玄武岩纤维和玻璃纤维的比较

1、在全球的大部分国家中都可以找到坚硬而致密的火山岩。玄武岩作为一种火成岩，它是从熔融状态下演变而成。玄武岩通过浇铸工艺制成瓦及板用于建筑市场已有多年历史。此外，在工业用途方面浇铸的玄武岩钢管内衬也有很高的耐磨性。玄武岩在粉碎状态下还可以用作混凝土的集料。后来，采用天然耐火玄武岩挤出的连续纤维，在几乎所有的用途方面都可以用来替代石棉纤维。近十年，玄武岩纤维已成为增强复合材料的竞争性材料。这一姗姗来迟的产品的支持者声称他们产品的性能与S-2玻璃相似，其价格则介于S-2玻璃和E玻璃之间，甚至有可能成为碳纤维的较为便宜的替代品。法国的PaulDhe是第一个有从玄武岩挤出纤维的想法的人。他在1923年申请

2、了一项美国专利。大约在1960年，美国和前苏联都开始研究玄武岩的用途，尤其是在军事硬件如火箭上的用途。在美国西北部，集中了大量的玄武岩层。华盛顿州立大学的对玄武岩的代学成份、挤出条件和玄武岩纤维的理化特性进行了研究。欧文斯科宁（OC）公司和其他几家玻璃公司都进行了一些独立研究项目,并取得了一些美国专利。大约在1970年前后,美国玻璃公司放弃了玄武岩纤维的研究,将战略重心定于其核心产品,研发出了包括OC公司的S-2玻纤在内的许多更好的玻璃纤维。与此同时,东欧方面的研究工作仍在继续,自上世纪50年代在莫斯科、布拉格和其他地区从事这方面研究工作的独立机构被前苏联国防部收归国有,集中于前苏联乌克兰的基

3、辅附近的研究院和工厂进行研制。1991年苏联解体后，苏联的研究成果被解密，开始用于民用产品。今天，玄武岩纤维的研究、生产和大部分市场化的努力都是基于那些曾与苏维埃集团结盟的国家的研究成果。目前生产和销售玄武岩的公司有：KamennyVek公司（俄罗斯）、Technobasalt公司（乌克兰）、横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司（简称GBF）和玻璃钢及纤维研究院（乌克兰）。Basaltex公司是比利时MasureelHolding公司的子公司，它和美国SudaglassFiberTechnology公司分别向欧洲和北美市场提供织造和非织造玄武岩纤维增强材料。玄武岩纤维是采用在许多方面类似于玻纤拉

4、丝的连续方法制造而成。首先需要将开采出的玄武岩进行粉碎处理和洗涤，然后装入与投料机相连的料仓内，由投料机将原料投入到用天然气加热的窑炉的熔化部。实际上这一过程比生产玻璃纤维要简单，因为玄武岩的成份更不复杂。一般玻璃成份中除50%SiO2外，其他成份还包括氧化硼、氧化铝和/或其他几种材料。这些材料在进入窑炉之前必须分别投入称量系统。不同于玻璃，玄武岩纤维不含第二种原料。生产过程只需要一条单独的投料线将粉碎的玄武岩送入熔窑。换言之，玄武岩纤维制造商对玄武岩原料的纯度和稳定性的直接控制工作更少。虽然玄武岩和玻璃都是硅酸盐，但熔融玻璃冷却后形成非晶状固体，而玄武岩具有晶体结构。玄武岩含有三种硅酸盐矿物

5、质：斜长石、辉石和橄榄石。斜长石为一些由硅酸钠和硅酸钙组成的三晶长石。辉石为含有镁、铁、钙三种金属氧化物中任意两种氧化物的晶体硅酸盐。橄榄石是含有硅酸镁和硅酸铁的硅酸盐。这种成份变异意味着构成玄武岩的矿物水平和化学组成可以因地域关系存在很大差别。甚至于岩浆在接近地表时的冷却速率也会影响到晶体结构。Basaltex公司负责研发的人士指出，尽管能够从世界各地的矿井或露天进行开采，实际上全球只有几十个地区的玄武岩经过分析适合于制造连续细纤维。Technobasalt公司负责销售的人士认为，乌克兰地区的玄武岩成份非常适合于制造连续细纤维。KamennyVek公司所用的玄武岩原料都取自乌克兰西部。该公司

6、在俄罗斯有一座备用矿，其玄武岩化学成份虽然接近主要原料开采源，公司仍然倾向于使用同一来源开采的原料。将粉碎后的玄武岩送入窑炉后，在1500C的温度下形成液态（玻璃熔点为14001600C）。与透明的玻璃不同，不透明的玄武岩不传输红外能量只是吸收能量。因此很难利用普通玻璃窑上部的气体燃烧器对整个玄武岩混料进行均匀加热。在上部气体燃烧器的作用下，熔化的玄武岩必须置于池内若干小时，确保均匀的温度分布。为了对原料进行均匀加热，生产厂商采用了多种方法，包括在池内放置电极。比起使用电加热，Technobasalt公司更倾向使用燃气加热,这是出于对质量的考虑，尽管这样做增加了制造成本。该公司采用了两步加热法

7、，在分开的区段分别安装了加热控制系统。他们认为只有在窑炉出料区靠近拉丝漏板的位置需要安装很精确的温度控制系统，在初始加热区可以使用相对简单的控制系统。和玻璃纤维一样，玄武岩纤维也是用铂铑合金漏板拉制而成。在纤维冷却时涂覆浸润剂，纤维送入拉丝设备和卷绕设备，然后绕在纱筒上。由于玄武岩纤维比玻璃纤维更有磨损性，昂贵的漏板需要经常整修。随着漏板的磨损，漏板上的圆孔变得不均匀，影响了工艺控制。如不进行定期维修，不圆的孔径会导致纤维直径不在正常范围之内，生产出的无捻粗纱也无法预测它的断裂荷载。玻璃纤维漏板在使用6个月或更长时间后需要进行重新加工，而过去用于拉制玄武岩纤维的漏板的使用期限只有35个月，但K

8、amennyVek公司经过工艺控制方面的改进已经使漏板的寿命延长到了6个月。总之，由于在加工和维修方面存在上述差异使玄武岩纤维的生产成本超过了E玻璃纤维，但是玄武岩纤维的支持者称它在复合材料用途中明显优于E玻璃纤维。玄武岩短切毡、无捻粗纱和单向织物比同类型的E玻纤产品有着更高的断裂载荷和更高的杨氏模量（材料的刚性参数）。比利时Leuven大学复合材料系专门从事玄武岩纤维和E玻纤研究的IgnaasVerpost教授进行了一项试验。用环氧树脂浸渍E玻纤和玄武岩无捻粗纱后，缠绕在一芯轴上，然后压实层合材料直至其完全固化，分别切下135mmX15mm的试样测量厚度。然后对试样进行三点弯曲试验（ISO1

9、78）和ILSS试验（ISO1413O）来测强度和刚性。试验结果显示，虽然每块试样中的纤维含量均为40%，但玄武岩环氧试样的强度比E玻纤环氧试样高%，刚性高%，而玄武岩试样比E玻纤试样重%。此外，玄武岩纤维天然耐受紫外线和高能量电磁辐射，在低温下仍能保持真性能，具有更好的耐酸性。据报道，玄武岩纤维在安全操作和空气质量方面没有问题。Technobasalt公司人士称，由于玄武岩是火山活动的产物，其成纤过程比玻纤对环境的影响更小，在成纤过程中可能释放的“温室”气体在几百万年前岩浆喷发时就已释放出来。玄武岩属于百分之百的惰性物质，与空气与水不发生毒性反应，为不燃和防爆物质。在将玄武岩纤维转换成有用的

10、增强材料时，生产厂商总会面临新的挑战。例如，Basaltex公司以前就曾发现直接从织布机织出的玄武岩织物在加工时脆而易损，强烈弯折时会使纤维断裂，对皮肤还有刺激作用。为了使产品更稳定，Basaltex公司研发了一种有利于产品后道加工的专有硅烷浸润剂技术。这种纤维涂层加热后不发毒烟，也不会降低纤维的阻燃性能。该公司称，在初始阶段造成织物性能低劣的明显原因是在成纤过程中造成了纤维的损坏。今天，采用浸润剂技术和精良的生产工艺已经使纤维损坏降低到最低程度，制造出很有强度的玄武岩纤维，编织和机织时不会影响性能。虽然目前玄武岩纤维尚未得到广泛使用，它已逐渐进入消费者手中，它的价位处于S玻璃（57美元/磅）

11、和E玻璃（美元/磅）之间，但却有着与S玻璃相似的性能。由于它的高熔点，它最常用在防火领域。Basaltex公司进行了一些防火试验。试验时，将玄武岩织物置于Bunsen燃烧器的前端，使黄色的火焰直接接触到织物，黄色火焰的温度为1100C1200C，使织物像金属织物那样变得红热。即使延长暴露在火焰中的时间，玄武岩纤维仍能保留其完整性，但是如果把同样密度的E玻纤织物放在火焰前端，只需几秒钟就会烧穿。由于玄武岩的阻燃性，使其成为摩擦材料中石棉的替代品，如制造复合材料刹车垫。由于它在高温下不会软化，不会因软化而沉积在刹车系统匹配件（盘式制动器或制动鼓）上。玄武岩也用于增强其他普通复合材料结构件。因为玄武

12、岩容易被浸湿，适合于快速树脂浸渍和树脂传递模塑。Technobasalt公司称，所有用玻璃纤维制造的产品都可以用玄武岩纤维制造。KamennyVek公司现有几家使用它的标准增强材料产品的用户，其中之一是芬兰玻纤制造商奥斯龙公司，该公司现正在提供用于风力涡轮机叶片层合材料的双轴向玄武岩织物。风轮机叶片业务受材料刚性左右，玄武岩纤维的模量和拉伸强度分别比E玻纤高15%和25%，因而成为风轮机叶片某些部位的理想材料。工程设计人员采用计算机系统计算不同材料和施加浸润剂带来的优缺点，并对产品原型进行一系列试验。由KamennyVek公司供应的织物制成的风力机叶片有望在今年末通过德国劳氏认证。OEMs（贴

13、牌生产厂商们）也正在着手了解用作消费品的玄武岩纤维产品的情况。专门销售摄影三脚架和云台的法国Gitzo公司最近推出了它的玄武岩三脚架和独脚架。公司提供多种型号来满足所有摄影者的需求。该公司先是用碳纤维生产复合材料制件，现在则利用公司现有的纤维增强管制造技术经验来制造玄武岩复合材料制品，因为玄武岩增强复合材料强度高，成本却比碳纤维低。玄武岩三脚架腿比铝制三脚架腿大约轻20%，而且具有更好的减震效果。美国LibFechnologies公司目前销售两种不同型号的滑雪板，在这两种型号中加入的是玄武岩纤维而非在其他型号中通常使用的玻璃纤维。MervinManufacturing公司制造玄武岩增强滑雪板，

14、在其拥有专利权的滑雪板木芯的每一侧都有玄武岩衬里，使滑雪板刚性更好，重量更轻。该公司还在其生产的QuikSliver牌滑雪板中使用了Basaltex公司的玄武岩产品。该款滑雪板曾出现在2005年JEC展览会Basaltex摊位上。在汽车工业方面，美国Azdel公司（GE和PPG的50/50合资公司）开发了一种商名为Volcalite的热成型热塑性复合材料，该热塑性复合材料含有聚丙烯和长的短切玄武岩纤维。该公司称玄武岩聚丙烯系统吸声性好、热膨胀系数低、强度重量比高、延展性好。在制造汽车顶蓬内衬时能够比使用普通材料薄出50%。在英美都设有公司的TehnicalFiberProducts公司使用短切

15、玄武岩纤维制造薄毡。该公司正在用这种薄毡试生产层合的和热成型的汽车部件。佳斯迈威欧洲公司也在生产湿法玄武岩薄毡。在基础设施领域玄武岩纤维也日益成为竞争性材料。美国Sudaglass公司虽然自己不再生产纤维，但是却在生产几种含玄武岩纤维的制品，如混凝土加强筋。据报道，用单向玄武岩纤维拉挤而成的筋材比钢筋轻89%，具有与混凝土相同的热膨胀系数，在碱性环境中更不容易老化。该公司称，用1吨玄武岩加强筋的加固效果相当于用4吨钢筋的加固作用。PVC加工过程中增塑剂的选择及生产工艺特性增塑剂的加入，可以降低PVC分子链间的作用力，使PVC塑料的玻璃化温度、流动温度与所含微晶的熔点均降低，增塑剂可提高树脂的可

16、塑性，使制品柔软、耐低温性能好。增塑剂在10份以下时对机械强度的影响不明显，当加5份左右的增塑剂时，机械强度反而最高，是所谓反增塑现象。一般认为，反增塑现象是加入少量增塑剂后，大分子链活动能力增大，使分子有序化产生微晶的效应。加少量的增塑剂的硬制品，其冲击强度反而比没有加时小，但加大到一定剂量后，其冲击强度就随用量的增大而增大，满足普适规律了。此外，增加增塑剂，制品的耐热性和耐腐蚀性均有下降，每增加一份增塑剂，耐热下降23。因此，一般硬制品不加增塑剂或少加增塑剂。有时为了提高加工流动性才加入几份增塑剂。而软制品则需要加入大量的增塑剂，增塑剂量越大，制品就越柔软。如何看待PVC化学建材如能实现绿

17、色环保助剂与之配套，改进技术配方，以高科技的服务手段相配合，PVC（聚氯乙烯）化学建材在中国将商机无限。这是前来我国进行技术讲学的洋博士弗兰克先生接受记者采访时，描绘的PVC在我国的发展前景。在加拿大蒙特利尔大学获得化学系高分子博士的弗兰克先生，目前是全球塑料工程师协会高级会员、美国材料和测试标准协会（ASTM）建筑材料分会塑料材料标准主席、北美护墙板（SIDING）技术委员会分委员会主席。博士介绍说，人类对PVC化学建材的使用史只有30多年，北美在全球化学建材业中处于主导和支配地位，其中最著名的是加拿大皇家集团，他们在中国上海已投巨资设立工厂并就地生产。如何看待中国PVC化学建材发展现状和市

18、场前景，弗兰克博士自信而果断地说：“中国的PVC化学建材市场潜力非常大。支持这个结论的一个重要依据是我们现有的资源。北美和西欧的人口密度比中国要小得多，而他们对木材的人均占有量却比中国对木材的人均占有量要大得多。但是据统计数据表明：2000年加拿大和美国使用PVC的人均量是37磅，而中国同期的城市PVC人均使用量还不到5磅。随着社会的进步和经济发展，中国还会有更多的人要改善住房质量。而木材对中国来说是越来越稀有的资源。从节能、耐久、保温、阻燃等诸多功能上看，PVC化学建材在中国的建筑材料市场上都是木材的最佳替代品。所以我坚定地认为，PVC化学建材在中国的市场上前景广阔，商机无限。”记者告诉弗兰

19、克博士，在中国的门窗市场现在“唱主角”的主要有三种材料：木材、金属材料（铝型材和钢材）和PVC化学建材。PVC化学建材做门窗其材质性能与其它的材料相比有哪些优异之处呢？弗兰克博士对记者说：PVC化学建材的性能优异之处是比较突出的，PVC制作的门窗不用维护不用油漆不用装饰。作为终端产品它又拥有永不生锈的特质，当它被结束使用寿命时，它还可以全部被回收后再生利用。它还具有抗紫外线老化，抗酸碱耐腐蚀，防霉、防蛀、阻燃防火和防静电等性能，其柔韧性和低温抗冲击性能也是不错的。与木材相比，PVC化学建材的耐久性能又是木材的若干倍。对中间销售商和建筑开发商来说，PVC化学建材质轻的特点也能给他们仓储和运输带来

20、很多的便捷。弗兰克博士强调说，PVC是一种帮助并保护环境的产品。从生产过程来看，每生产一吨PVC所需要的能量低于生产一吨钢材的能量，而在使用过程中，PVC依然是节能产品。它具有四层绿色环保意义：其一是节约资源，可以有效地保护宝贵的森林资源和土地资源；其二是生产过程无污染，PVC构件在生产过程中没有三废产生；其三是使用过程无污染，无铅配方的PVC产品保障了其产品在使用中的安全可靠；其四是废品可以回收和再生。PVC化学建材在我国已显山露水，发展迅速。到目前为止，我国已经拥有了年产PVC型材1000多万吨的生产能力。但与北美等先于我国发展PVC化学建材的国家相比，从生产技术到产品性能还有一定的距离。

21、弗兰克博士指出：“差距表现在三个配字上。一是配套，如PVC助剂在使用中，无铅系列的助剂使用还没有达到百分之百，这就意味着有些产品还没有做到无毒无害和绿色环保。二是配方，如着色剂等的配方技术还需要改进。三是配合，即有高技术手段的服务与之配合。在北美销售PVC系列产品，除了附有产品质量保证书外，还有产品维护建议书，其中包括使用产品的禁忌内容，清洗时需要的工具和溶剂等。在整个销售过程中，生产厂家要为中间商提供周到的服务，在使他们彻底了解PVC全部性能的同时，还为他们提供信息系统的服务，用高科技手段做到生产商和中间商无距离的沟通，减少中间商的仓储和资金积压，使经销商的信息获取从设计阶段就与生产商是同步

22、的。弗兰克博士这位PVC化学建材专家，说起自己的专业来，确实是如数家珍。与弗兰克博士的交谈也的确能让人感到化学建材在中国市场的远大前景。在我国讲学期间，博士从清晨到晚上九点钟，除了三餐饭以外，一直在为工程技术人员和管理人员传道授业，解疑释惑，人们从他的言行中就可以感受到他对开拓中国市场充满着怎样的激情和信心。十一五规划:聚氨酯材料是目前国际上性能最好的保温材料近期国家颁布的节能中长期专项规划规定，“十一五”期间新建建筑要严格执行节能标准，现有建筑要逐步施行节能改造。为此，建设部将从今年起全面推广新型建筑节能技术，将聚氨酯材料作为传统建筑保温材料的替代品进行推广。在去年10月10日在北京举办的“

23、聚氨酯墙体节能技术国际交流会议”上专家表示，这对于我国的聚氨酯产业而言是难得的发展机遇。我国建材及建筑的能耗占能源总消耗的473，建筑的单位面积采暖能耗是国际上气候条件相近的发达国家的23倍，推行聚氨酯保温材料等新型建筑节能技术势在必行，意义重大。据悉，国家将在立法和政策上支持建筑节能材料的生产和应用。国际建筑节能专家DavidACEvans博士告诉记者，聚氨酯材料是目前国际上性能最好的保温材料。硬质聚氨酯具有质量轻、导热系数低、耐热性好、耐老化、容易与其它基材黏结、燃烧不产生熔滴等优异性能，在欧美国家广泛用于建筑物的屋顶、墙体、天花板、地板、门窗等作为保温隔热材料。欧美等发达国家的建筑保温材

24、料中约有49为聚氨酯材料，而在我国这一比例尚不足10。据介绍，聚氨酯作为一种性能优异的高分子材料，已成为继聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯之后的第五大塑料，全球总产量已超过1000万吨年。近年来我国聚氨酯工业获得了长足发展，在冰箱、集装箱、皮革、制鞋和纺织等领域已获得广泛应用；而此次在建筑节能等领域的大力推广，将为我国聚氨酯产业创造巨大的发展空间。国内惟一具有MDI自主创新知识产权的烟台万华聚氨酯股份有限公司表示，该公司将凭借在聚氨酯业多年积累的经验，与相关单位联合，力争5年内使聚氨酯材料在我国建筑节能保温领域的市场占有率达到50。本次会议由建设部主办，国内外建筑节能专家和学者、企业代表共计

25、100多人参会。聚氨酯在建筑节能中作用简介节约能源是我国的基本国策,建筑节能是国家节能工作的重要组成部分，也是贯彻可持续发展战略的重要举措。全面推进建筑节能，有利于保证国民经济持续稳定快速发展，减少温室气体排放，减轻大气污染，改善人民生活和工作环境。在建筑节能中，外围护结构保温隔热是至关重要的环节，其核心问题往往是保温材料及配套技术体系的选用。聚氨酯作为高效保温材料，其实已经进入千家万户。多年来，所有电冰箱都采用聚氨酯作保温，其高效是经过验证和有目共睹的。聚氨酯在我国建筑节能工作中将扮演怎样的角色？其在我国建筑领域的发展前景如何？日前，记者就这些问题采访了业内的相关专家。降低建筑能耗的呼唤经过

26、十多年积极推进，我国建筑节能工作已取得一些初步成效，但与每年全国城乡新增建筑面积16-19亿平方米的规模和进程相比，与发达国家取得的显著成绩相比，严重滞后。随着我国经济和社会发展以及城镇化进程的加快，建筑用能正在持续快速上升，其所占全社会能耗的比重不断增大，专家预计将从目前的27%上升到2020年的35%左右。这种状况如不能尽快得到扭转，必将对我国国民经济、能源安全和生态环境构成严重威胁。而现在我国节能建筑市场的技术、材料、产品严重不足，专家认为这主要表现在：创新能力差，新技术、新产品的研究开发相对滞后，难以形成主流产品与技术；达到节能性能的墙体、保温材料供应严重不足，且品种单一。目前如保温材

27、料，只有聚苯乙烯、岩棉等几个品种，如果北方和过渡地区城市新建住宅都按节能标准建造，则年需求为4000万立方米；由于信息扩散不力，能够决定市场需求的开发商、业主等投资主体并不了解建筑节能的相关信息，难以进行投资决策。所以建设部等相关部门一再强调要推进建筑围护结构节能成套技术的研究和推广，尤其要重点发展适用于不同气候条件下的各种节能墙体、屋顶以及门窗，特别是外墙外保温技术和高效节能窗技术，开发各种新型高效节能墙体材料、保温隔热材料和高性能建筑玻璃。基于这种国情，专家们认为聚氨酯作为高效隔热材料在我国实现第三部建筑节能目标的过程中将发挥巨大作用，同时国外发达国家最新的聚氨酯于建筑中的应用技术也值得我

28、们借鉴。选用聚氨酯作为墙体隔热材料除了考虑到它突出的机械性能和化学性能以外，主要还在于它能够节约能源。硬质聚氨酯泡沫带来的额外费用将会由供暖和制冷费用的大幅度减少而大幅度抵消。此外，能源的节省也会减少二氧化碳的排放，因而减轻温室效应，较薄的保温层也可增加建筑物内部可用面积，这对地价越来越昂贵的城市有特别的吸引力。发达国家担纲主角聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，根据所用的原料不同和配方的变化，可制成软质、半硬质和硬质聚氨酯泡沫塑料。在建筑保温中大都用的是硬质聚氨酯泡沫塑料，从世界范围来说其应用相当广泛。世界上许多国家对住宅建筑能耗均有不同的标准，这种标准的实施在不同程度上限制了其它保温材料的应用，特

29、别是在西方发达国家，硬质聚氨酯泡沫塑料在建筑保温领域已经占据了主导地位。由于聚氨酯具有其它材料不可比拟的性能，所以在发达国家广泛应用于建筑物的屋顶、墙体、天花板、地板、门窗的保温隔热。在德国，硬质聚氨酯泡沫属于保温性能最好的WLG025和WLG030隔热产品组，不同厚度的聚氨酯板材可以满足德国最新生效的节能法令对建筑物不同部分的U值（传热系数W/K平方米）提出的要求。在日本，聚氨酯保温板一般通过两种方案应用于建筑物的高效隔热中。一种是与石膏板、透湿防水层、通气层、外壁一起形成墙体结构，另一种是利用聚氨酯现场喷涂的优点作建筑物内保温，目前日本大约有300家公司在聚氨酯隔热协会的监管下开展这项施工

30、工作。中国发展方兴未艾在我国，硬质聚氨酯泡沫塑料也已经用于冷库、冰箱、航空、石油、汽车等行业，但真正将其用在住宅建筑外墙外保温上的还很少，目前我国开展这一研究的机构和企业也不多，而研究出的值得推广的技术体系也寥寥无几。专家们预测，随着我国建筑节能工作的进一步开展，聚氨酯也将在建筑领域“大展宏图”。我国绝热材料业发展现状绝热材料指对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体。在建筑中，把用于控制室内热量外流的材料称为保温材料，把防止室外热量进入室内的材料称为隔热材料。其本质是一样的，它们统称为绝热材料。绝热材料已是能源开发、节约工程的重要组成，是与生态、环境保护和可持续发展密切相关的行业。我国公共建筑

31、节能设计标准已于今年7月1日起强制实施，而一系列建筑节能的措施也在制定中，国家越来越重视建筑节能。这对于我国绝热材料业来说无疑是一个发展的契机。一、绝热材料的相关定义（一）绝热材料的基本属性绝热材料的优劣，主要由材料热传导性能的高低所决定。材料的热传导愈难（即导热系数愈小），其绝热性能便愈好。一般地说，绝热材料的共同特点是轻质、疏松，呈多孔状或纤维状，以其内部不流动的空气来阻隔热的传导。建筑上对绝热材料的基本要求是：导热系数不宜大于（mK）,表观密度应小于1000kg/m3,抗压强度应大于。选用时，应结合建筑物的用途，围护结构的构造,施工难易,材料来源和经济核算等综合考虑。（二）绝热材料的类别

32、及特点绝热材料的品种很多。按材质分类,可分为无机绝热材料、有机绝热材料和金属绝热材料三大类。绝热材料各主要类别的原料、制造工艺及特点如下所示。无机绝热材料:名称/主要原料或工艺/主要特点矿（岩）棉及其制品/工业废料矿渣矿、玄武岩、辉绿岩等天然岩石/耐热性能好,一般使用温度达350C,特别适用于窑炉及管道保温。在荷重情况下，容重增加，保温性能有所降低。玻璃棉及其制品/硅砂、石灰石、石英石等/质轻，铺挂或粘贴均较方便，国外用于斜屋顶天棚保温十分普遍。膨胀珍珠岩及其制品/天然珍珠岩颗粒/来源丰富，生产工艺简单，产量大，价格廉。易被风吹散，吸湿率低，但易吸水，受潮后绝热效果大大降低。泡沫石棉及其制品硅

33、酸铝纤维及其制品蛭石及其制品/天然蛭石泡沫玻璃及其制品硅酸钙绝热制品加气混凝土钙质材料（水泥、石灰）/硅质材料（砂、粉媒灰）/密度较大，有一定承重能力，能砌筑单一墙体兼作保温及承重作用。有机绝热材料：名称/主要原料或工艺/主要特点聚氨酯泡沫塑料制品/有机树脂/软质/软质轻，弹性好，撕力强，防震性佳。硬质/强度高，不吸水，不易变形，使用温度范围较宽，可与其他材料枯结，发泡施工方便，可直接浇注发泡。聚苯乙烯泡沫塑料制品/有机树脂/膨胀型工艺，轻巧方便，使用普遍。容易切割，吸水率低、抗压强度较高，耐-80C低温，但使用温度不能高于75C。/挤出型工艺/由于强度高，耐气候性能优异，今后将会有较大发展，

34、宜用于倒置屋面、地板保温等。脲醛树脂泡沫塑料制品/有机树脂酚醛树脂泡沫塑料制品/有机树脂聚氯乙烯泡沫塑料制品/有机树脂金属：名称/主要原料或工艺/主要特点铝箔、锡箔/铝箔、牛皮纸、瓦楞纸/作为夹层墙体或屋面，体轻、防潮、保温、保冷性能均好。二、国内绝热材料行业现状与差距（一）总体现状我国的绝热材料从上世纪80年代起开始获得较快发展和较广泛的应用，目前已经发展成品种比较齐全、初具规模的保温材料和技术体系，基本满足国家建设对绝热材料的需求。优质的绝热材料，如矿物棉、玻璃棉、泡沫塑料等制品的生产能力有很大提高，应用的数量和范围以及在节能工程中产生的经济和社会效益逐步为人们所认识。表2为近10年我国主

35、要绝热材料的产量情况，它反映了国内绝热材料的在品种和产量上的发展趋势。表2近10年我国主要绝热材料的产量情况品种/1995年/1998年/2000年/2001年/2002年/2004年岩矿棉/17万吨/25万吨/35万吨/30万吨/33-35万吨/53-55万吨玻璃棉/3万吨/4万吨/5万吨/万吨/万吨/20-21万吨硅酸铝纤维/2万吨/万吨/3万吨/5万吨/万吨/13-14万吨膨胀珍珠岩/50万吨/60万吨/65万吨/归入硬质类绝热材料统计数据中硬质类绝热材料/40万吨/40万吨/50万吨泡沫塑料/4万吨/6万吨/8万吨/归入有机类绝热材料统计数据中有机类绝热材料/21万吨/25万吨/72-

36、73万吨硅酸盐复合涂料及其制品/几百吨/万吨/万吨矿棉装饰吸声板/3000万平方米/3500万平方米/6100万平方米纤维纺织品/万吨/万吨/万吨轻型复合板材/7000万平方米/8200万平方米/16350万平方米注：（1）表中硬质类绝热材料包括硅酸钙、泡沫玻璃、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等产品。有机类绝热材料包含了聚苯乙烯泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、酚醛树脂泡沫塑料、海绵橡塑保温材料、软木等产品。（2）由于绝热材料发展带来2000前后统计指标的差异，表中部分数据空缺。（3）2000年数据为1999年的预测数据，与实际产量可能略有差距；但基本能反映各类材料的发展趋

37、势。（4）1995、1998、2000年的数据来源：建筑材料咨询报告。2000以后数据来源：中国建筑材料工业协会（二）应用领域我国绝热保温材料主要有三大应用领域：（1）传统的工具管道等工业低温热工设备的保温，以及交通工具、家用电器等设施的隔热保温；（2）建筑围护结构的隔热保温；（3）工业高温炉窑的隔热保温。按年使用量预测，工业管道、工业炉窑用的绝热保温材料的量，今后相当长时间内总量不会有大的波动，绝热保温材料主要在产品性能上进行改进提高；建筑围护结构与交通工具用绝热保温材料的年使用量会有所增长，开发、采用新产品、新工艺的技术进步步伐将会相当明显。业内主要生产企业绝热材料生产企业以本土企业为主，

38、上世纪90年代以来，一些跨国公司在中国投资建立分支机构，或者和国内现有企业进行技术、资金上的合作。所以市场上也存在若干实力较强外资和合资企业。欧文斯科宁中国投资有限公司主要产品：多彩玻纤瓦(roofingshingles)、外墙挂板(siding)、住宅用保温产品(residentialinsulationproducts)、玻璃棉(Fiberglass)品牌：欧文斯科宁用途：广场，商厦,高层商办楼，别墅地址：上海1938年成立，世界先进建筑材料系统及玻璃纤维复合材料的先驱，总部位于美国俄亥俄州托莱多市，为美国纽约及加拿大多伦多股票市场的上市公司(OWC)。公司1994年在香港设立亚太区总部，

39、在中国的广州、南京，上海和鞍山设有生产厂房及主要4个城市设有办事机构，在印度和中国(上海)专门设有应用开发中心。北京英特莱特种纺织有限公司主要产品:隔热保温、制动密封、防火耐火、节能环保新型纺织材料和制品及毛纺织品。品牌：英特莱企业机构类型:生产型贸易型企业性质:中外合资应用领域：航天、航空、船舶、军工、节能、环保、消防等地址：北京市由北京昌平毛纺织厂、北京英特莱技术公司、美国ROYALREGION公司共同出资。法国圣戈班依索维尔分部国内关联企业：（1）圣戈班依索维尔（固安）工厂（2）圣戈班依索维尔（宜兴）工厂“圣戈班公司已将其在北京圣戈班依索维尔玻璃棉有限公司中的股份出售，根据圣戈班公司与买

40、方的协议，北京圣戈班依索维尔玻璃棉有限公司的名称将不再存在，不得继续使用。”主要产品：保温、隔音及防火功能玻璃棉制品品牌:ISOVER2004年6月在中国成立了的圣戈班依索维尔（固安）玻璃棉有限公司。2005年圣戈班依索维尔分部进入华东地区，圣戈班依索维尔（宜兴）玻璃棉有限公司于6月成立。北新建材（集团）有限公司企业性质：其他有限责任公司主营业务：建材、石膏板、矿棉板、龙骨、涂料、外墙板、活动房屋、PVC门窗、PVC管、散热器、门窗五金件、经营模式：生产型主要客户：建筑商，分销商地址：北京北新建材（集团）有限公司始建于1979年，是由国家投资兴建的我国最大的新型建材研发、生产、经营基地。已发展

41、成为集新型建材、住宅产业、化学建材、物流贸易“四位一体”的、总资产超过50亿元的大型产业集团。目前，公司控股北新建材，中国化建两家上市公司。国家520户重点企业之一，2003年荣获中国百强企业。南京玻璃纤维研究院主营产品：玻璃纤维、绝热隔音材料、特种玻璃纤维、玻璃光导纤维、石英光导纤维、塑料光导纤维、玻璃纤维增强复合材料等方面的新工艺、新技术、新设备、新产品及军用高性能、多功能材料企业性质：集科学研究、工程设计、新产品开发、生产、经营于一体的高新技术企业地址：南京建于1964年，原隶属国家建材局。1999年7月，根据国家经贸委242家科研院所体制改革方案改制，并入中国非金属矿工业（集团）总公司

42、，是国内唯一专门从事玻璃纤维、矿物棉的综合性研究设计单位。下设8个研究（设计）所、4个股份制企业、4个中外合资公司，具有外贸自营进出口权。江阴天宝实业有限公司主要产品：矿棉吸音天花板系列、轻钢烤漆龙骨系列产品、离心玻璃棉及其制品、岩棉及其制品、铝箔及其复合材料系列产品、纸张及复合材料产品、胶粘剂系列产品品牌：TBO企业性质：其他经营模式：生产型1993年，公司率先研制开发了第一条100%国产化离心玻璃棉生产线，填补了国产设备不能生产离心法玻璃棉的空白。1999年，公司开发研制了国内第一条100%国产化年产400万平方米矿棉天花板生产线。2001年初，创建了年产4万吨高炉渣一步法生产矿物纤维粒状

43、棉的新工艺并独立投入巨资，在苏州新区组建了国内最大的矿棉吸音板生产线。无锡兴达泡塑新材料有限公司主要产品：专业生产可发性聚苯乙烯（EPS）树脂品牌：“锡发”牌地址：江苏无锡从事高新技术产品研发的科技人员占员工总数的15%以上，建立了兴达泡塑材料工程技术中心。目前，公司年生产能力达到50万吨，产销量在国内同行中位居第一。宁波环宇耐火材料有限公司主要产品：耐火材料、保温材料、保冷材料、隔音材料四大系列品牌:“环宇”牌、“象山”牌多元化经营。四大系列产品被广泛应用于舰船制造、汽车制造、石化炼油、热电、核电、冶金炼钢、医药、纺织、广电高层建筑等行业工程的防火、绝热、保温、保冷、隔音等区域.（三）绝热材

44、料业的存在的主要问题生产成本上升能源（焦炭、媒、油、气、电）涨价，原材料，运输超载涨价，使绝热材料成本上升，绝热隔音材料、产品是节能产品，但是也耗能很大，是大部分产品成本上升的原因。生产和市场均不规范有些企业不依标准组织生产，造成产品质量参差不齐。而且低水平重复建设依然严重。此外，市场不规范，低价抢占市场。3.应用技术发展滞后国外绝热材料工业不仅在生产技术、产品品种等方面发展迅速，而且在应用技术方面也较完善，在系统设计和规范化设计方面有了很大进展，并制定出了合理的施工规范和配套细则。国外保温材料的应用领域已从工业应用发展到建筑保温和家庭应用，工业发达国家70%90%的保温材料被用于建筑保温。我

45、国在应用技术研究方面还没有形成系统，设计、施工配套水平低，影响了保温材料在各个领域的推广应用，尤其是影响了在建筑业的应用。这与当前我国建造节能建筑的需求是不适应的。三、我国绝热材料工业发展方向和趋势（一）产品发展方向新型保温隔热材料在建筑保温上应以发展矿物棉、泡沫塑料等产品为主，玻璃棉、膨胀珍珠岩等多品种共存。工业保温形成以硅酸铝纤维、硅酸钙制品、矿物棉、膨胀珍珠岩和泡沫塑料制品等多品种、多材料并存的格局。（二）技术发展趋势强调产品生产、应用过程中“绿色”含量。减少隔热保温材料产品生产过程中的生产能耗与污染物排放量，考虑产品的可回收再利用性；尽量减少对天然矿物质的需求，采用废弃物为生产原料。如

46、有机质发泡保温制品不再用氟里昂为发泡剂；继续完善、开发日用废塑料制品为主要原料的建筑隔热保温制品，液态渣的矿棉生产技术等；开发以植物纤维为主要原料的纤维质保温材料；发展无石棉硅酸钙隔热保温制品。开发、应用建筑“外保温”技术及其隔热保温制品。这是近期我国隔热保温材料制品新产品开发的主攻方向，重点开发适合我国民用建筑体系（多层与中高层为主）、经济条件、性能满足“外保温”技术要求的块、板制品。产品本身的性能向多功能化方向发展。现在很多隔热保温材料应用领域，不但要求材料具有隔热、保温作用，还要求材料应具有一定的强度、防火等等其它特殊性能。如船舶用的硅酸钙隔仓板，要求是轻质、高强、防火，材料担负起多种功

47、能；车辆上用纤维质保温材料，其防火性能也非常重要。建筑“外保温”技术用的外保温块、板，我国暂未能得到令人满意解决，主要就是在轻质隔热与强度、价格上不能得到很好的“统一”。纳米技术等高新技术的发展，有可能对隔热保温材料产品的生产应用带来“革命性”的变化。纳米等高技术在共它产品领域的应用，已为绝热保温材料展现了无限的想象空间，技术上的突破已为时不远。如在纤维质隔热材料的成丝过程中，加入具有远红外性能的陶瓷纳米材料，其制品的隔热保温性能会有所提高。影响绝热材料导热系数的主要因素1、温度温度对各类绝热材料导热系数均有直接影响，温度提高，材料导热系数上升。2、含湿率所有的保温材料都具有多孔结构，容易吸湿

48、。当含湿率大于5%10%，材料吸湿后湿分占据了原被空气充满的部分气孔空间，引起其有效导热系数明显升高。3、容重容重是材料气孔率的直接反映，由于气相的导热系数通常均小于固相导热系数，所以保温材料都具有很大的气孔率即很小的容重。一般情况下，增大气孔率或减少容重都将导致导热系数的下降。4、松散材料的粒度常温时，松散材料的导热系数随着材料粒度减小而降低，粒度大时，颗粒之间的空隙尺寸增大，其间空气的导热系数必然增大。粒度小者，导热系数的温度系数小。5、热流方向导热系数与热流方向的关系，仅仅存在于各向异性的材料中，即在各个方向上构造不同的材料中。传热方向和纤维方向垂直时的绝热性能比传热方向和纤维方向平行时

49、要好一些；同样，具有大量封闭气孔的材料的绝热性能也比具大量有开口气孔的要好一些。气孔质材料又进一步分成固体物质中有气泡和固体粒子相互轻微接触两种。纤维质材料从排列状态看，分为方向与热流向垂直和纤维方向与热流向平行两种情况。一般情况下纤维保温材料的纤维排列是后者或接近后者，同样密度条件下，其导热系数要比其它形态的多孔质保温材料的导热系数小得多。6、填充气体的影响绝热材料中，大部分热量是从孔隙中的气体传导的。因此，绝热材料的热导率在很大程度上决定于填充气体的种类。低温工程中如果填充氦气或氢气，可作为一级近似，认为绝热材料的热导率与这些气体的热导率相当，因为氦气和氢气的热导率都比较大。7、比热容绝热

50、材料的比热容对于计算绝热结构在冷却与加热时所需要冷量（或热量）有关。在低温下，所有固体的比热容变化都很大。在常温常压下，空气的质量不超过绝热材料的5%，但随着温度的下降，气体所占的比重越来越大。因此，在计算常压下工作的绝热材料时，应当考虑这一因素。8、线膨胀系数计算绝热结构在降温（或升温）过程中的牢固性及稳定性时，需要知道绝热材料的线膨胀系数。如果绝热材料的线膨胀系数越小，则绝热结构在使用过程中受热胀冷缩影响而损坏的可能性就越小。大多数绝热材料的线膨胀系数值随温度下降而显著下降。保温材料比较最近，有关专家重新定义了绿色材料-在原料采取、产品制造、使用或者再循环及废料处理等环节中对地球环境负荷为

51、最小和有利于人类健康材料，亦称之为环境协调材料。在建筑和工业中采用良好的保温技术与材料，往往能起到事半功倍的效果。统计表明，建筑中每使用一吨矿物棉绝热制品，一年可节约一吨石油。北京安苑北里节能小区采用情况表明，单位面积节煤率每年为公斤标煤平方米。工业设备与管道的保温，采用良好的绝热措施与材料，可显著降低生产能耗和成本，改善环境，同时有较好的经济效益。如：工业设备和管道工程中，良好的保温条件，可使热量损失降低95左右，通常用于保温材料的投资一年左右可以通过节约的能量收回。1980年以前，我国保温材料的发展十分缓慢，为数不多的保温材料厂只能生产少量的膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、矿渣棉、超细玻璃棉、微孔硅

52、酸钙等产品，矿棉厂很少，生产能力不足万吨，散棉、硅酸钙绝热材料也只有3家，年产8000立方米。产品数量、质量都满足不了要求。主要节能保温材料的情况对比如下：矿物棉及制品矿物棉是一种优质的保温材料，已有100余年生产和应用的历史。1840年英国首先发现融化的矿渣喷吹后形成纤维，并生产出矿渣棉；1880年德国和英国开始生产矿渣棉，以后其它国家才相继使用和生产，本世纪30年代开始大规模生产和应用；1960年至1980年，世界各国矿物棉发展最为迅猛；1980年以后至今，国际上矿物棉制品的产量处于比较平稳的阶段，主要原因是其它保温材料如玻璃棉、泡沫塑料发展加快，加之发达国家发展速度放慢，近年来世界矿物棉

53、制品年产量约800万吨左右，矿物棉在建筑中应用最为广泛，例如英国占85、德国占70、日本占92、美国占90以上。我国80年代初北京引进瑞典16300吨生产线，我国绝热材料向规模化、性能更加优异、品种规格更为齐全的方向前进了一大步。随后，哈尔滨、太原、呼和浩特、齐齐哈尔、乌鲁木齐、东莞、银川、西宁、上海、北京相继从瑞典、日本、澳大利亚、意大利、英国、波兰引进，中国又在南京建造一条生产线。生产能力3000吨年就有80家，生产企业有180家左右，设计能力55万吨。岩棉生产技术：小厂生产的岩棉均匀程度差；引进的设备布棉速度与厚度自动调节，出棉多，主动轮转速快，有一个比例关系，因此，大厂的岩棉容重均匀、

54、渣球含量少。玻璃棉及制品继岩棉之后，出现的一种容重轻、绝热性能好的隔热保温材料。日本90年产量万吨，美国1985年产量万吨，法国1984年产量万吨。80年代前我国仅有几家超细玻璃棉小厂，品种单一，质量低劣，80代中期，上海、北京引进日东纺技术和设备，采用离心喷吹法生产，产品有：板、毡、壳、装饰天花板等。特点：重量轻，一般1096kg/m3,20kg/m3以下为毡，2448kg/m3为中硬板，4896kg/m3为硬板，其中48kg/m3可做天花板，软化点为500C左右，保温300C，美国用量较大，k=。硅酸钙绝热制品国内70年代研制成功，具有抗压强度高，导热系数小，施工方便，可反复使用的特点，在

55、电力系统应用较为广泛。1994年底，全国有近50家生产企业，总设计生产能力近30万平方米，目前能维持正常生产的仅30余家，年产量约15万平方米，它的应用受到矿物棉的冲击，加之价格较高，宣传不力，近年来销售不佳，使生产受到制约。应用：耐高温，价格相对来说较低，最大缺陷在于受热膨胀后自身易开裂，焊缝错动；留有空间，热空气冒出来，冷空气进去，虽然外护表面温度不高，但热损较大。硅酸铝纤维硅酸铝纤维也叫耐火纤维，主要用作窑炉保温材料，1971年我国研制成功，目前生产企业200家左右，总生产能力超过4万吨年，年产量近2万吨。品种较多，国内主要有普通硅酸铝纤维、高纯硅酸铝纤维、高铝纤维和含铝纤维及少量制品，

56、均为中、低档产品；多晶莫来石纤维、多晶氧化铝纤维和多晶氧化锆纤维等高档产品。国内大部分普遍为小作坊式生产，之后相继从美国引进四条生产线，工艺技术先进，速溶速甩成纤、干法针刺毡，质量稳定，可耐温8001250C。特点：酸度导数以上，耐高温，一般化工管道1000C多，必须用这种材料。溶温在2000C左右。泡沫塑料是以合成树脂为基础制成的，内部具有无数小孔的塑料制品，它具有导热系数低，加工成型等优点，在建筑上刚开始使用。主要用于包装行业（如冰箱）、地下直埋管道保温、冷库保冷。主要产品为聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料，但建筑领域应用存在问题。近年来用于钢丝网夹芯板材，彩色钢板复合夹心板材，虽然有一定

57、限制，但发展较快，随着建筑防火对材料要求越来越严格，对该材料应用提出了新课题。有机高分子绝热材料概述有机高分子绝热材料是以各种树脂为基料，异气为填料，加入助剂，经加热发泡而成的一种轻质、吸声、防震、隔热材料。可分为高发泡与低发泡，硬质、半硬质与软质；开孔与闭孔等几种。近40多年来，有机高分子绝热材料在发达国家发展很快，产量和品种都在迅速增加，聚苯乙烯、聚烯烃、聚氯乙烯、聚氨酯等绝热材料都已大规模的工业化生产。ABS、酚醛塑料、脲醛塑料、环氧树脂、聚碳酸酯等绝热材料也已逐步由实验室进入工业化生产。我国有机高分子绝热材料品种主要是聚氨酯绝热材料和聚苯乙烯绝热材料。聚苯乙烯绝热材料年产量5万吨左右，

58、主要用于冷库保温和车箱保温，用于建筑业刚刚起步，局限在试点小区和老房改造工程，主要品种是钢丝网架夹芯复合内外墙板、金属夹芯板等。聚氨酯绝热材料年产量近10万吨，其中硬质聚氨酯材料3万吨，主要用于冰箱、油田管道和工业设备保温。不少有机保温材料与无机保温材料复合，已成功地用于石油、电力、冶金、化肥、农药、造船、造纸等行业，最多的用于热力管道和设备保温。用于建筑绝热工程的聚苯乙烯夹芯复合板已在大面积生产和推广应用。聚苯乙烯绝热材料性能由可发性聚苯乙烯树脂（EPS）加工制造的聚苯乙烯绝热材料具有优良的耐冲击缓冲性质，力学强度和韧性、绝热性能较好，抗酸碱解力较强，而且体轻、防水防细菌生长、外观清洁易着色

59、、易切割、易成型。表1聚苯乙烯绝热材料耐化学腐蚀性能耐无机化学介质性能耐有机化学介质性能介质名称介质浓度（%）耐腐蚀性能介质名称耐腐蚀性能室温60C盐水任意耐乙酸乙酯不耐-盐酸36耐乙醚不耐-硫酸48耐丙酮不耐-硫酸95表面部分发黄四氯化碳不耐硝酸68耐松节油不耐-磷酸90耐苯不耐-氨水浓耐甲耐耐氢氧化钠40耐乙醇耐不耐氢氧化钾50耐矿物油耐不耐醋酸耐不耐表2聚苯乙烯绝热材料板材物理性能项目指标PTZX密度kg/m3,W3035吸水性（kg/m2）W压缩强度(压缩10%)MPa，三密度V20kg/m3-密度2035kg/m3弯曲强度MPa，三密度V20kg/m3密度2035kg/m3尺寸稳定性

60、(70C)%土土导热系数W/(mK)自熄性-2s内熄灭标准指标要求GB/T10801-1989隔热用聚苯乙烯泡沫塑料规定的物理性能指标有：表观密度、压缩强度、导热系数、78C,48h后尺寸变化率、水蒸气透湿系数、吸水率、溶结性、氧指数八项。应用聚苯乙烯泡沫板材质轻，具有优良的绝热性质，力学强度和韧性较好，抗化学腐蚀，防水，易分割，易成型是较理想的隔热、保温、防震材料。聚苯乙烯泡沫塑料热导率为(mK)左右，将其加工成各种板材或夹芯板是极好的建筑材料。2.3.1聚苯乙烯泡沫塑料夹芯板活动房屋的结构材料，野外作业装卸方便，轻便，房屋的隔热保温性能好。房屋内的隔墙板。新式结构的房屋，经常调整隔间，用聚