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2019
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保温材料
研发背景：
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，具有卓越的隔热反射功能。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高效、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，可使屋面温度最高降低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。
发展趋势：
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高效节能材料之一。
当今，全球保温隔热材料正朝着高效、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。
特点：
保温材料工业设备和管道的保温，采用绝热措施和材料气凝胶最早应用于美国国家航天局研制的太空服隔热衬里上。具有导热系数低、密度小、柔韧性高、防火防水等特性。其常温导热系数0.018W/(K·m)且绝对防水，保温性能是传统材料3~8倍。 [1-2]
隔热衬里上具有导热系数低、密度小、柔韧性高、防火防水等特性。
重量轻，一般10－96kg/m3，20kg/m3以下为毡，24－48kg/m3为中硬板，48－96kg/m3为硬板，其中48kg/m³可做天花板，软化点为500°C左右，保温300°C，美国用量较大，k=0.9。
硅酸钙绝热制品国内70年代研制成功，具有抗压强度高，导热系数小，施工方便，可反复使用的特点，在电力系统应用较为广泛。
国内大部分普遍为小作坊式生产，之后相继从美国引进四条生产线，工艺技术先进，速溶速甩成纤、干法针刺毡，质量稳定，可耐温800－1250°C。
特点：酸度导数2.0以上，耐高温，一般化工管道1000°C多，必须用这种材料。溶温在2000°C左右。
主要产品为聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料，但建筑领域应用存在问题。多用于钢丝网夹芯板材，彩色钢板复合夹心板材，虽然有一定限制，但发展较快，随着建筑防火对材料要求越来越严格，对该材料应用提出了新课题。
保温材料可收集多余热量，适时平稳释放，梯度变化小，有效降低损耗量，室温可趋、冬季保温均可起到平衡作用。在新楼装饰和旧楼改造中，克服墙面裂缝、结露、发霉、起皮等先天不足弊病；而且安全可靠与基底整体粘结，随意性好，无空腔，避免负风压撕裂和脱落。有效克服板材拼接后边肋、阳角外翘变形面砖脱落等问题。材料中有机物与主墙基底存在的游离酸反应形成化合物，渗入主墙微孔隙中，形成共同体，确保干态粘结性，并改善湿态粘结保值率，具有极好粘结性。选用漂珠、水镁石纤维(管状纤维)等原材料，其结构中形成封闭的憎水性微孔隙空腔结构，作为相变材料载体，可确保相变材料长期实用性。
主要分类：
按材料成份分类
1、有机隔热保温材料
2、无机隔热保温材料
3、金属类隔热保温材料
按材料形状分类
1、松散隔热保温材料
2、板状隔热保温材料
3、整体保温隔热材料
按材料成份分类
有机材料
1、有机类保温材料主要有聚氨酯泡沫、聚苯板、酚醛泡沫等。
2、有机保温材料具有重量轻、可加工性好、致密性高、保温隔热效果好，但缺点是：不耐老化、变形系数大、稳定性差、安全性差、易燃烧、生态环保性很差、施工难度大、工程成本较高，其资源有限，且难以循环再利用。
3、传统的聚苯板、无机保温板具有的优异保温效果，在中国的墙体保温材料市场中广泛使用，但是不具备安全的防火性能，尤其是燃烧时产生毒气，其实此类材料的使用在发达国家早已经被限制在极小的应用领域。中国建筑物因大面积使用聚苯板保温材料所引发的火灾事故频发，造成了巨大的经济损失和人身伤亡。
4、经济性：综合造价低。
自国务院颁发的《国务院关于加强和改造消费工作的意见》(国发[2011]46号文以后，聚氨酯(简称PU)保温材料在国内建筑市场上出现了上升势头。而公安部消防局2012年第350号公布，正式取消执行65号文以来，国内保温材料市场已出现明显变化：A级无机保温材料市场急剧下降，有机保温材料明显上升，PU建筑保温材料产能、产量和市场均出现了空前增长势头。B1级聚氨酯喷涂保温材料、PU无机复合板材和结构阻燃型PU保温材料等将有巨大发展空间。
PU建筑保温材料应不断加强质量稳定，不断提升技术，不断坚持行业自律，使其保持持续、稳定、健康发展势头。本文对我国PU保温材料在建筑节能领域中的应用现状及其发展趋势做一下介绍，供同行参考。
国家和地方2012年颁布的政策为PU建筑保温材料推广应用铺平了道路。
1.65号文为PU保温材料推广应用解除枷锁
2012年12月3日，公安部消防局发布了《关于民用建筑外保温材料消防监督管理有关事项的通知》，即公安部消防局2012年第350公告，决定从即日起不再执行2011年3月14日颁布的65号文。
65号文颁布后，在政策上限制了PU外墙保温材料在建筑节能市场上的应用，对PU建筑保温材料推广极为不利。65号文终止执行表明，对建筑外墙保温必须使用防火级别达到A级材料的规定正式予以撤销。350号文则意味着从防火安全政策层面上，明确了PU外墙保温材料未来允许用于建筑外墙保温系统，从而给PU保温材料迎来了来之不易的发展契机。
2012年3月3日，北京市公安局、北京市住房和城乡建委、北京市规划委联合颁布了关于加强老旧小区综合改造工程外保温材料使用与消防安全管理工作的通知。
该文件中对加强建筑外保温材料的使用管理要求规定，对北京市老旧小区综合改造的建筑外保温工程中，应采用燃烧性能为A级的保温材料以及燃烧性能为“复合A级的热固性保温材料”。根据该文件规定，对于北京市既有建筑改造项目，可允许使用A级和复合A级热固性保温材料。
“A级复合热固性材料”的防火阻燃性能等效于A级无机阻燃材料。按此规定，复合热塑性材料即使达到了阻燃A级也不能使用。此规定是吸取了我国发生的几次重大火灾的深刻教训。
无机材料
1、无机保温材料主要集中在气凝胶毡、玻璃棉、岩棉、膨胀珍珠岩、微纳隔热、发泡水泥，无机活性墙体保温材料等具有一定保温效果的材料，能够达到A级防火。
2、岩棉的生产对人体有害，工人还会不愿施工的情况出现，而且岩棉建厂的周期长，从建厂到可生产大约需要2年的时间。国内市场岩棉的供应量也达不到使用的要求。
3、膨胀珍珠岩的重量大，吸水率高。
4、微纳隔热板的保温性能是传统保温材料的3-5倍，常用于高温环境下，但价格较贵。
5、气凝胶毡是建筑A1级无机防火材料，常温导热系数为0.018W/(K·m)，且绝对防水，其保温性能是传统材料3~8倍，可取代玻璃纤维制品、石棉保温毡、硅酸盐制品等不环保、保温性能差的传统柔性材料。
6、2011年3月公安部规定使用A级不燃材料作为保温系统，未来的趋势最多可以放宽到B1级防火材料，无机保温材料的发展前景还是很大。
7、膨胀珍珠岩由于原料来源广泛，生产设施简单，对人体无害，相信在以后可以作为主要的材料使用。
2.保温市场聚氨酯应用情况
硬泡聚氨酯真正在建筑外围护结构中使用应该是在2003年左右开始的。2003年~2005年期间，硬泡聚氨酯都是以喷涂形式应用于建筑物屋面防水保温一体化体系中。这期间EPS和XPS占据着大部分的市场份额，硬泡聚氨酯在建筑外墙保温节能的市场占有率仅有1%左右。
2005年~2007年，硬泡聚氨酯研发出了硬泡聚氨酯复合板，该产品弥补了喷涂硬泡聚氨酯存在的一些如飞沫、表面结皮不平整等小问题。不过，行业内能生产硬泡聚氨酯复合板的企业屈指可数。在行业内仅有的几家企业的推动下，硬泡聚氨酯行业的第一个国标GB50404-2007《硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范》得以成功编制，标准的编制使得聚氨酯在市场推广方面有了长足的发展，许多地区建委敢于接受该产品，并愿意在当地进行推广和使用。至此，硬泡聚氨酯在建筑保温节能领域的市场占有率也提高到了3%左右，且呈逐年递增的趋势。
2008年~2010年，在新建建筑外墙外保温及屋面保温中，由于聚氨酯硬质复合板价格等诸多因素，市场占有率并没能达到预期的份额，大部分的保温材料仍然是聚苯乙烯塑料制品。但在各地国家粮库、鸟巢等国家重大项目的屋面防水保温方面，聚氨酯硬泡喷涂的市场占有率则比较高。
2009年的央视大火，紧接着2010年11月上海胶州路公寓楼发生火灾。然而该公寓楼外保温施工使用的硬泡聚氨酯喷涂材料是使用的易燃聚氨酯的劣质产品。这凸显出行业内企业责任心丧失、混乱无序、竞争机制不完善、低价以次充好的现象，且形势非常严峻，这次大火对聚氨酯的影响非常大。
央视大火之后，公安部和住房和城乡建设部共同印发了《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》(公通字[2009]46号)的通知，上海大火过后，国务院出台了《国务院关于加强和改进消防工作的意见》(国发[2011]46号)，两次大火的发生，公安消防部门也加大了对新建项目的审图和检验力度，无机材料的使用率越来越高，此刻，我们根据多年时间经验，联合相关专家共同提出了复合A级的概念，将硬泡聚氨酯优质的防火燃烧性能让更多的人知道，并扭转了硬泡聚氨酯在保温行业的局势，成功的拓展硬泡聚氨酯在2012年的保温市场占有情况，达到了10%左右，全国各地硬泡聚氨酯的使用率都呈现快速增长趋势。
按材料形状分类
按照保温材料的不同容重、成分、范围、形状和施工方法进行划分类别。
按照不同容重分为：重质400~600kg/m3、轻质150~350kg/m3和超轻质小于150kg/m3三类。
按照不同成分：分为有机和无机两类。
按照适用温度不同范围：可分为高温用（700℃以上）、中温用（100~700℃）和低温用（小于100℃）三类。。
按照不同形状分为：粉末、粒状、纤维状、块状等类，又可分为多孔、矿纤维和金属等。
按照不同施工方法分为：湿抹式、填充式、绑扎式、包裹缠绕式等。
在建筑上应用：
墙体保温
专指用于建筑墙体的一类保温材料，根据使用位置可分为：外墙保温材料，内墙保温材料，屋面保温材料；根据保温材料的内在成分可分为：无机保温材料和有机保温材料。
外墙保温
外墙保温：1、硅酸盐保温材料 2、陶瓷保温材料 3、胶粉聚苯颗粒4、钢丝网采水泥泡沫板（舒乐板） 5、挤塑板XPS 6、硬泡聚氨酯现场喷涂、硬泡聚氨酯保温板 7、发泡水泥板8、A级无机防火保温砂浆
屋面材料：1、陶瓷保温板 2、xps挤塑板 3、EPS泡沫板4、珍珠岩及珍珠岩砖 5、蛭石及蛭石砖6、发泡水泥热力、空调材料：酚醛树脂、聚氨酯防水保温一体化、橡塑海绵、聚乙烯、聚苯乙烯泡沫、玻璃棉、岩棉钢构材料：聚苯乙烯、挤塑板、聚氨酯板，玻璃棉卷毡等。
倒置式
倒置式屋面就是：将憎水性保温材料设置在防水层上的屋面。其优点在于：
1、 构造简化，避免浪费；
2、 不必设置屋面排汽系统；
3、 防水层受到保护，避免热应力、紫外线以及其他因素对防水层的破坏；
4、 出色的抗湿性能使其具有长期稳定的保温隔热性能与抗压强度；
5、 能保持长久的保温隔热功能，持久性与建筑物的寿命等同；
6、 憎水性保温材料可以用电热丝或其他常规工具切割加工，施工快捷简便；
7、 日后屋面检修不损材料，方便简单；
8、 采用了高效保温材料，符合建筑节能技术发展方向。
浆体保温
浆体保温材料主要用于外墙内保温，也可用于隔墙和分户墙的保温隔热，如性能允许还可用于外墙外保温。浆体材料有二种类型，一种是以胶凝材料为主的固化型，一种是以水分蒸发为主的干燥型。其主要成分是由海泡石（聚苯粒）、矿物纤维、硅酸盐为主的的多种材料，经过一定的生产工艺复合而成的轻质保温材料。它的产品有粉状和膏状（浆体状）两种类型，但使用时均以浆体抹在基层上。使用时注意以下检测数据：
（一） 用于内保温和隔墙：导热系数、表观密度、体积收缩率、粘结强度、软化系数、石棉含量、水蒸气透湿系数、吸水率、氧指数等。
（二） 用于外保温应考率材料的导热系数、表观密度、体积收缩率、粘结强度、憎水率、石棉含量、软化系数、吸水率、防火性能等，同时还应考率系统的保温隔热性。
无论是板材保温隔热材料还是浆体保温隔热材料各有其特点，只要适应其特点，才能最大限度的发挥其优势，对建筑节能起到事半功倍的作用。
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