导热材料分类与发展趋势

导热材料分类与发展趋势

保温材料分类

绝热保温材料种类繁多，一般可按材质、使用温度、形态和结构来分类。按材质可分为有机绝热材料、无机绝热材料和金属绝热材料三类。热力设备及管道用的保温材料多为无机绝热材料。这类材料具有不腐烂、不燃烧、耐高温等特点。例如：石棉、硅藻土、珍珠岩、玻璃纤维、泡沫玻璃混凝土、硅酸钙等。普冷下的保冷材料多用有机绝热材料，这类材料具有极小的导热系数、耐低温、易燃等特点。例如：聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、氨酯泡沫塑料、软木等。

按形态又可分为多孔状绝热泪盈眶材料、纤维状绝热泪盈眶材料、粉末状绝热和层状绝热材料四种。多孔状绝热材料又叫泡沫绝热材料，具有质量轻、绝热性能好、弹性好、尺寸稳定、耐稳性差等特点。主要有泡沫塑料、泡沫玻璃、泡沫橡胶、硅酸钙、轻质耐火材料等。纤维状绝热材料可按材质分为有机纤维、无机纤维、金属纤维和复合纤维等。在工业上用作绝热泪盈眶材料的主要是无机纤维，目前用得最广的纤维是石棉、岩棉、玻璃棉、硅酸铝陶瓷纤维、晶质氧化铝纤维等。粉末状绝热材料主要有硅藻土、膨胀珍珠岩及其制品。这些材料的原料来源丰富，价格便宜，是建筑和热工设备上应用较广的高效绝热材料。

我国绝热保温材料的发展现状

我国绝热保温材料的生产企业目前已有上千个，产品有十几大类、上百个品种，适应温度范围从-196摄氏度到1000摄氏度，技术、装备水平也有了圈套提高。目前使用的绝热保温材料主要包括以下几种。

泡沫型保温材料主要包括两大类：聚合物发泡型保温材料和泡沫石棉保温材料。聚合物发泡型保温材料具有吸收率小、保温效果稳定、导热系数低、在施工中没有粉尘飞扬、易于施工等优点，正处于推广应用时期。泡沫石棉保温材料也具有密度小、保温性能好和施工方便等特点，推广发展较为稳定，应用效果也较好。但同时也存在一定的缺陷：例如，泡沫棉容易受潮，浸于水中易溶解，弹性恢复系数小，不能接触火焰和在穿墙管部位使用等。

复合硅酸盐保温材料具有可塑性强、导热系数低、耐高温、浆料干燥收缩率小等特点。主要种类有硅酸镁、硅镁铝、稀土复合保温材料等。而近年出现的海泡石保温隔热材料作为复

合硅酸盐保温材料中的佼佼者，由于其良好的保温隔热性能和应用效果，已经引起了建筑界的高度重视，显示出强大的市场竞争力和广阔的市场前景。海泡石保温隔热材料是以特种非金属矿物质——海泡石为主要原料，辅以多种变质矿物原料、添加助剂，采用新工艺经发泡复合面而成。该材料无毒、无味，为灰白色静电无机膏体，干燥成型后为灰白色封闭网状结构物。其显著特点是导热系数小，温度使用范围广，抗老化、耐酸碱，轻质、隔音、阻燃、施工简便、综合造价低等。主要用于常温下建筑屋面、墙面、室内顶棚的保温隔热，以及石油、化工、电力、冶炼、交通、轻工与国防工业等部门的热力设备，管道的保温隔热和烟囱内壁、炉窑外壳的保温（冷）工程。这种保温隔热材料，将以其独特的性能开创保温隔热节能的新局面。

硅酸钙绝热制品保温材料在80年代曾被公认为块状硬质保温材料中最好的一种，其特点是密度小、耐热度高，导热系数低，抗折、抗压强度较高，收缩率小。但进入90年代以来，其推广使用出现了低潮，主要原因是许多厂家采用纸浆纤维。以上做法虽然解决了无石棉问题，但由于纸浆纤维不耐高温，由此影响了保温材料的耐高温性和增加了破碎率。该保温材料在低温材料在低温部位使用时，性能虽不受影响，但并不经济。

纤维质保温材料在80年代初市场上占有圈套的份额,是因为其优异的防火性能和保温性能,主经适用于建筑墙体和屋面的保温.但由于投资大,所以生产厂家不多,限制了它的推广使用,因而现阶段市场占有率较低。

憎水性是保温材料重要发展方向

“憎水性”广义上是指制品抵抗环境中水分对其主要性能产生不良影响的能力。在国际“保温材料憎水性试验方法”的“术语定义”中，规定为反映材料耐水渗透的一个性能指标，已经规定方式、一定流量的水流喷淋后，试样中未透水部分的体积百分率来表示。目前改性有机硅类憎水剂是保温材料较通用的一种高效憎水剂，它的憎水机理是利用有机硅化合物与无机硅酸盐材料之间较强的化学亲和力，来有效的改变硅酸盐材料的表面特性，使之达到憎水效果。它具有稳定性好、成本低、施加工艺简单等特点。例如：纤维类保温材料，如矿岩棉制品，下班棉制品等基本上均不憎水，但经憎水处理后，其憎水率可达到90%甚至更高。普通泡沫石棉不憎水，吸水率极高，但经“气相吸收法”作二次处理后，可以制成弹性憎水泡沫石棉制品，使用效果较普通石棉好得多材料的吸水率是在选用绝热材料时应该考虑的一个重要因素，常温下水的导热系数是空气的确23.1倍。绝热材料吸水后不但会大大降低其绝热泪盈眶性能，而且会加速对金属的腐蚀，是十分有害的。保温材料的空隙结构分为连通型、

封闭型、半封闭型外，其它保温材料不管空隙结构如何，其材质本身吸水，加上连通空隙的毛细管渗透吸水，故整体吸水率均很高。我国目前大多数保温绝热材料均不憎水，吸水率高，这样一来对外护层的防水要求就十严格，增加了外层的费用。

影响保温的因素

一：材料类型

隔热材料（绝热材料）类型不同，导热系数不同。隔热材料的物质构成不同，其物理热性能也就不同；隔热机理存有区别，其导热性能或导热系数也就各有差异。即使对于同一物质构成的隔热材料，内部结构不同，或生产的控制工艺不同，导热系数的差别有时也很大。对于孔隙率较低的固体隔热材料，结晶结构的导热系数最大，微晶体结构的次之，玻璃体结构的最小。但对于孔隙率高的隔热材料，由于气体(空气)对导热系数的影响起主要作用，固体部分无论是晶态结构还是玻璃态结构，对导热系数的影响都不大。

二：工作温度

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。因为温度升高时，材料固体分子的热运动增强，同时材料孔隙中空气的导热和孔壁间的辐射作用也有所增加。但这种影响，在温度为0-50℃范围内并不显著，只有对处于高温或负温下的材料，才要考虑温度的影响。

三：含湿比率

绝大多数的保温绝热材料都具有多孔结构，容易吸湿。材料吸湿受潮后，其导热系数增大。当含湿率大于5%-10%时，导热系数的增大在多孔材料中表现得最为明显。这是由于当材料的孔隙中有了水分(包括水蒸气)后，孔隙中蒸汽的扩散和水分子的运动将起主要传热作用，而水的导热系数比空气的导热系数大20倍左右，故引起其有效导热系数的明显升高。如果孔隙中的水结成了冰，冰的导热系数更大，其结果使材料的导热系数更加增大。所以，非憎水型隔热材料在应用时必须注意防水避潮。

四：孔隙特征

在孔隙率相同的条件下，孔隙尺寸越大，导热系数越大；互相连通型的孔隙比封闭型孔隙的导热系数高，封闭孔隙率越高，则导热系数越低。

五：容重大小

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，所以保温隔热材料往往都具有很高的气孔率，也即具有较小的容重。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。但对于表观密度很小的材料，特别是纤维状材料，当其表观密度低于某一极限值时，导热系数反而会增大，这是由于孔隙率增大时互相连通的孔隙大大增多，从而使对流作用得以加强。因此这类材料存在一个最佳表观密度，