎo)熱系數(shù)是空氣的23.1倍。絕熱材料吸水后不但會大大降低其絕熱性能，而且會加速對金屬的腐蝕，是十分有害的。保溫材料的空隙結(jié)構(gòu)分為連通型、封閉型、半封閉型幾種，除少數(shù)有機泡沫塑料的空隙多數(shù)為封閉型外，其他保溫材料不管空隙結(jié)構(gòu)如何，其材質(zhì)本身都吸水，加上連通空隙的毛細(xì)管滲透吸水，故整體吸水率均很高。我國目前大多數(shù)保溫絕熱材料均不憎水、吸水率高，這樣一來對外護層的防水要求就十分嚴(yán)格，增加了外護層的費用。目前改性劑中有機硅類憎水劑，是保溫材料較通用的一種高效憎水劑，它的憎水機理是利用有機硅化合物，與無機硅酸鹽材料之間較強的化學(xué)親和力，來有效地改變硅酸鹽材料的表面特性，使之達到憎水效果。它具有穩(wěn)定性好、成本低、施工工藝簡單等特點。
發(fā)展新型的保溫材料也是一個研究的主要方向。目前，已經(jīng)出現(xiàn)幾種新型保溫材料(例如納米孔絕熱材料、復(fù)合絕熱材料石棉代用品等)。納米孔絕熱材料：隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，納米材料越來越受到人們的青睞。納米孔硅質(zhì)保溫材料就是納米技術(shù)在保溫材料領(lǐng)域新的應(yīng)用，組成材料內(nèi)的絕大部分氣孔尺寸宜處于納米尺度。根據(jù)分子運動及碰撞理論，氣體的熱量傳遞主要是通過高溫側(cè)的較高速度的分子，與低溫側(cè)的較低速度的分子相互碰撞傳遞能量。
由于空氣中的主要成分氮氣和氧氣的自由程度均在70nm左右，納米孔硅質(zhì)絕熱材料中的二氧化硅微粒構(gòu)成的微孔尺寸小于這一臨界尺寸時，材料內(nèi)部就消除了對流，從本質(zhì)上切斷了氣體分子的熱傳導(dǎo)，從而可獲得比無對流空氣更低的導(dǎo)熱系數(shù)。石棉代用品的開發(fā)和應(yīng)用：玻璃棉是人造礦物纖維的一種，其制品容重小，導(dǎo)熱系數(shù)低，熱絕緣和吸聲性能好，且具有耐腐蝕、不會霉?fàn)€、不怕蟲蛀、耐熱、抗凍、抗震和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)異性能。應(yīng)用時，施工方便、價格便宜，是一種新型工業(yè)保溫材料。近年來，玻璃棉及其制品的生產(chǎn)隨著我國社會主義建設(shè)事業(yè)的飛躍發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，品種不斷增多(有玻璃棉氈、縫氈、貼面層縫氈、管殼和棉板等等)，已廣泛地被應(yīng)用到石油、化工、交通運輸、車船制造、機械制造、工業(yè)建設(shè)等方面。
無機保溫材料(例如復(fù)合硅酸鹽保溫材料等)研究重點應(yīng)放在減少生產(chǎn)過程中能源的消耗、限制灰塵和纖維的排放、減少黏結(jié)劑的用量。有機保溫材料(例如聚苯乙烯泡沫保溫材料、聚氨酯泡沫等)研究重點應(yīng)放在找出更合適的發(fā)泡劑以代替F11;改進材料的阻燃性能和降低材料的生產(chǎn)成本。
目前使用的保溫材料在應(yīng)用上都存在著不同程度的缺陷：硅酸鈣的含濕氣狀態(tài)下，易存在腐蝕性的氧化鈣，并由于長時間內(nèi)保有水分，不易在低溫環(huán)境下使用；玻璃纖維易吸收水分，不適于低溫環(huán)境，也不適于540℃以上的溫度環(huán)境；礦物棉同樣存在吸水性，不宜用于低溫環(huán)境，只能用于不存在水分的高溫環(huán)境下；聚氨酯泡沫與聚苯乙烯泡沫不宜用于高溫下，而且易燃、收縮、產(chǎn)生毒氣；泡沫玻璃由于對熱沖擊敏感，不宜用于溫度急劇變化的狀態(tài)下，所以為了克服保溫隔熱材料的不足，各國紛紛研制輕質(zhì)多功能復(fù)合保溫材料。
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