气凝胶材料在墙体保温系统中的应用_程颐

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1、全国中文核心期刊中国科技核心期刊气凝胶材料在墙体保温系统中的应用程颐，成时亮，阮丰乐，辛春华（上海英硕聚合材料股份有限公司，上海201112）摘要：气凝胶材料在建筑节能领域的应用还十分有限，在墙体保温领域的应用更是少见。介绍了气凝胶材料的基本性能，提出了气凝胶在墙体保温应用中的几种可能性以及目前气凝胶材料在墙体保温节能领域应用需要解决的问题。关键词：气凝胶；保温材料；建筑节能；墙体保温中图分类号：TU55+1.3文献标识码：B文章编号：1001－702X（2012）09－0080-04ApplicationofaerogelmaterialinwallinsulationsystemCHEN

2、GYi，CHENGShiliang，RUANFengle，XINChunhua（ShanghaiInsuringPolymerMaterialsCo.Ltd.，Shanghai201112，China）K），甚至达到0.013W/（m·K）。0引言2气凝胶材料的制备气凝胶材料发现于20世纪30年代，是一种保温性能优越的A级防火隔热材料，其导热系数一般在0.013~0.03W/（m·以SiO2气凝胶制备为例，其制备过程需要经过2个化学K），远低于目前市场上已有的用于建筑保温节能领域的无机类反应，前驱体（硅酸甲酯、水玻璃和正硅酸乙酯）在适当催化剂保温材料，如岩棉板、膨胀玻化微珠保温砂浆、泡沫水泥

3、板、泡的作用下的水解反应及部分水解的有机硅发生缩聚反应。沫玻璃等，与以上无机保温材料相比，气凝胶材料更具有性能Si（OR）4+4H2O→Si（OH）4+4HOR（水解）优势。近年来，建筑保温节能领域火灾密集出现，揭示了目前市nSi（OH）4→（SiO2）n+2nH2O（缩聚）场上广泛应用的有机类保温材料的应用缺陷，如膨胀聚苯板以上化学反应的相对速度决定了最终气凝胶形成的状（EPS）、挤塑聚苯板（XPS）等。建筑墙体保温材料防火等级提高态。这2个化学反应对反应环境酸碱度呈相反的响应，过酸的是行业必然的发展趋势，发展和推广低导热系数的A级防火隔环境将抑制缩聚反应，促进水解反应；过碱的环境则相反。

4、因热材料是行业重要任务。气凝胶材料具有较好的保温隔热性能而控制反应环境的pH值及其它工艺条件可以间接地控制凝和防火性能，是传统保温材料理想替代品，具有良好应用前景。胶形成的颗粒大小、粒径分布等。经过水解和缩聚反应形成的凝胶必须经过干燥后才能形1气凝胶材料成具有实用价值的气凝胶材料。因凝胶孔径为纳米级，直接干Kistler在1931年以水玻璃为原料采用超临界干燥方法燥会破坏已经形成的凝胶结构而得到粉末。因此，最初的干燥[1]首次成功地制备了SiO2气凝胶。纯气凝胶是一种由处于纳工艺采用超临界干燥技术，超临界干燥需要高温高压的苛刻条米级范畴的微粒子组成的固体材料，气凝胶中大量细小气孔件，而且因为

5、干燥介质中含有部分可燃物质而过程中存在危险的尺寸处于纳米级，并具有极高孔隙率和比表面积。气凝胶材性。经过科技人员大量的工作，干燥条件已经向常温常压发展，料所具有小粒径、低密度、高比表面积和高气孔率等结构特也出现了多种多样的干燥工艺，如亚临界干燥工艺“、微分”干点，有效降低了热量传播的效率，使固态热传导率仅为均质材燥工艺、常压干燥工艺、传导干燥工艺以及蒸发干燥工艺等。料的0.2%左右，限制了空气分子在材料内部的对流，从而抑纯净气凝胶材料脆性大、强度低，不能直接应用，必须经制了对流传热，并对热辐射形成阻碍效应，显示出了对热辐射过增强处理，以使其力学性能达到一定的指标要求。增强材料[2]的高遮挡效

6、率，导致气凝胶的导热系数一般低于0.02W/（m·一般为纤维增强材料，常用纤维材料有莫来石纤维，硅酸铝[3][4]纤维和玻璃纤维等。这些纤维增强材料一般为在气凝胶溶收稿日期：2011-06-30胶干燥过程之前加入，在干燥过程中纤维增强材料与气凝胶作者简介：陈颐，男，1985年生，山东荷泽人，工程师，主要从事新型材料融合在一起，形成纤维增强气凝胶。另一种增强处理方法建筑保温隔热材料研究。是先制成气凝胶的颗粒或者粉料，再掺入增强纤维和粘结剂，经模压或浇注成型制成复合体。这2种增强处理方法都能够·80·新型建筑材料2012．9程颐，等：气凝胶材料在墙体保温系统中的应用显著地改善气凝胶的脆性，提高其

7、韧性。国内市场上已用于保温材料的气凝胶材料制品包括有毡材、板材、粉体、颗粒等。毡材和板材主要用于工业管道保温和3气凝胶材料在墙体保温领域的应用设备保温等，粉体和颗粒主要用于制备复合材料。表1为目前3.1气凝胶材料在墙体保温中的应用市场上部分气凝胶产品与较常用墙体保温材料的性能对比。表1几种气凝胶材料与常用保温材料的性能比较项目导热系数/[W/（m·K）]燃烧等级（干/堆）密度（/kg/m3）结论气凝胶毡材≤0