保温材料发展背景

2023-06-14 07:20:32    2831次浏览

保温材料一般是指热系数小于或等于0.12的材料。保温材料发展很快，在工业和建筑中采用良好的保温技术与材料，往往可以起到事半功倍的效果。建筑中每使用一吨矿物棉绝热制品，一年可节约一吨石油。

传统的保温隔热材料是以提高气相空隙率，降低导热系数和传导系数为主。纤维类保温材料在使用环境中要使对流传热和辐射传热升高，必须要有较厚的覆层；而型材类无机保温材料要进行拼装施工，存在接缝多、有损美观、防水性差、使用寿命短等缺陷。为此，人们一直在寻求与研究一种能大大提高保温材料隔热反射性能的新型材料。

上世纪90年代，美国国家航空航天局(NASA)的科研人员为解决航天飞行器传热控制问题而研发采用的一种新型太空绝热反射瓷层(Therma-Cover)，该材料是由一些悬浮于惰性乳胶中的微小陶瓷颗粒构成的，它具有高反射率、高辐射率、低导热系数、低蓄热系数等热工性能，具有的隔热反射功能。这种高科技材料在国外由航天领域推广应用到民，用于建筑和工业设施中，并已出口到我国，用于一些大型工业设施中。但美中不足的是，该材料20美元/kg的昂贵售价实在令国内许多行业望物兴叹，难以承受。由此，国内悄然掀起一股研发隔热保温新材料的热潮，且已率先在国内同行中研制成功具有、薄层、隔热节能、装饰防水于一体的新型太空反射绝热涂料。该涂料选用了具有优异耐热、耐候性、耐腐蚀和防水性能的硅丙乳液和水性氟碳乳液为成膜物质，采用被誉为空间时代材料的极细中空陶瓷颗粒为填料，由中空陶粒多组合排列制得的涂膜构成的，它对400~1800nm范围的可见光和近红外区的太阳热进行高反射，同时在涂膜中引入导热系数极低的空气微孔层来隔绝热能的传递。这样通过强化反射太阳热和对流传递的显著阻抗性，能有效地降低辐射传热和对流传热，从而降低物体表面的热平衡温度，可使屋面温度降低20℃，室内温度降低5~10℃。产品绝热等级达到R-33.3, 热反射率为89%，导热系数为0.030W/m.K。

建筑物隔热保温是节约能源、改善居住环境和使用功能的一个重要方面。建筑能耗在人类整个能源消耗中所占比例一般在30-40%，绝大部分是采暖和空调的能耗，故建筑节能意义重大。而且由于该隔热保温涂料以水为稀释介质，不含挥发性有机溶剂，对人体及环境无危害；其生产成本仅约为国外同类产品的1/5，而它作为一种新型隔热保温涂料，有着良好的经济效益、节能环保、隔热效果和施工简便等优点而越来越受到人们的关注与青睐。且这种太空绝热反射涂料正经历着一场由工业隔热保温向建筑隔热保温为主的方向转变，由厚层向薄层隔热保温的技术转变，这也是今后隔热保温材料主要的发展方向之一。太空反射绝热涂料通过应用陶瓷球型颗粒中空材料在涂层中形成的真空腔体层，构筑有效的热屏障，不仅自身热阻大，导热系数低，而且热反射率高，减少建筑物对太阳辐射热的吸收，降低被覆表面和内部空间温度，因此它被行家一致公认为有发展前景的节能材料之一。

当今，全球保温隔热材料正朝着、节能、薄层、隔热、防水外护一体化方向发展，在发展新型保温隔热材料及符合结构保温节能技术同时，更强调有针对性使用保温绝热材料，按标准规范设计及施工，努力提高保温效率及降低成本。国内外纷纷展开薄层隔热保温涂料的研究，美国已有多家公司生产这种绝热瓷层涂料，如美国的SPM Thermo-Shield、Thermal Protective Systems推出的Ceramic-Cover、J.H.International的Therma-Cover等产品。这种太空绝热瓷层是根据美国航空和航天宇宙航行局NASA控制航天飞机热传导的工作原理研制而成的，适用于高压喷涂、无污染，具有良好的抗热辐射、薄层隔热、防水防腐蚀等性能。该材料已转向一般工业及民用隔热保温。而国内也有多家企业在研发该类材料，如薄层隔热反射涂料、太阳热反射隔热涂料、水性反射隔热涂料、隔热防晒涂料、陶瓷绝热涂料等等。主要是采用耐候性好、耐水性强、耐老化性强、有较强粘结力和弹性的、且能与保温填料、反射填料相溶性好的成膜材料，选择质轻中空、耐高温、热阻大、并具有良好反射性和辐射性的填料，折光系数高、表面光洁度高、热反射率及辐射率高的超细粉料适合作为反射填料，与成膜基料一起构成低辐射传热层，可有效隔断热量的传递。这种薄层隔热反射涂料与多孔材料复合使用可用于建筑物、车船、石化油罐设备、粮库、冷库、集装箱、管道等不同场所涂装。