CSTM-耐火型气凝胶复合制品编制说明

团体标准《耐火型气凝胶复合制品》编制说明标准编制组2021年11月

团体标准《耐火型气凝胶复合制品》编制说明概述随着我国社会经济及科学技术的飞速发展，国家在船舶、建筑及新基建等重点工程领域不断增加科研、资金、政策等方面的支持，对各领域建设项目的安全性能、产品轻量化以及节能减排等方面提出了更高的要求。气凝胶复合材料具有容重轻、防水防火、隔声吸声的特点，且在无烟无毒无刺激、无二次污染、安装简便以及使用寿命长等方面尤为突出，因此气凝胶复合材料将逐步应用于人民生活的方方面面。在船舶领域，随着国民对于邮轮旅游休闲文化的了解不断加深，邮轮旅游的需求量正在与日俱增。根据2018年9月交通运输部等十部委联合印发的《关于促进我国邮轮经济发展的若干意见》，明确提出促进我国邮轮经济升级发展的主要任务，预计到2035年，我国邮轮市场要成为全球最具活力市场之一，年载客量将达到1400万人次。通过将气凝胶复合材料应用于大型邮轮，不仅能够有效防火绝热，还能减轻船体重量，防水防潮，有效隔声减震，显著增加舱室舒适度。通过不断研制新型邮轮用材料，不仅能够打破欧洲国家在邮轮制造领域寡头垄断的局面，更能让我国在大型邮轮领域抢占先机，拥有话语权。与此同时，在船舶油轮方面，由于我国对石油的需求量不断增长,己经成为全球除了美国以外的第二个石油消耗大国。我国很大一部分原油都从国外进口,其中90%需依赖于国际油轮运输。在石油的运输过程中，油轮储油仓如果温度稍微低一些，货油很容易凝固；在油轮卸货过程中，必须在合适的时间在保证安全的情况下对货油加热。将气凝胶复合材料用于油船，无疑最能够符合油轮用材料在防火、保温、隔热方面的要求。气凝胶复合材料其不燃性能、轻质、厚度薄、无毒无腐蚀等特性，不仅可以有效防止原油固化，提高运输安全性，更能减少能源损耗，减轻船体重量，提高油轮运输效率。在建筑应用场景中，由于气凝胶复合材料各项性能优越，能够适用于建筑外墙、内墙、楼面和屋顶等需要防火部位，满足建筑防火需求，最大程度的降低经济损失，保障人员的安全，有效减少建材的使用量，降低能耗。在交通车辆等应用场景中，气凝胶材料主要应用于汽车防火隔热保温降噪层、大容量电池组防水防火保温盒、危险化学品运输车槽罐等部位，能够有效解决因“热失控”而引发的汽车起火和爆炸事故，在保证电池低温环境下的使用性能的同时，还能为空间有限的电池包节省更多空间。目前市面上应用较多的气凝胶材料多以玻璃纤维毡为基材与二氧化硅基气凝胶复合而成，其主要针对于工业管道保温、建筑保温应用场景，性能也较为优异，虽有部分产品满足船舶设计需求，但产品在船舶、建筑等领域防火分隔的应用场景中，到目前为止全世界范围内尚无相关的产品标准，给供需双方交付验收带来不便。而国内现行的关于气凝胶的产品标准GB/T34336-2017《纳米孔气凝胶复合绝热制品》仅适用于高温工业管道及设备保温等应用场景，且与船舶、建筑等防火的应用场景相比，性能要求上有较大差别。因此，制定一套符合船舶、建筑等领域防火分隔用气凝胶材料的标准是现实所需、大势所趋。此项标准的制定将对船舶、建筑等领域防火分隔用气凝胶制品的分类、性能要求、试验方法等提出适合应用的要求，填补气凝胶产品在防火分隔应用场景的空白，将引导耐火型气凝胶复合制品的生产和规范，健全耐火型气凝胶制品的验收工作，确保在船舶、建筑等领域用于防火分隔的优质气凝胶材料的供给。工作简况鉴于以上情况，上海大音希声新型材料有限公司于2019年底向CSTM/FC03/TC05绝热及吸声材料标准委员会提出了《耐火型气凝胶复合制品》团体标准编制计划。2020年初，绝热及吸声材料标准委员会向CSTM标准委员会申报该项团体标准建议。2020年4月8日，CSTM标准委员会发布材试标字〔2020〕48号文“关于CSTM标准下达《耐火型气凝胶复合制品》的立项公告”，下达了团体标准制定计划《耐火型气凝胶复合制品》，计划号：CSTMLX030500394-2020，由上海大音希声新型材料有限公司负责起草。起草单位在计划下达后，组建了标准编制小组，编写了草案，并于2021年4月23日在上海召开工作组会，对标准草案、验证试验情况进行了讨论，并提出了部分修改意见。标准编制组根据会议精神以及成员意见进行了部分验证试验的补充，并对标准进行了修改，最终形成了标准征求意见稿。标准的编制原则标准文本按照GB/T1.1—2020给出的规则进行编制。标准文本的编写格式依照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》。对于能够采用GB/T34336—2017标准中的指标和试验方法，将积极采用。对不能够采用或不符合我国行业内实际使用要求的指标，要根据材料实际运用的目的，进行针对性试验，并依据验证试验结果对指标进一步调整，兼顾指标的合理性和先进性，确保制品在使用过程中达到其使用目的。本标准与国内同类标准的对比目前国内仅有GB/T34336-2017一项气凝胶产品标准，本标准性能与其对比见表1：表1本标准与GB/T34336-2017指标对比内容GB/T34336-2017标准要求本标准要求检测标准定义通过溶胶凝胶法，将增强材料与溶胶复合，然后用一定的干燥方式使气体取代凝胶中的液相形成的纳米级多孔复合制品，简称气凝胶制品。耐火型气凝胶复合制品：用于船舶、建筑等防火分隔的气凝胶复合材料。-分类产品按产品形式分为：毡、板、异形制品。产品按分类温度分为以下四种：—Ⅰ型，使用温度不超过200℃；—Ⅱ型，使用温度不超过450℃；—Ⅲ型，使用温度不超过650℃；—Ⅳ型，由厂家标称使用温度，高于650℃。产品按导热系数分为A类，B类，S类。产品按形态分为毡和异形制品。产品按耐火等级分为：A-15级、A-30级和A-60级。-导热系数W/m•K平均温度25℃A类≤0.021B类≤0.023S类≤0.017平均温度300℃A类≤0.036B类≤0.042平均温度500℃A类≤0.072B类≤0.084平均温度（25±2）℃：≤0.021，平均温度500℃：≤0.065。按GB/T10294或GB/T10295的规定，按实测厚度进行测试，以GB/T10294为仲裁方法。测试时冷热板温差不超过30℃。不燃性无要求内容允许值按照国际海事组织（IMO）《2010年国际耐火试验程序应用规则》（2010年FTP规则）附件1第1部分的要求进行。炉内平均温升（℃）≤30试样表面平均温（℃）≤30连续火焰平均时间（s）≤10试样质量平均损失（%）≤50耐火等级无要求标称耐火等级应符合国际海事组织（IMO）《2010年国际耐火试验程序应用规则》（2010年FTP规则）附件1第3部分的“A-15”、“A-30”、“A-60”级的耐火要求。按照国际海事组织《2010年国际耐火试验程序应用规则》（2010年FTP规则）附件1第3部分的要求进行试验。质量吸湿率%≤5与国标一致。按GB/T5480-2017第7章的规定。密度实测体积密度与标称体积密度的偏差应不大于15%。实测体积密度与标称体积密度的偏差应不大于10%。按GB/T34336-2017附录A的规定。振动质量损失率%≤1.0与国标一致按GB/T34336-2017附录B的规定。抗拉强度kPaⅠ、Ⅱ、Ⅲ型的横向、纵向抗拉强度均应不小于200kPa，Ⅳ型的横向、纵向抗拉强度均应不小于21kPa。与国标Ⅳ型一致按GB/T17911-2006第9章的规定。隔声量dB无要求材料与(4.5±0.5)mm钢板复合后，隔声量应不小于45dB。按ISO10140-2的规定进行检测，参照ISO717-1进行单值评价。石棉含量无要求应不含石棉按ISO22262-1的规定。本标准的主要内容说明下面根据标准的条目对标准内容进行说明。1.范围规定如下：“本文件规定了耐火型气凝胶复合制品的术语和定义、分类和标记、性能要求、试验方法、检测规则、标志、包装、运输及贮存。本文件适用于耐火型气凝胶复合制品。”在范围中，明确规定了本标准的适用范围，是“耐火型气凝胶复合制品”。其中“耐火型”“气凝胶”“复合制品”明确的规定了本标准的适用对象。2.规范性引用文件主要内容是标准引用的基础标准及试验方法标准。3.术语和定义术语和定义引用了两项国家标准：GB/T4132-2015《绝热材料及其术语》是绝热材料行业的术语标准，GB/T34336-2017《纳米孔气凝胶复合绝热制品》是一个包含了纳米孔气凝胶复合绝热制品的术语和定义、分类和标记、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输及贮存的国家标准，本文件中尺寸及体积密度试验方法引用了该标准的附录A，振动质量损失率试验方法引用了该标准的附录B。本文件中明确了“耐火型气凝胶复合制品”是指用于用于船舶、建筑等防火分隔的气凝胶复合材料。4.分类和标记4.1分类产品按产品形式分为：毡和异形制品。产品按耐火等级分为：A-15级、A-30级和A-60级。4.2标记产品标记由：产品名称、标称密度、标称尺寸、耐火等级和本标准号五部分组成。5性能要求5.1外观表面应平整，不得有妨碍使用的污迹、破损。与GB/T34336-2017一致。5.2尺寸及允许偏差5.2.1毡尺寸及允许偏差应符合表2的规定。与GB/T34336-2017对毡的要求基本一致。表2尺寸及允许偏差 单位为毫米项目规格允许偏差长度——不允许负偏差宽度——+15-3厚度δδ＜5+1.5不允许负偏差5≤δ＜10+1.5-1.0δ≥10+2.0-1.05.2.2异形制品异形制品的尺寸及允许偏差由供需双方确定。与GB/T34336-2017一致。5.3导热系数导热系数的要求应符合表3的规定。常温（25±2）℃导热系数应不大于0.021/m•K，与GB/T34336-2017A类一致，高温500℃导热系数应不大于0.065W/m•K。表3耐火型气凝胶复合制品的导热系数要求名称导热系数（W/m•K）平均温度（25±2）℃平均温度500℃耐火型气凝胶复合制品≤0.021≤0.0655.4不燃性不燃性的要求应符合表4的规定。满足国际海事组织（IMO）《2010年国际耐火试验程序应用规则》(2010年FTP规则)附件1第1部分要求。表4耐火型气凝胶复合制品的不燃性要求内容允许值炉内平均温升（℃）≤30试样表面平均温升（℃）≤30连续火焰平均时间（s）≤10试样质量平均损失（%）≤505.5耐火等级标称耐火等级应符合国际海事组织（IMO）《2010年国际耐火试验程序应用规则》（2010年FTP规则）附件1第3部分的“A-15”、“A-30”、“A-60”级耐火分隔的要求。耐火等级的规定对于耐火型气凝胶复合制品的应用十分必要，更高的耐火等级要求意味着对于船舶、建筑等耐火分隔的安全性有了进一步保障。目前，国际海事组织（IMO）《2010年国际耐火试验程序应用规则》（2010年FTP规则）有明确且具体的针对耐火等级明确的性能衡准及试验方法，非常具有参考价值。5.6质量吸湿率应不大于5.0%。与GB/T34336-2017一致。防水性能也是绝热材料非常重要的一个性能，吸水吸湿不但会降低绝热材料的性能，还可能会对整个绝热结构产生损害。标准要求在有防水防潮要求时，质量吸湿率应不大于5.0%。5.7密度实测体积密度与标称体积密度的偏差应不大于10%。密度的试验方法按GB/T34336-2017附录A的规定，具体验证试验结果如下：序号标称密度(kg/m3)实测密度(kg/m3)对应检测报告是否符合要求1200182南玻院1112885是2200192南玻院19050666是3200197南玻院19091284是4200203南玻院19030273是5200204中船检测J1703-148是6200207南玻院14111219是7200210南玻院16060880是5.8振动质量损失率应不大于1.0%。此项指标制定的主要原因是客户非常关注气凝胶的一个特点：掉粉，就是气凝胶制品在运输和施工过程中会有部分气凝胶粉掉落，一方面对工人的健康不利，另一方面也有对产品性能损失的担忧。目前，在GB/T34336-2017中有明确规定该性能的要求及测试方法，且同样适用于耐火型气凝胶复合制品中。5.9抗拉强度横向、纵向抗拉强度应不小于21kPa。抗拉强度对于毡类产品有着明确的意义。在管道施工过程中，为了将毡类裹紧在管道上，不可避免的要对气凝胶毡进行拉扯，如果抗拉强度不能达到要求，则会产生拉断的现象。在管道升降温过程中，整个管道会产生膨胀和收缩的现象，也会对外面包裹的气凝胶毡产生拉伸应力，所以要求气凝胶毡在横纵两个方向均有一定的抗拉强度。由于耐火型气凝胶复合制品的基材不仅限于玻璃纤维，也可能是其他增强类纤维，因此根据验证试验的结果，标准要求与GB/T34336-2017Ⅳ型一致，要求耐火型气凝胶毡横向、纵向的抗拉强度均不小于21kPa。5.10隔声量材料与(4.5±0.5)mm钢板复合后，隔声量应不小于45dB。由于耐火型气凝胶复合制品应用于船舶、建筑等耐火分隔部位，其安装要求需满足（IMO）国际海事组织2010年国际耐火试验程序应用规则对耐火分隔（舱壁及甲板）的要求，而防火分隔（舱壁及甲板）的试验装置要求材料需与厚度为（4.5±0.5）mm的钢板复合（如图1为防火分隔试验对板厚的规定，图2为防火分隔试验装置尺寸图），因此本文件要求防火型气凝胶复合制品在与厚度为（4.5±0.5）mm的钢板复合后，隔声量应不小于45dB。舱壁板最小高度应为所制造板的标准高度，尺寸为2,400mm。构芯的总尺寸在宽度和高度上均应比试样的总尺寸小20mm，构芯的其他尺寸如下：—板厚：钢4.5±0.5mm铝6.0±0.5m