國內(nèi)外保溫隔熱材料的研究現(xiàn)狀
隨著工業(yè)化進程的推進和節(jié)約能源理念的深入人心，絕熱材料得到了迅猛發(fā)展。過去單一的保溫材料已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段的使用現(xiàn)狀，于是更多復合型、環(huán)保性保溫材料逐漸受到市場的關(guān)注和開發(fā)利用。目前使用的保溫材料有以下幾種。
（1）YT無機活性墻體保溫材料
YT無機墻體保溫隔熱材料是以天然優(yōu)質(zhì)耐高溫輕質(zhì)材料為骨料，天然植物蛋白纖維，優(yōu)化組合多種無機改性材料和固化材料，經(jīng)過工廠化生產(chǎn)配制，真正給客戶提供一個單組分的、完整的產(chǎn)品并具有保溫、隔熱、防火、抗水、輕質(zhì)、隔音、抗開裂、抗空鼓、抗脫落、使用壽命同墻體等各種性能融為一體的A級不燃綠色環(huán)保墻體保溫隔熱節(jié)能材料，冬季可提高室內(nèi)溫度6-10℃，夏季可降低室內(nèi)溫度6-8℃。滿足國家50%-65% 的節(jié)能要求。
銀通A級不燃YT無機活性墻體隔熱保溫綠色節(jié)能系統(tǒng)屬無網(wǎng)隔熱保溫系統(tǒng)，銀通YT A級不燃綠色節(jié)能產(chǎn)品直接用于各類基層墻體，不需加設(shè)網(wǎng)格布及錨栓（不會產(chǎn)生熱橋）、不需做抗裂砂漿等材料和工序，并在保溫層上直接做涂料飾面和面磚飾面，達到粘結(jié)牢固、不開裂、不滲水、使用壽命與墻體*的起保溫隔熱節(jié)能和裝飾作用的構(gòu)造系統(tǒng)。
（2）礦渣棉及其制品
礦渣棉是以工業(yè)廢料高爐礦渣為主要原料，輔加適量的熔劑型材料，熔化后用高速離心法或噴吹法制成的一種具有保溫、隔熱、吸聲、防震等多功能的無機纖維材料。表觀密度為114～130kg/m3,導熱系數(shù)為0.044～0.046W/(m·k)，zui高使用溫度600℃
特點是：質(zhì)量輕、導熱系數(shù)低、不燃、防蛀、耐化學腐蝕、吸音性好且價格低廉；但是其吸水性大、彈性小、可作填充用。目前國內(nèi)礦渣棉生產(chǎn)能力達3000噸/年的就有80家，生產(chǎn)企業(yè)有180家左右，設(shè)計能力55萬噸。
（3）巖石棉及其制品
巖石棉是以火山玄武巖為主要原料，外加一定數(shù)量的石灰石或少量螢石，經(jīng)1450℃以上高溫熔化，用蒸汽或壓縮空氣噴吹，或用多級離心機離心加壓而制成的一種人工無機短纖維。表觀密度為80～110kg/m3，導熱系數(shù)為0.041～0.050W/(m·k)，纖維長2～15cm，直徑4～10μm，渣球含量(0.5mm渣球)5%～10%，吸濕率≤1%，使用溫度700℃。其特點是：輕質(zhì)、保溫、吸音、防震、耐熱、耐腐蝕、不燃，制品為中性，對任何材料均無腐蝕性、化學穩(wěn)定性好，能將聲能轉(zhuǎn)變成熱能，可重復使用且在使用期內(nèi)體積穩(wěn)定，是一種良好的絕熱建筑材料。
（4）玻璃棉及其制品
玻璃棉及制品是繼巖棉之后，出現(xiàn)的一種容重輕、絕熱性能好的隔熱保溫材料，它是由大量相互交錯的玻璃纖維構(gòu)成多孔結(jié)構(gòu)，具有較好的保溫和吸音性，重量輕(一般為10～96kg/m3)，軟化點為500℃左右，化學穩(wěn)定性高、不燃燒、不腐朽、吸濕性小[32]
無機松散粒狀保溫材料
（1）膨脹蛭石及其絕熱制品
膨脹蛭石是由蛭石經(jīng)烘干、破碎、篩選、焙燒(900～1000℃)、膨脹而成。其層狀碎片內(nèi)部具有無數(shù)細小的薄層孔隙，充滿空氣，故表觀密度極輕，導熱系數(shù)為0.046～0.070W/(m·k)，zui高使用溫度為1000～1100℃，可松散鋪設(shè)與夾壁、樓板、屋面等作圍護結(jié)構(gòu)保溫、隔熱、吸聲之用，但由于此材料吸水率較高，需鋪設(shè)防潮層，以免影響保溫吸聲效果。目前主要制品有水泥膨脹蛭石制品、水玻璃膨脹蛭石制品等[33]。
（2）膨脹珍珠巖及其絕熱制品
膨脹珍珠巖簡稱珍珠巖粉，是以珍珠巖、黑曜巖或松脂巖為原料，經(jīng)破碎、篩分、預熱在高溫(1260℃)中懸浮瞬間焙燒，體積驟然膨脹而成。色白或灰白，顆粒結(jié)構(gòu)呈蜂窩泡沫狀，是一種高效能保溫絕熱材料。表觀密度40～300kg/m3，常溫下導熱系數(shù)
0.021～0.041W/(m·k)，高溫導熱系數(shù)0.058～0.175W/(m·k)，常壓下溫度為25～196℃時，導熱系數(shù)0.028～0.038W/(m·k)，安全使用溫度為800℃。主要制品有水泥膨脹珍珠巖制品、水玻璃膨脹珍珠巖制品等。它在建筑和工業(yè)保溫材料中占有較大的比重，約為保溫材料的44%[33]。
無機多孔性保溫材料
（1）加氣混凝土
加氣混凝土是用含鈣材料(水泥、石灰)，含硅材料(石英砂、粉煤灰等)和發(fā)泡劑作為原料，經(jīng)磨細、配料、攪拌、澆注、成型、切割和蒸汽養(yǎng)護等工序生產(chǎn)制成的一種多孔結(jié)構(gòu)保溫材料。生產(chǎn)上常用鋁粉作發(fā)氣劑，與氫氧化鈣發(fā)生化學反應(yīng)放出氫氣，形成氣泡，而料漿在蒸汽養(yǎng)護下，含鈣材料與含硅材料也會發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生水化硅酸鈣，使胚體具有強度，因此加氣混凝土具有*的物理、化學和力學性能。材料表觀密度為400～700kg/m3，導熱系數(shù)為0.08～0.14W/(m·k)，抗壓強度大于0.392MPa，zui高使用溫度小于600℃，常用于圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱[33,34]。
（2）泡沫玻璃
碎玻璃和發(fā)泡劑1:2配料，經(jīng)粉磨、混合、裝抹、燒成(800℃左右)，zui后形成大量封閉、不相連通的氣泡，氣泡直徑0.1至3～5mm。表觀密度150～600kg/m3，導熱系數(shù)0.05～0.11W/(m·k)，抗壓強度0.784～14.700MPa，zui高使用溫度500℃，為高級保溫隔熱材料，可砌筑墻體，常用于冷藏庫隔熱。
生產(chǎn)中泡沫玻璃的原料除了只采用單一碎玻璃外，還可以加入工業(yè)廢料，如爐渣、
粉煤灰或天然礦物如火山灰、云母、浮石、珍珠巖等。采用的發(fā)泡劑有碳酸鹽、硫酸鹽、炭系列、氫氧化物等。泡沫穩(wěn)定劑采用磷酸鹽、醋酸鹽等。與其它保溫材料相比，泡沫玻璃的水汽滲透性為0，具有*封閉的氣泡結(jié)構(gòu)，是*具有*防水效果的輕質(zhì)保溫材料。此外，它不燃燒，線膨脹系數(shù)與水泥砂漿，鋼筋混凝土和其它無機建材相近，可互相結(jié)合而不開裂，抗壓強度達到0.70MPa，化學穩(wěn)定性好且安全環(huán)保[35]。
3.5.4有機保溫隔熱材料
有機保溫隔熱材料是用有機原料，如各種樹脂、軟木、木絲、刨花等制成輕質(zhì)板材。由于多孔、吸濕性較大、不耐久、不耐高溫，只能用于低溫絕熱。
（1）泡沫塑料
泡沫塑料是各種樹脂為基料，加入發(fā)泡劑、穩(wěn)定劑、催化劑等經(jīng)加熱發(fā)泡而制成的一種多孔狀的新型輕質(zhì)、保溫、隔熱、吸聲、防震材料。建筑工程中常用的有聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料等。
聚苯乙烯泡沫塑料是由表皮層和中心層構(gòu)成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，表皮層不含氣孔，中心層含大量微細封閉氣孔達98%。這種結(jié)構(gòu)使該材料具有質(zhì)輕、保溫、吸聲、耐低溫性好、吸濕性小等特點，并且有較強恢復變形的能力，可用于屋面、墻面保溫，冷藏室隔熱，常填充在圍護結(jié)構(gòu)中或夾在兩層其他材料中間做成夾芯板。由于該材料的防火性能差，zui高使用溫度僅為90℃，目前許多研究者正致力于水泥聚苯乙烯板和聚苯乙烯保溫砂漿的研究。
硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料是以聚醚樹脂或聚酯樹脂為主要原料，加入一定比例的甲苯二異氰酸酯、水、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑等，經(jīng)混合攪拌、發(fā)泡、加工而成，是一種開放型
泡沫塑料。它具有質(zhì)輕、導熱系數(shù)小及吸聲、吸塵、防震、耐化學腐蝕性好、使用溫度范圍大等特點，但是耐熱性和阻燃性很差是zui大的缺陷，制品有片材、型材、泡沫體等。表觀密度30～65kg/m3，導熱系數(shù)0.035～0.042W/(m·k)，使用溫度為-60～120℃[36]。
（2）有機纖維類保溫板材
有機纖維類板材主要采用木材碎料分離成的木纖維和農(nóng)作物的廢棄物（如稻草、麥
秸、玉米稈、甘蔗渣等）經(jīng)適當處理，制成各種板材加以利用。例如，將木纖維加入酚醛樹脂及石蠟防水劑后，經(jīng)高溫高壓制成，再在內(nèi)層墊上玻璃面。成品具有良好的吸聲隔音，隔熱保暖效果，其表觀密度為900kg/m3，吸水率＜20%，導熱系數(shù)0.093～0.116W/(m·k)，適用于賓館、會議室、車站及各類建筑內(nèi)部平頂及墻板裝修用。
復合型保溫隔熱材料
（1）復合硅酸鹽保溫板
復合硅酸鹽保溫板是一種無機耐候性絕熱制品，以粉煤灰和鋁、鎂、硅等多種天然非金屬氧化物為組合原料，根據(jù)國外聚合物加強混凝土的原理，通過聚合反應(yīng)和復合發(fā)泡反應(yīng)，形成了輕質(zhì)、高強的網(wǎng)狀硬質(zhì)多孔制品。它的理化性能十分*，容重為250kg/m3～300kg/m3，導熱系數(shù)為0.06～0.07W/(m·k)，隔熱保溫效果相當于粘土磚的6倍、是普通水泥混凝土的10倍，強度為0.7～1.3MPa，防火等級高，屬不燃型A級，對室內(nèi)環(huán)境無毒害、無污染。作為建筑屋面及外墻外保溫使用時，不但容重輕、強度高，且絕熱、防水一體化，整潔美觀，具有良好的使用性能[38]。
（2）復合夾芯板
它是由兩種以上不同材料結(jié)合在一起的板材，克服了從單一材料制成的板材因材料本身的局限性而使其受到使用限制的缺點。目前采用的復合夾芯板有混凝土夾芯板、輕型夾芯板、聚氨酯夾芯復合板、聚苯乙烯復合夾芯板等。它們的優(yōu)點是承重材料和輕質(zhì)保溫材料的功能都能得到合理利用。例如，聚氨酯夾芯復合板是以彩色鍍鋅鋼板為面層，以聚氨酯泡沫塑料為芯材制成的金屬夾芯板。其質(zhì)量在15～25kg/m2，導熱系數(shù)0.016～0.02W/(m·k)，抗壓強度0.19～0.23MPa，使用溫度-50～120℃，耐火極限0.5h，芯材密度40kg/m3，夾芯板粘結(jié)強度不小于0.09MPa。主要用作各種工業(yè)與民用建筑的普通墻體、承重墻體材料的屋面板[39,40]。
其他新興保溫隔熱材料
（1）XPS擠塑保溫板
XPS擠塑保溫板具有超高的保溫、防水性能,的高抗壓強度、質(zhì)輕、堅固耐用、性能穩(wěn)定且環(huán)保。作為一種保溫隔熱材料，XPS擠塑保溫板具備出色的保溫隔熱性能，其結(jié)構(gòu)的閉孔率達到99%以上，相對于發(fā)泡聚氨酯80%的閉孔率，優(yōu)勢不言而喻。實踐證明20mm厚的XPS擠塑保溫板，其保溫效果相當于50mm厚發(fā)泡聚苯乙烯，120mm厚水泥珍珠巖。
而且，XPS擠塑保溫板的輕質(zhì)和高強度使之能夠承受各系統(tǒng)地面荷載。不同型號及厚度的XPS板材抗壓強度可達到150～500KPa以上，處理和使用方便。據(jù)有關(guān)資料介紹，XPS擠塑保溫板使用30～40年后，仍能保持優(yōu)異的性能，且不會發(fā)生分解或霉變，沒有有毒物質(zhì)的揮發(fā)，具備良好的耐腐蝕性能。目前市場上出現(xiàn)的金屬膜裝飾保溫板，是美觀易清潔的鋁塑板與保溫隔熱、防水等性能優(yōu)異的XPS擠塑板*結(jié)合的新一代產(chǎn)品，直接應(yīng)用在墻體表層能夠達到裝飾、保溫隔熱、防水防滲漏等效果，是一種性價比很好的新型裝飾板材[41,42]。
（2）硅酸鹽復合絕熱涂料
硅酸鹽復合絕熱涂料是涂裝成一定厚度的涂層，在經(jīng)過充分干燥固化后，具有一定阻擋熱流傳遞能力的涂料，是功能型建筑涂料的一種。其特點是：①保溫性好，導熱系數(shù)為0.05～0.06W/(m·k)（高溫）；②可與基層全面粘結(jié)，整體性能強；③質(zhì)輕、層薄，相對提高了住宅使用面積；④阻燃性、環(huán)保性強。由于它是以無機非金屬材料為主制成，不但具有不燃、阻燃特點，而且材料微孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使其具有很好的適應(yīng)性和自呼吸功能。⑤施工容易，生產(chǎn)工藝簡單且能耗低。但是涂料干燥周期長，施工受季節(jié)和氣候影響大，抗沖擊能力弱，干燥收縮和吸濕率大，對基層處理要求高等缺陷也是目前有待解決的問題。
目前，對絕熱涂料的研究日益增多，由*公司研究開發(fā)的薄層隔熱保溫涂料以液態(tài)方式存在，干燥后的涂層熱阻較大，尤其是反射率高，能夠有較降低熱輻射傳導，能集防水隔熱外護于一體。其使用溫度在-30～180℃范圍內(nèi)，熱導率在常溫下達到0.0474W/(m·k)，反射率0.79，輻射率0.83，耐水性好，可在潮濕或自然環(huán)境中使用，粘結(jié)力強，無污染且施工方便。
保溫隔熱材料的發(fā)展趨勢
近年來，國家鼓勵發(fā)展建筑節(jié)能技術(shù)，新的《民用建筑節(jié)能設(shè)計標準》要求新設(shè)計的采暖居住建筑的保溫性能要比1991年的建筑提高80%。因此有專家分析新型建筑隔熱保溫材料將更加受到重視，各種泡沫塑料將成為發(fā)展的主體。我國建筑節(jié)能目標是：努力實現(xiàn)城鎮(zhèn)建筑夏季室溫低于30℃，采暖區(qū)冬季室溫達到18℃的基本要求。從目前保溫隔熱材料的發(fā)展看出，它們的的共同特點是輕質(zhì)、疏松、呈多孔狀或纖維狀，以其內(nèi)部不流動的空氣來阻隔熱傳導。其中無機材料有不燃、使用溫度寬、耐化學腐蝕性好等特點；有機材料有強度高、吸水率較低、不透水性好等優(yōu)良特點。但是這些保溫材料都還存在著不同程度的缺陷，如硅酸鈣的含濕氣狀態(tài)下，容易存在腐蝕性的氧化鈣，不易在低溫環(huán)境下使用；礦物棉吸濕性大，只能用于不存在水分的高溫環(huán)境下；泡沫塑料不宜用于高溫下，易燃且產(chǎn)生毒氣，耐熱性和阻燃性較差；泡沫玻璃由于對熱沖擊敏感，不宜用于溫度急劇變化的狀態(tài)下等等。
近些年，隨著技術(shù)的發(fā)展,國內(nèi)外對保溫材料的研究正在向輕質(zhì)、多功能、綠色環(huán)保型復合保溫材料發(fā)展。保溫隔熱材料已經(jīng)由傳統(tǒng)的幾種常規(guī)材料演變出幾十種新型高效的材料，在各行各業(yè)中發(fā)揮重要作用。我國每年新建房屋和既有房屋建筑根據(jù)建筑節(jié)能標準，都需要大量的保溫隔熱材料，所以進一步研究具有優(yōu)良保溫隔熱性能的新型建筑材料是很有意義的。本文就是在總結(jié)了建筑保溫材料的應(yīng)用現(xiàn)狀，根據(jù)新材料的發(fā)展趨勢，充分開發(fā)利用絹云母這種豐富的礦產(chǎn)資源，以石膏為膠凝材料進行保溫隔熱材料的研究，力圖采用新的思路，利用礦物本身的結(jié)構(gòu)來發(fā)揮保溫隔熱性能。
