按照材料的化学成分,绝热材料可以分为有机和无机两大类;按照材料的构造,绝热材料可以分为纤维桩、松散颗粒状、多孔组织材料等。
(一)无机绝热材料
1.纤维状无机绝热材料
(1)玻璃棉。玻璃棉是使用玻璃原料或碎玻璃经熔融后制成的一种纤维状材料,其纤维直径约为20μm,堆积密度为10~120kg/m3,导热系数λ为0.035~0.041W/(m·K),最高使用温度为350℃(采用有碱玻璃)、600℃(采用无碱玻璃)。玻璃棉除可用作围护结构及管道绝热外,还可用于低温保冷工程。
(2)矿物绵。岩棉和矿渣棉统称为矿物棉,岩棉是以天然岩石为原料制成的,矿渣棉是以冶金炉渣为原料制成的。其堆积密度为45~150kg/m3,导热系数λ为0.044~0.049W/(m·K),最高使用温度为600℃。这两种矿物棉的产品形态均为絮状物或细粒,其特点是允许使用温度高、吸水性大、弹性小。矿物棉一般作为填充材料使用,根据需要,可制成各种规格的毡、板、管壳等制品。
2.无机散粒状绝热材料
(1)膨胀蛭石及其制品。蛭石是一种复杂的铝硅酸盐矿物,由云母类矿物经风化而成,具有层状结构。将天然蛭石经破碎、预热后快速通过煅烧带可使蛭石膨胀20~30倍,煅烧后的膨胀蛭石表观密度可降至80~900kg/m3,导热系数λ=0.046~0.070W/(m·K),最高使用温度为1100℃。
膨胀蛭石除可直接用于填充材料外,还可与水泥、水玻璃等胶凝材料配制成膨胀蛭石制品,浇制成板,用于墙、楼板和屋面板等构件的绝热。其水泥制品通常用10%~15%体积的水泥,85%~90%的膨胀蛭石,用适量水拌和、成型、养护而成。
(2)膨胀珍珠岩及其制品。膨胀珍珠岩是天然珍珠岩煅烧而成,呈蜂窝泡沫状的白色或灰白色颗粒,是一种高效能的绝热材料。其最高使用温度为800℃,最低使用温度为-200℃。膨胀珍珠岩除可用作填充材料外,还可与水泥、水玻璃、磷酸盐、沥青等经拌和、成型、养护后,制成具有一定形状的板、块、管壳等膨胀珍珠岩绝热制品。
3.多孔状绝热材料
(1)泡沫玻璃。泡沫玻璃是在碎玻璃中加入1%~2%发泡剂(石灰石或碳化钙)、改性添加剂和发泡促进剂等,经过一系列加工工序制成的无机非金属玻璃材料,它是由大量直径为0.1~5mm的封闭气泡结构组成的。其表观密度为150~600kg/m3,导热系数为0.058~0.128W/(m·K),抗压强度为0.8~15MPa,最高使用温度为300℃~400℃(无碱玻璃生产时,最高温度为800℃~1000℃)。
它的特性主要有导热系数小、抗压强度高、防水防火、防蛀、防老化、绝缘、防磁波、防静电、无毒、耐腐蚀、抗冻性好、耐久性好、易于进行机械加工、与各类泥浆黏结性好、性能稳定,并且对水分、水蒸气和其他气体具有不渗透性,是较为高级的保温材料,还可以根据不同使用要求,通过变更生产技术参数来调整产品性能,以此来满足多种绝热需求。
泡沫玻璃作为绝热材料主要用于寒冷地区低层的建筑物墙体、地板、吊顶及屋顶保温,也可用于各种需要隔声、隔热的设备上,在河渠、护栏等的防蛀防漏工程上甚至还可以起到家庭清洁和保健功效,比传统的隔热材料性质优良。
(2)微孔硅酸钙制品。微孔硅酸钙制品由粉状二氧化硅(硅藻土)、石灰等材料经配料、搅拌、成型、蒸压和干燥处理等工序制成,多用于围护结构及管道保温,效果比水泥膨胀珍珠岩和水泥膨胀蛭石好很多。
(3)泡沫混凝土。泡沫混凝土是由水泥、水、松香泡沫剂混合,经一系列加工处理而形成的,其特性为多孔、轻质、保温、吸声,其表观密度为300~500kgm3,导热系数为0.082~0.186W/(m·K),也可以用煤粉灰、石灰、石膏和泡沫剂制成粉煤灰泡沫混凝土。(www.daowen.com)
(4)加气混凝土。加气混凝土的组成材料主要有水泥、石灰、粉煤灰、发气剂(铝粉),是一种保温隔热性能良好的轻质材料,其表观密度小,导热系数小,24cm厚的加气混凝土墙体的隔热效果好于37cm厚的砖墙。加气混凝土还具有良好的耐火性能。
(5)硅藻土。硅藻土是由水生硅藻类生物的残骸堆积而成,具有良好的绝热性能,多用作填充料。
(二)有机绝热材料
1.泡沫塑料
泡沫塑料是以各种树脂为基料,加入一定剂量的发泡剂、催化剂和稳定剂等辅助材料经加热发泡而制成的一种轻质保温材料。常用品种有聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料及酚醛泡沫塑料等。
(1)聚氨酯泡沫塑料是以聚醚树脂或聚酯树脂与甲苯二异氰酸酯经发泡制成的。其表观密度为30~65kg/m3,导热系数为0.035~0.042W/(m·K),最高使用温度为120℃。
(2)聚苯乙烯泡沫塑料含有大量微细封闭气孔,孔隙率可达98%,其表观密度为20~50kg/m3,导热系数为0.038~0.047W/(m·K),最高使用温度为70℃。
(3)聚氯乙烯泡沫塑料是由聚氯乙烯为原料,采用发泡剂分解法、溶剂分解法或砌体混入法制成的。其表观密度为12~72kg/m3,导热系数为0.031~0.045W/(m·K),最高使用温度为70℃。
2.软木板
软木板是以栓树的外皮或黄菠萝树皮为原料,经碾碎后热压而成的。其表观密度为105~437kg/m3,由于软木中含有大量微小的封闭气孔并含有大量的树脂,所以其导热系数较小,为0.044~0.079W/(m·K),最高使用温度为130℃。由软木加工制成的碳化软木板,常用于冷藏库的低温保冷。
3.蜂窝板
蜂窝板是以较薄的面板贴在蜂窝状芯材的两侧制成。芯材通常是用铝片、牛皮纸、玻纤布等制成。面板是用牛皮纸、玻纤布、胶合板、纤维板、石膏板等制成。蜂窝板的特点是质量轻、强度高、导热系数小。根据所用材料的不同,蜂窝板可分为结构用板材和非结构用板材两类。当其芯材采用泡沫塑料等材料时,其绝热效果最佳。
4.木丝板
木丝板是以木材下脚料经机械加工制成均匀木丝,加入水玻璃溶液与普通硅酸盐水泥混合,经成型、冷压、干燥、养护而制成。木丝板多用作顶棚、隔墙板或护墙板。其表观密度为300~600kg/m3,导热系数为0.11~0.26W/(m·K)。
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