绝热材料行业发展趋势

2012年,我国绝热材料行业的主营产品类型变化较大:泡沫塑料类绝热材料供需增长较快,矿物纤维类绝热材料所占份额基本保持稳定;硬质类绝热材料制品所占比例呈现逐年下降趋势。

绝热材料在建筑中常见的应用类型及设计选用应符合GB/T 17369-1998《建筑绝热材料的应用类型和基本要求》的规定。

选用时除应考虑材料的导热系数（导热系数不大于0.175W/（m·K））外，还应考虑材料的吸水率、燃烧性能、强度等指标。不同绝热材料的性能特点见相应的分类指南。

绝热材料性能优劣性

保温性能优劣主要通过导热系数反映：导热系数 λ = W/(m·k)

导热系数表征材料在稳定传热状况下的导热能力。其导热系数值越小越好。

λ值0.20w/(m.k)作为保温材料和非保温材料的分界值。λ>0.20w/(m.k)的材料一般不应作为保温材料使用。

绝热材料导热系数值

气凝胶毡——0.018w/(m.k)

静止的空气——0.026w/(m.k)

水——0.552 w/(m.k)

冰——2.2 w/(m.k)

铁——350 w/(m.k)

超细玻璃棉——0.041 w/(m.k)

聚乙烯发泡塑料——0.038 w/(m.k)

气凝胶毡——适用区间在-200℃~650℃，绝对疏水，导热系数λ随温度升高上升的趋势最为平缓。

绝热材料随着使用年限的增长，其导热系数λ值也不断增大，是因为任何一种绝热材料在常规使用环境下都会吸湿。水的导热系数远远高于绝热材料的初始导热系数，所以绝热材料本体中吸湿进入了水蒸汽（或水），势必使材料的导热系数不断增大，最终失掉其绝热功能。

绝热材料透湿系数

透湿系数δ g/（m.s. pa）和 湿阻因子u 决定绝热材料的使用寿命。

U =D/δ

μ——产品的湿阻因子；

D——单位是g/（m.s. pa）；

δ——单位是g/（m.s. pa）

空气中的水蒸汽扩散系数D=0.01988/P

P——当地大气压，Pa。空气中水蒸气扩散系数D与当地的大气压P有关，

μ值越大材料抗水蒸气渗透的能力愈强，材料的使用寿命也愈长。

常用纤维材料μ值为3—5

发泡聚乙烯塑料μ值为—1000左右

发泡聚苯乙烯塑料μ值为—100左右

B2级橡塑发泡材料μ值为—3000左右

B1级橡塑发泡材料μ值为3500—8000

金属铝板、铝箔μ值为∞。

绝热结构是由绝热层和保护层两部分组成的。绝热材料填充于绝热层，其外部的保护层，因施工方法不同所用材料不同。

涂抹式保护层，所用材料有沥青胶泥和石棉水泥砂浆；

金属保护层，所用材料有黑铁皮、镀锌铁皮、聚氯乙烯钢板和不锈钢板等；

绝热材料一般是轻质、疏松、多孔的纤维状材料。

绝热材料成分

按其成分不同可以分为有机材料和无机材料两大类。

热力设备及管道保温用的材料多为无机绝热材料。此类材料具有不腐烂、不燃烧、耐高温等特点，如石棉、硅藻土、珍珠岩、气凝胶毡、玻璃纤维、泡沫混凝土和硅酸钙等。

低温保冷工程多用有机绝热材料。此类材料具有表观密度小、导热系数低、原料来源广、不耐高温、吸湿时易腐烂等特点，如软木、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨基甲酸酯、牛毛毡和羊毛毡等。

绝热材料使用温度

按照绝热材料的使用温度限度可以分为高温用、中温用和低温用绝热材料三种。

高温用绝热材料，使用温度可在700℃以上。这类纤维质材料有硅酸铝纤维和硅纤维等；多孔质材料有硅藻土、蛭石加石棉和耐热粘合剂等制品。

中温用绝热材料，使用温度在100~700℃之间。中温用纤维质材料有气凝胶毡、石棉、矿渣棉和玻璃纤维等；多孔质材料有硅酸钙、膨胀珍珠岩、蛭石和泡沫混凝土等。

低温用绝热材料，使用温度在100℃以下的保冷工程中。

绝热材料形状

按照绝热材料形状不同可分为松散粉末状、纤维状、粒状、瓦状和砖等几种材料。

绝热材料施工方法

按照施工方法的不同可分为湿抹式绝热材料、填充式绝热材料、绑扎式绝热材料、包裹及缠绕式绝热材料和浇灌式绝热材料。

湿抹式：即将石棉、石棉硅藻土等保温材料加水调和成胶泥涂抹在热力设备及管道的外表面上。

填充式：是在设备或在管道外面做成罩子，其内部填充绝热材料，如填充矿渣棉、玻璃棉等。

绑扎式：是将一些预制保温板或管壳放在设备或管道外面，然后用铁丝绑扎，外面再涂保护层材料。属于这类的材料有石棉制品、膨胀珍珠岩制品、膨胀蛭石制品和硅酸钙制品等。

包裹及缠绕式：是把绝热材料做成毡状或绳状，直接包裹或缠绕在被绝缘的物体上。属于这类的材料有矿渣棉毡、玻璃棉毡以及石棉绳和稻草绳等。

浇灌式：是将发泡材料在现场灌入被保温的管道、设备的模壳中，经现场发泡成保温（冷）层结构。也有直接喷涂在管道、设备外壁上，瞬时发泡，形成保温（冷）层。

热传递在建筑物热量交换中表现为三种方式：传导热 对流热<25%，辐射热>75%。

夏天瓦屋面温度升高后，大量辐射热进入室内导致温度持续上升，工作与生活环境极不舒服。

Dike铝箔卷材的太阳辐射吸收系数（法向全辐射放射率）0.07，放射热量很少。被广泛应用于屋面与墙体的隔热保温。

热能传播路线（不加隔热膜）：太阳——红外线磁波——热能撞击瓦片使温度升高——瓦片成为热源放射出热能——热能撞击现浇屋面使温度升高——现浇屋面成为热源放射出热能——室内环境温度持续升高

热能传播路线（加隔热膜）：太阳——红外线磁波——热能撞击瓦片使温度升高——瓦片成为热源放射出热能——热能撞击铝箔使表面温度升高——铝箔放射率极低，放射少量热能——室内保持舒适的环境温度。

绝热材料分为多孔材料,热反射材料和真空材料三类。前者利用材料本身所含的孔隙隔热，因为空隙内的空气或惰性气体的导热系数很低，如泡沫材料、纤维材料等；热反射材料具有很高的反射系数，能将热量反射出去，如金、银、镍、铝箔或镀金属的聚酯、聚酰亚胺薄膜等。真空绝热材料是利用材料的内部真空达到阻隔对流来隔热。航空航天工业对所用隔热材料的重量和体积要求较为苛刻，往往还要求它兼有隔音、减振、防腐蚀等性能。各种飞行器对隔热材料的需要不尽相同。飞机座舱和驾驶舱内常用泡沫塑料、超细玻璃棉、高硅氧棉、真空隔热板来隔热。导弹头部用的隔热材料早期是酚醛泡沫塑料，随着耐温性好的聚氨酯泡沫塑料的应用，又将单一的隔热材料发展为夹层结构。导弹仪器舱的隔热方式是在舱体外蒙皮上涂一层数毫米厚的发泡涂料，在常温下作为防腐蚀涂层，当气动加热达到200°C以上时，便均匀发泡而起隔热作用。人造地球卫星是在高温、低温交变的环境中运动，须使用高反射性能的多层隔热材料，一般是由几十层镀铝薄膜、镀铝聚酯薄膜、镀铝聚酰亚胺薄膜组成。另外，表面隔热瓦的研制成功解决了航天飞机的隔热问题，同时也标志着隔热材料发展的更高水平。

绝热材料（thermal insulating material）

在建筑围护或者热工设备、阻抗热流传递中，习惯上把用于控制室内热量外流的材料或者材料复合体叫做保温材料（保冷材料）；把防止室外热量进入室内的材料或者材料复合体叫做隔热材料。保温、隔热材料统称为绝热材料。

1、绝热材料的性能要求

导热性指材料传递热量的能力。材料的导热能力用导热系数表示。导热系数的物理意义为：在稳定传热条件下，当材料层单位厚度内的温差为1℃时，在1h内通过1m²表面积的热量。材料导热系数越大，导热性能越好。工程上将导热系数λ<0.23W/m·K的材料称为绝热材料。影响材料导热系数的因素有：

材料组成：材料的导热系数由大到小为，金属材料>无机非金属材料>有机材料。

微观结构：相同组成的材料，结晶结构的导热系数最大，微晶结构次之，玻璃体结构最小，如水淬矿渣就是一种较好的绝热材料。

孔隙率：孔隙率越大，材料导热系数越小。

孔隙特征：在孔隙相同时，孔径越大，孔隙间连通越多，导热系数越大。

含水率：由于水的导热系数λ=0.58W/m·K，远大于空气，故材料含水率增加后其导热系数将明显增加，若受冻（冰λ=2.33W/m·K，）则导热能力更大。

绝热材料除应具有较小的导热系数外，还应具有适宜的或一定的强度、抗冻性、耐水性、防火性、耐热性和耐低温性、耐腐蚀性，有时还需具有较小的吸湿性或吸水性等。

室内外之间的热交换除了通过材料的传导传热方式外，辐射传热也是一种重要的传热方式，铝箔等金属薄膜，由于具有很强的反射能力，具有隔绝辐射传热的作用，因而也是理想的绝热材料。

2、绝热材料的种类及使用要点

绝热材料对热流有较强阻抗作用的材料。主要用于房屋建筑的墙体、屋面或工业管道、窑炉等的保温和隔热。

按照它们的化学组成可以分为无机绝热材料和有机绝热材料。常用无机绝热材料有多孔轻质类无机绝热材料、纤维状无机绝热材料和泡沫状无机绝热材料；常用有机绝热材料有泡沫塑料和硬质泡沫橡胶。

按绝热原理分为：

①多孔材料。靠热导率小的气体充满孔隙中绝热。一般以空气为热阻介质，主要是纤维状聚集组织和多孔结构材料。气凝胶毡的绝热性能最佳，其次泡沫塑料的绝热性较好，再者为矿物纤维（如石棉）、膨胀珍珠岩和多孔混凝土、泡沫玻璃等。

②反射材料。如铝箔能靠热反射减少辐射传热，几层铝箔或与纸组成夹有薄空气层的复合结构，还可以增大热阻值。绝热材料常以松散材、卷材、板材和预制块等形式用于建筑物屋面、外墙和地面等的保温及隔热。可直接砌筑（如加气混凝土）或放在屋顶及围护结构中作芯材，也可铺垫成地面保温层。

纤维或粒状绝热材料既能填充于墙内，也能喷涂于墙面，兼有绝热、吸声、装饰和耐火等效果。

绝热材料一方面满足了建筑空间或热工设备的热环境，另一方面也节约了能源。因此，有些国家将绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的“第五大能源”。

3、绝热材料技术性能指标

绝热材料的技术性能指标应符合绝热材料的现行国家标准的规定。

（1）绝热用岩棉、矿渣棉及其制品

绝热用岩棉、矿渣棉及其制品，是以岩石、工业废渣和石灰石等为主要原料，经高温熔融，用离心力、高温载能气体喷吹而成的棉及其制品。产品按结构形式分为棉、板、带、毡、缝毡、贴面毡和管壳。

（2）绝热用玻璃棉及其制品

绝热用玻璃棉及其制品有玻璃棉、玻璃棉板、玻璃棉带、玻璃棉毯、玻璃棉毡和玻璃棉管壳。产品按采用玻璃棉的纤维平均直径分为三种。

新型玻璃棉制品有气凝胶毡，该产品为二氧化硅气凝胶与玻璃纤维复合，导热系数0.018W/（K·m），绝对疏水，是市场上导热系数最低的纳米无机绝热材料。

（3）超细玻璃棉及其制品

超细玻璃棉及其制品，是以熔融后的玻璃用火焰喷吹或离心喷吹等方法制成纤维平均直径在3～3.9玻璃纤维毡。使用温度为400℃以下，作保温和吸声用，产品技术性能指标如下。

①纤维平均直径4μm以下。

②含湿率不大于1%

③粘结剂含量不大于1%，对易燃、易爆工程粘结剂含量。

④渣球含量直径大于0.5mm，含量不应超过0.5%。

（4）泡沫石棉

泡沫石棉是以保温石棉为主要原料，经化学开棉、发泡、成型、干燥等工艺制成的泡沫状制品。其使用温度在500℃以内。

（5）普通硅酸铝耐火纤维毡

普通硅酸铝耐火纤维毡，适用于工作温度不大于1000℃的中性或氧化性气氛的工业炉内衬及高温管道保温。牌号

（6）硅酸钙绝热制品

硅酸钙绝热制品有平板、弧形板、管壳、最高使用温度为923k（650℃）。

（7）膨胀蛭石制品

膨胀蛭石制品，常用的膨胀蛭石制品是以膨胀蛭石为料，以水泥为粘结剂制成的水泥膨胀蛭石制品。使用温度范围为-40～800℃。制品有板、砖、管壳等。

（8）膨胀珍珠岩绝热制品

膨胀珍珠岩绝热制品是以膨胀珍珠岩为主要成分，掺加不同种类粘接剂而制成的板、管壳等绝热制品。

其使用温度范围为-50～900℃。

（9）硅藻土隔热制品

硅藻土隔热制品有普型、异型和特性，主要用作隔热层。。

（10）建筑物隔热用硬质聚氨酯泡沫塑料建筑物隔热用硬质聚氨酯泡沫塑料，是以多元醇/多异氰酸酯为主要原料生产的平板或异性板状RC/PUR，也可用于箔、金属膜或片、涂料、纸或其他材料层压或贴面的RC/PUR。但不适用于管道和容器的隔热保温及吸收冲击声的消音材料。

类型1产品适用于承受轻负载，如建筑物屋顶、地板下隔层及类似的用途；类型2适用于承受重负载，如衬填材料，冷冻室地板等。

（11）工业设备、管道绝热用硬质聚氨酯泡沫塑料

工业设备、管道绝热用硬质聚氨酯泡沫塑料制品有板、管壳，适用于-104～5℃的设备、管道保冷，最高安全使用温度为100℃。

（12）隔热用聚苯乙烯泡沫塑料

隔热用聚苯乙烯泡沫塑料是以含低沸点液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒经加热预发泡后，在模具中加热成型而制得的具有闭孔结构的聚苯乙烯泡沫塑料，也可用大块料切割而成其他形状制品。

隔热用聚苯乙烯泡沫塑料按用途分为三类：1.类是应用时不承受负荷，如作为屋顶、墙壁及其他隔热；2.类是承受有限负荷，如地板隔热等；3.类是承受较大负荷，如停车平台隔热等。

隔热用聚苯乙烯泡沫塑料分为普通型PT（白色，无阻燃性要求）和阻燃型ZR（混有颜色的颗粒，有阻燃性要求）。

4、绝热材料的选择依据

绝热既要减少散热损失，节能降耗增效，又要保证生产工艺过程安、稳、长、满、优运行。一般选择绝热材料应满足以下要求。

（1）平均温度≤623K（350℃）时，导热系数不大于0.12w/（mk）[0.103kcal/（m.h.℃）]，有随温度变化的导热系数方程式。当有数种绝热材料可选择时，用绝热材料的导热系数，乘以单位体积材料价格（元/m³），乘积小，单位热阻的价格低，是经济的绝热材料。

（2）绝热材料密度不大于300kg/m³。纤维类绝热材料的渣球含量，矿渣棉小于10%；岩棉小于6%；玻璃棉小于0.4%，对纤维类绝热材料应选择最佳密度。

（3）硬质绝热材料的抗压强度不小于392kpa。一般绝热材料制品，应能承受自重，当地最大风荷载，冰雪荷载，表面受到碰撞或轻微敲打，不产生残余变形。

（4）绝热材料的允许使用温度应高于正常操作时的生产介质最高温度，保证在安全使用温度范围。

（5）绝热材料的膨胀性、防潮性、耐燃型，均要符合使用要求。

（6）绝热材料具有化学稳定性，对金属无腐蚀作用。

（7）保冷材料在理化性能满足生产工艺过程要求的前提下，优先选用导热系数小，密度小，吸水和吸湿率低的材料制品。

（8）按选用保冷材料特征，采用相适应的粘结剂、密封剂配套使用。

（9）绝热的防潮层材料，选用防水、防潮力强，吸水率不大于1%。使用温度范围大，耐火度、软化温度不低于65℃，稳定性和密封性好，在常温下使用方便。

（10）绝热的保护层材料，选用防水、防潮、化学稳定性和不燃性好，应有不开裂、不易老化、强度高的特征。

1992年，美国学者Hunt A J等在国际材料工程大会上提出了超级绝热材料的概念。