建筑用绝热材料分析(解读有机及无机之争)

1、绝热材料绝热材料定义定义： 控制室内热量外流的材料叫做控制室内热量外流的材料叫做保温材料保温材料，防止热量进入室内的材料叫做防止热量进入室内的材料叫做隔热材料隔热材料。保温、隔热材料统称为保温、隔热材料统称为绝热材料绝热材料。作用：作用： 用于减少建筑物与外界环境之间的热量交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换，它的利用很大程度上影响了建筑物能源消耗的多少。源消耗的多少。21材料的热学性质材料的热学性质 基本概念基本概念 （1）导热性导热性： 指材料传递热量的能力。指材料传递热量的能力。 （2）导热系数导热系数 ： 表示表示材料的导热能力材料的导热能力指指

2、标标。 物理物理意义意义：在稳定传热条件下在稳定传热条件下，当材料当材料层单位厚度内的温差为层单位厚度内的温差为1时时，在在1s内通过内通过1m2表面积的热量。表面积的热量。 材料导热系数越大材料导热系数越大，导热性能越好。工程导热性能越好。工程上将导热系数上将导热系数0.23w/(mK)的材料称为绝的材料称为绝热材料热材料 3 影响材料导热系数的因素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影响材料保温性能的主要因素是导热系数的大小，的大小，导热系数愈小，保温性能愈好。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：材料的导热性能受以下因素影响： （1）材料的性

3、质）材料的性质 （2）材料的表观密度与孔隙率）材料的表观密度与孔隙率 （3）材料的环境与温度）材料的环境与温度 （4）材料的含水量）材料的含水量（5）材料的热流量）材料的热流量4 （）材料的性质。（）材料的性质。 不同的材料不同的材料其导热系数是不同的，一般说来，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：小，而气体更小（即：金属材料无机非金属材料有机材料） 对于对于同一种材料同一种材料，内部结构不同，导热系数也，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，微晶体结差别很大。一般结晶结构的为最大，

4、微晶体结构的次之，玻璃体结构的最小。构的次之，玻璃体结构的最小。 但对于但对于多孔的绝热材料多孔的绝热材料来说，由于孔隙率高，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，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而固体部分的结构无论是晶态或玻璃态对其影响都不大。响都不大。5典型材料铜：铜：导热系数导热系数最大最大静止空气：静止空气：导热系数导热系数最小最小( (隔热隔热) ) 导热系数小于导热系数小于0.1750.175W WmKmK的材的材 料称为绝料称为绝热材料。如：松木热材料。如：松木( (横纹横纹) )、静止空气、泡、静止空气、

5、泡沫塑料等。沫塑料等。水：水：比热容最大比热容最大( (保温保温) )6 （）表观密度与孔隙特征。（）表观密度与孔隙特征。由于材料中固体物由于材料中固体物质的导热能力比空气要大得多，质的导热能力比空气要大得多，故表观密度小的故表观密度小的材料，因其孔隙率大，导热系数就小。材料，因其孔隙率大，导热系数就小。 在孔隙率相同的条件下，在孔隙率相同的条件下，孔隙尺寸愈大，导孔隙尺寸愈大，导热系数就愈大；热系数就愈大；互相连通孔隙比封闭孔隙导热性互相连通孔隙比封闭孔隙导热性要高。要高。 对于对于表观密度很小表观密度很小的材料，特别是纤维状材料的材料，特别是纤维状材料（如超细玻璃纤维），当其表观密度低于某

6、一极（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，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即在这个表观密度时导热系数最小。导热系数最小。7 （3）温度）温度。材料的导热系数随温度的升高而。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运动增强，同时材料孔隙中空气的导热和孔壁间的

7、辐射作用也有所增加。但这种影响，壁间的辐射作用也有所增加。但这种影响，当温度在当温度在50范围内时并不显著，只有范围内时并不显著，只有对处于高温或负温下的材料，才要考虑温度对处于高温或负温下的材料，才要考虑温度的影响。的影响。8 （4）含水量）含水量。材料吸湿受潮后，其导热系数就材料吸湿受潮后，其导热系数就会增大，这在多孔材料中最为明显。会增大，这在多孔材料中最为明显。这是由于当这是由于当材料的孔隙中有了水分（包括水蒸气）后，则孔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，而水的作用，而水的为为0.58（）

8、，比空气的），比空气的=0.029（）大）大20倍左右。如果孔隙中倍左右。如果孔隙中的水结成了冰，则冰的的水结成了冰，则冰的=2.33 （），），其结果使材料的导热系数更加增大。其结果使材料的导热系数更加增大。故绝热材料故绝热材料在应用时必须注意防水避潮。在应用时必须注意防水避潮。9 （）热流方向（）热流方向。对于各向异性的材料，。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。于纤维方向时，受到的阻力就大。10 指天然或人造的以无机矿物为基本成分指

9、天然或人造的以无机矿物为基本成分的一类纤维材料，目前主要指的一类纤维材料，目前主要指岩棉岩棉、矿渣棉矿渣棉、玻璃棉玻璃棉以及以及硅酸铝棉硅酸铝棉等一类人造无机纤维状等一类人造无机纤维状材料。材料。 岩矿棉包括岩石棉和矿渣棉。岩矿棉包括岩石棉和矿渣棉。n矿棉：矿棉：由高炉硬矿渣、铜矿渣及其它工业废由高炉硬矿渣、铜矿渣及其它工业废渣和焦炭等，另加一些调整原料渣和焦炭等，另加一些调整原料( (含氧化钙、含氧化钙、氧化硅的原料氧化硅的原料) )，经熔融后吹制而成。，经熔融后吹制而成。n岩棉：岩棉：是由天然岩石是由天然岩石( (玄武岩、辉绿岩等玄武岩、辉绿岩等) )，经熔融后吹制而成。其纤维长，耐久性较

10、矿经熔融后吹制而成。其纤维长，耐久性较矿渣棉更优，但成本稍高。渣棉更优，但成本稍高。n绝热效果：绝热效果：当采用当采用302mm302mm厚砖墙厚砖墙一、岩矿棉及其制品一、岩矿棉及其制品n性能：性能：热导率热导率0.044,0.044,具有质轻、吸声、具有质轻、吸声、隔震、不燃、绝热和电绝缘等性能，使用隔震、不燃、绝热和电绝缘等性能，使用温度高温度高( (岩棉为岩棉为7007000 0C,C,矿棉为矿棉为6006000 0C)C)，增加，增加使用面积使用面积, ,且原料丰富，成本低。且原料丰富，成本低。n制品：制品：执行执行GB/T11835-2007GB/T11835-2007标准，标准，按

11、胶按胶结料分酚醛树脂型、水玻璃型岩矿棉等；结料分酚醛树脂型、水玻璃型岩矿棉等；按形状可制成岩矿棉板、毡、带、管壳按形状可制成岩矿棉板、毡、带、管壳及吸声板等；岩矿棉粒状棉。及吸声板等；岩矿棉粒状棉。一、岩矿棉及其制品一、岩矿棉及其制品n应用：应用： 用于墙体、屋面、房门和地面等保温；用于墙体、屋面、房门和地面等保温； 用于隔声、吸声、隔震材料；用于隔声、吸声、隔震材料； 国外多用于制取粒状棉，以制造装饰吸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。面等的喷涂，作防火、保温及装饰之用。 一、岩矿棉及

12、其制品一、岩矿棉及其制品岩矿棉板岩矿棉板n玻璃棉：玻璃棉：以玻璃原料或碎玻璃经熔融后拉制、吹制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。或甩制成的极细的纤维状材料。n分类：分类：普通棉，长普通棉，长50-150mm50-150mm，直径，直径1212微米；超细棉，微米；超细棉，直径直径4 4微米。微米。n制品：制品：在玻璃棉中加入一定量的胶粘剂和添加料，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；其表棉制品。有玻璃棉、板、毡、管及异形制品；其表面还可粘

13、贴塑料纸、玻璃纤维布、薄毡、铝箔及牛面还可粘贴塑料纸、玻璃纤维布、薄毡、铝箔及牛皮纸等。皮纸等。 执行绝热用玻璃棉制品执行绝热用玻璃棉制品GB/T13350-2008GB/T13350-2008及建及建筑绝热用玻璃棉制品筑绝热用玻璃棉制品GB/T17795-2008GB/T17795-2008标准。标准。二、玻璃棉及其制品二、玻璃棉及其制品n性能：性能：质轻、吸声性好、过滤效率高，不燃、质轻、吸声性好、过滤效率高，不燃、耐腐蚀性好，热导率耐腐蚀性好，热导率0.0330.0330.050.05；其燃烧；其燃烧性，无外覆层应达到性，无外覆层应达到A A级，带外覆层，视使级，带外覆层，视使用部位而定

14、。用部位而定。n应用：应用：玻璃棉毡、卷毡用于建筑、空调、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；玻冷库、消音室等的保温、隔热、隔声；玻璃棉板用于录音间、冷库、隧道、房屋等绝璃棉板用于录音间、冷库、隧道、房屋等绝热、隔声；玻璃棉装饰板用于剧场、音乐热、隔声；玻璃棉装饰板用于剧场、音乐厅吊顶。厅吊顶。特点：特点：其制品吸水性强，不得露天其制品吸水性强，不得露天存放、雨天施工。存放、雨天施工。二、玻璃棉及其制品二、玻璃棉及其制品玻璃棉制品玻璃棉制品 又称耐火纤维，是新型优质的绝热材料。又称耐火纤维，是新型优质的绝热材料。n性能：性能：质轻、绝热、理化性能稳定，耐高质轻、绝热

15、、理化性能稳定，耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、热稳定性好、力学温、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，性能和填充性能优良；其体积密度，6565160kg/m160kg/m3 3，平均使用温度为，平均使用温度为5005000 0C C时，热导时，热导率为率为0.1530.1530.178W/(m.K)0.178W/(m.K)。n分类：分类：分低温、标准、高纯、高铝及含铝分低温、标准、高纯、高铝及含铝型五类，其长期使用温度因型五类，其长期使用温度因AlAl2 2O O3 3及杂质含及杂质含量而异，在量而异，在800800130013000 0C C波动。波动。三、硅酸铝纤维三

16、、硅酸铝纤维n制品：制品：绝热用硅酸铝棉及制品执行标准绝热用硅酸铝棉及制品执行标准GB/T16400-2003GB/T16400-2003，有硅酸铝棉、硅酸铝棉有硅酸铝棉、硅酸铝棉板、毡、针刺毯、管壳及异形制品。板、毡、针刺毯、管壳及异形制品。n应用：应用：因其成本高，主要用于原子反应堆、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的绝热内衬；用作耐热补强材料和高温过滤材料。滤材料。三、硅酸铝纤维三、硅酸铝纤维无机多孔状绝热材料无机多孔状绝热材料 指以低表观密度的非金属颗粒状、粉末指以低表观密度的非

17、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状或短纤维状材料为集料制成的定型或不定型型绝热材料绝热材料。包括。包括膨胀珍珠岩及其制品膨胀珍珠岩及其制品、膨膨胀蛭石及制品胀蛭石及制品、泡沫砼制品泡沫砼制品、微孔硅酸钙制微孔硅酸钙制品品、泡沫石棉泡沫石棉及及轻质烧结粘土制品轻质烧结粘土制品等材料。等材料。多孔材料传热过程多孔材料传热过程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。n膨胀珍珠岩：膨胀珍珠岩：n性能：性能：质轻、堆积密度质轻、堆积密度7 7一、膨胀珍珠岩及其制品一、膨胀珍珠岩及其制品n制品：制品：不定型品不定型品有膨胀珍珠岩散料有膨胀珍珠岩散料和涂

18、料；和涂料；定型品定型品是是( (以膨胀珍珠岩为以膨胀珍珠岩为骨料、配粘结剂，经搅拌、成型、干骨料、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燥、焙烧或养护制成的有一定形状的膨胀珍珠岩膨胀珍珠岩) )胶结制品和烧结制品胶结制品和烧结制品, ,如如平板、弧形板、管壳等；平板、弧形板、管壳等；按密度分按密度分200200、250250、350350号三级；号三级；按质量分按质量分优等、合格两级。优等、合格两级。一、膨胀珍珠岩及其制品一、膨胀珍珠岩及其制品n应用：应用：主要用作保温填充料、轻主要用作保温填充料、轻集料及防水、装饰涂料的填料；集料及防水、装饰涂料的填料；如石膏珍珠岩、水

19、泥珍珠岩、水玻璃如石膏珍珠岩、水泥珍珠岩、水玻璃珍珠岩、沥青珍珠岩、氯氧镁水泥制品、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、装饰和珠岩吸音板，用于内、外墙保温、装饰和防水。防水。如膨润土、沸石、珍如膨润土、沸石、珍珠岩烧结制品等，用于内墙保温材料。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n膨胀蛭石：膨胀蛭石：n性能：性能：表观密度小表观密度小(8(8二、膨胀

20、蛭石及其制品二、膨胀蛭石及其制品n制品：制品：分有机、无机和复合胶粘剂三大分有机、无机和复合胶粘剂三大类，如水泥膨胀蛭石制品有砖、板、管壳类，如水泥膨胀蛭石制品有砖、板、管壳及其它异形品；及其它异形品；按骨料分单一骨料和多按骨料分单一骨料和多种骨料膨胀蛭石两类；种骨料膨胀蛭石两类；按质量分优等、按质量分优等、一等、合格三级。一等、合格三级。n应用：应用：主要用于建筑、设备管道绝热、隔主要用于建筑、设备管道绝热、隔音、防火；可做成各种绝热、吸音制品，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。散料可作绝热填充料、防火涂料之用。n注意：注意：酸性介质下不宜使用。酸性介质下

21、不宜使用。二、膨胀蛭石及其制品二、膨胀蛭石及其制品32膨胀蛭石板材膨胀蛭石板材膨胀珍珠岩板材膨胀珍珠岩板材n性能：性能：表观密度小表观密度小(10(10三、微孔硅酸钙三、微孔硅酸钙n制品：制品：有纤维增强硅酸钙、超轻硅酸钙、有纤维增强硅酸钙、超轻硅酸钙、高强度硅酸钙等制品；高强度硅酸钙等制品；按形式分平板、按形式分平板、弧形板及管壳三类。以纤维增强硅酸钙板弧形板及管壳三类。以纤维增强硅酸钙板为主体。为主体。n应用：应用：纤维增强硅酸钙板、超轻硅酸钙纤维增强硅酸钙板、超轻硅酸钙 ，高强，胀缩变形小，用于隔墙板、吊顶作高强，胀缩变形小，用于隔墙板、吊顶作绝热、隔声、防火；高强硅酸钙用于热绝热、隔声

22、、防火；高强硅酸钙用于热力设备和管道的支吊。力设备和管道的支吊。n缺点：缺点：吸水性强，需用专门的抹面材料。吸水性强，需用专门的抹面材料。三、微孔硅酸钙三、微孔硅酸钙是新型的超轻质保温、隔热、绝冷、是新型的超轻质保温、隔热、绝冷、吸声材料。吸声材料。n性能：性能：表观密度小表观密度小(2(2，抗震性好，低，抗震性好，低温不脆，高温无毒气释放。温不脆，高温无毒气释放。四、泡沫石棉四、泡沫石棉n制品：制品：有普通泡沫石棉、弹性泡沫石棉、有普通泡沫石棉、弹性泡沫石棉、弹性防水泡沫石棉等类型；还可与其他材弹性防水泡沫石棉等类型；还可与其他材料复合制品。料复合制品。n应用：应用：用于房屋的保温、保冷、吸

23、声、防用于房屋的保温、保冷、吸声、防震。震。四、泡沫石棉四、泡沫石棉泡沫塑料泡沫塑料 以各种树脂为基料，加发泡剂、催化剂、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、稳定剂及辅料经加热发泡制成的轻质、绝热、吸声、防震材料。常用品种包括吸声、防震材料。常用品种包括及及等材料。等材料。n膨胀聚苯板膨胀聚苯板n挤塑聚苯板挤塑聚苯板 (XPS)(XPS)一、聚苯乙烯泡沫塑料一、聚苯乙烯泡沫塑料n膨胀聚苯板膨胀聚苯板n挤塑聚苯板挤塑聚苯板 (XPS)(XPS)一、聚苯乙烯泡沫塑料一、聚苯乙烯泡沫塑料 以含有羟基的聚醚树脂或聚酯树脂与异氰酸以含有羟基的聚醚树脂或聚酯树脂与异

24、氰酸酯反应生成的酯反应生成的聚氨基甲酸酯聚氨基甲酸酯为主体，以异氰酸为主体，以异氰酸酯与水反应生成的酯与水反应生成的COCO2 2为发泡剂为发泡剂制成的泡沫塑料。制成的泡沫塑料。n性能：性能：其热导率其热导率(0.027)(0.027)低，耐热性好，性能低，耐热性好，性能优于聚苯乙烯。优于聚苯乙烯。按原料分聚酯和聚醚两类；按承受荷载按原料分聚酯和聚醚两类；按承受荷载又分又分(轻荷轻荷) )、(重荷重荷) )两类。两类。n应用：应用：用于保温、隔热、吸声、防震材料及复用于保温、隔热、吸声、防震材料及复合墙板的芯材。合墙板的芯材。二、聚氨酯泡沫塑料二、聚氨酯泡沫塑料(PU)(PU)三、三、聚氯乙烯

25、泡沫塑料聚氯乙烯泡沫塑料(PVC)(PVC) 是以聚氯乙烯树脂为集料，加入发泡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。剂、稳定剂等辅助材料制成的泡沫塑料。n性能：性能：其质轻、热导率其质轻、热导率(0.054)(0.054)低、绝低、绝热、不吸水、耐酸碱、耐油、隔声、防震热、不吸水、耐酸碱、耐油、隔声、防震性能好。按柔韧性分有软质、半硬质和硬性能好。按柔韧性分有软质、半硬质和硬质泡沫塑料。质泡沫塑料。n特点：特点：成本高，其隔热、使用温度、耐化成本高，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、学性能与聚氨酯泡沫塑料相同，但强度、阻火性比其优。阻火性比

26、其优。四、四、聚乙烯泡沫塑料聚乙烯泡沫塑料(PE)(PE) 以聚乙烯为主料，加入交联剂、发泡以聚乙烯为主料，加入交联剂、发泡剂、稳定剂等一次加工制成的泡沫塑料。剂、稳定剂等一次加工制成的泡沫塑料。n性能：性能：其质轻、热导率其质轻、热导率(0.047)(0.047)低、绝低、绝热、吸声、防震性能好。按发泡倍率分热、吸声、防震性能好。按发泡倍率分4545、3030、2020倍三种，绝热应选倍三种，绝热应选4545倍的，低倍率倍的，低倍率的强度高。的强度高。n特点：特点：易燃，使用温度较低；但其吸震、易燃，使用温度较低；但其吸震、耐化学性能优良。广泛用作热绝缘、漂浮、耐化学性能优良。广泛用作热绝缘

27、、漂浮、电绝缘材料，也可代替木材与金属材料。电绝缘材料，也可代替木材与金属材料。五、五、酚醛泡沫塑料酚醛泡沫塑料(PF)(PF) 以酚醛树脂为主料，加入固化剂、发以酚醛树脂为主料，加入固化剂、发泡剂和辅料而制成的硬质热固性泡沫塑料。泡剂和辅料而制成的硬质热固性泡沫塑料。n特点：特点：泡孔封闭均匀泡孔封闭均匀，质轻、热导率低质轻、热导率低(0.04)(0.04)、吸声性好、成本低；、吸声性好、成本低；阻火性阻火性优，耐热、自熄低烟、耐火焰穿透、燃烧优，耐热、自熄低烟、耐火焰穿透、燃烧时无滴落物、无毒气产生；时无滴落物、无毒气产生；缺点缺点是密度是密度低时质脆，开孔率大易吸水，无蒸汽隔层低时质脆，开孔率大易吸水，无蒸汽隔层时，不用作低温隔热材料。时，不用作低温隔热材料。n应用：应用：绝热、吸声、防震等。绝热、吸声、防震等。闭