绝热保温新材料瓷化泡沫.docx

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绝热保温新材料瓷化泡沫

绝热保温新材料

瓷化泡沫

材料是人类赖以生存和发展的物质基础。

人类社会的发展历程，即以材料为其主要标志之一。

现代社会，材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。

国家近年来大力提倡和扶持开发应用节能、环保、低耗、安全性能强的新材料，这既是国家经济发展的需要，也是材料发展的主导方向。

我们开发研制出来的新一代保温材料—瓷化泡沫正是这样一种新材料。

瓷化泡沫预期可广泛应用于建筑、冶金、轻工、食品、环保、航空航海、电子以及医学生物等多个领域，是材料史上一次有意义的探索和革命性的发现。

本文将从以下几个方面帮助大家了解和认识这种新材料—瓷化泡沫。

一、瓷化泡沫的相关研究

1.瓷化泡沫结构（外观）

⏹颗粒瓷化泡沫与注塑成型瓷化泡沫

2、瓷化泡沫的结构（电子扫描显微镜图片）

内部结构

壳表面结构

瓷化泡沫是造型类似聚苯乙烯泡沫的多孔陶瓷，每个泡沫微球具特殊结构外壳，微球表面由毛细孔隙和孔洞组成，且不和内面直通，形成一个真空球体。

3、瓷化泡沫的特性

瓷化泡沫微球具封闭的球形外壳，内部为真空状态，有效提高了绝热性，解决了热辐射、热对流的问题；球形壳结构增加了泡沫强度，封闭性很好阻挡了水的渗透；承受温度范围在常温至1300度高温；颗粒外表自熔粘接易加工制成成型板材；丰富的比表面积能和任何有机无机胶融合，在对坚硬度要求高的环境下可上一层补强剂，如陶瓷釉料，二者能很好结合，膨胀系数一致，更好地防止老化；瓷化泡沫微球破碎后粉化，容易分散，不会对环境造成污染。

（1）技术参数:

材料：

≦98%氧化硅

表面硬度：

≦1MPa

耐温℃：

≧1600℃

抗压强度:

≦2MPa

粒径mm：

5-8mm

导热系数:

W/（m.k）≤0.032

颜色：

白色

膨胀系数a1/℃：

4.2×10-6

密度:

≧0.21

绝缘度：

≧1GM

形变系数：

吸水率：

≧0.10﹪

注：

密度0.433-0.18导热系数根据发泡的膨胀大小来确定。

附图：

（2）各项性能对比曲线图

（3）粒径、强度、密度、保温系数之间的关系

4、目前国际国内的研究进展

（1）在陶瓷浆料上加阴阳离子表面活性剂作为泡沫稳定剂。

由于气泡热动不稳定的体系，气液连接面需非常高的界面能，使得它们趋向于发生快速的聚合和气泡的歧化。

该工艺很难获得相对稳定的液态瓷化泡沫浆料。

（2）蛋白发泡法制备泡沫陶瓷。

蛋白发泡法存在一定局限，尤其在泡沫陶瓷粉体固相含量较高或较低时。

固相含量较高，陶瓷浆料粘度高，流变性差，成型后样品的微观结构均匀性较差，同时，由于水分较少，发泡过程受限，导致发泡不充分，样品孔隙率低；固相含量低，则发泡剧烈，样品的开孔率较高，干燥时体积收缩较大，样品易开裂。

（3）目前国内国际的基础设计均采用陶瓷浆料加工，受工艺的局限，市场商品化的泡沫陶瓷以开孔为主，且无法微球化。

对于多孔泡沫陶瓷的应用，也以开孔型为常见，如作为液体、气体过滤用的滤芯材料，消声器等吸声降噪音材料，催化剂载体，固化醇载体等；闭孔陶瓷基本处于前沿科技研究和高端应用状态，可供参考的有价值的文献不多，生产工艺方面的资料基本找不到，实物更是在国内国际市场上难觅踪影。

（4）我们的研发团队克服了工艺难关，生产出来的瓷化泡沫是真正的闭孔真空陶瓷微球，也是目前世界上比表面积最大，密度最低，隔热效果最好的泡沫陶瓷，许多科研和工业上的难题，将在瓷化泡沫微球的应用中得以解决，尤其是军工和航天应用。

同时，由于我们打破了生产工艺瓶颈，大大降低了生产成本，使得闭孔瓷化泡沫可以在民用建设上广泛使用。

1.目前的保温材料对比

真空瓷化泡沫

多孔陶瓷

闭孔陶瓷

名称

材料

保温系数

加工

耐温℃

防火等级

优缺点

真空

瓷化泡沫

氧化硅

简单注塑成型

1300

A

成型简单，可加工成板材或者异形结构，安装方便。

聚苯乙烯

泡沫

聚苯乙烯

简单注塑成型

80

C

成本低加工简单，容易污染环境，不防火，易燃，低温或常温保温效果是目前最好的。

主要看泡沫的密度,有18~50Kg/方的.

橡胶

泡沫

橡胶

简单注塑成型

100

B

不防火，易燃，价格便宜，柔韧性最好。

多孔

陶瓷泡沫

陶瓷

煅烧

1300

A

贯通孔洞不具有保温效果，类似海绵，其结构决定了不具有保温效果，一般用于过滤，少数用于窑炉保温专。

闭孔

陶瓷泡沫

陶瓷

填充可挥发物

1300

A

导热系数大，重，不适合做保温材料，最广泛的应用窑炉保温砖。

石棉

岩棉

氧化硅

硅酸铝

熔丝

1000

A

有害，易吸水，不适合低温环境下保温，易老化塌陷，失去保温效果，但是在目前高温保温广泛使用是因为其价格低廉。

复合

气凝胶毡

无机有机复合氧化硅

复合剂粘接

500

A

密度大，易吸水，高温下容易分化

发泡

水泥

硅酸盐

水泥加有机发泡剂

900

贯通的孔洞，易吸水，保温效果差。

二、瓷化泡沫的应用

（一）市场现有保温材料概况分析

保温材料的性能指标如下：

导热系数、密度、吸水率、透湿系数，吸声系数，化学性能，耐老化度、尺寸稳定性等。

按照这个标准，目前市场上的保温材料主要有两大类：

有机保温材料和无机保温材料。

1、有机保温材料：

以聚苯乙烯泡沫塑料为主。

优点：

良好的耐水性，绝热性，绝缘性，低吸湿性，较强的抗震性；质轻，坚固，易成型；价格低廉

缺陷：

不防火，只能低温下使用，燃烧时释放的气体造成环境污染；废弃后不能在自然环境中自行降解，被形象地称为“白色污染”，引发新的环境问题。

2、无机保温材料：

主要有石棉，岩棉、水泥泡沫等

石棉优点：

纤维柔软，具绝缘绝热，隔音，耐高温，耐酸碱，耐腐蚀，耐磨

缺陷：

纤维细小，长时间漂浮空中，易被人体吸入，且在肺部逐渐沉积，导致肺部组织纤维化（多数国家，尤其是发达国家都倾向逐渐减用甚至禁用石棉）；用于内保温时需设隔汽层，避免结露；不防水，虽然有些产品经过疏水处理，使用中可能结露，出现天花板滴水，墙面渗水发霉等现象，影响使用功能和观感，易老化。

发泡水泥：

贯通的孔保温效果差，易吸水，密度大。

3、现有保温材料市场分布

4、瓷化泡沫作为保温材料的优势

填补了世界耐火保温材料的空白，兼具普通聚苯乙烯泡沫的保温性和轻质性，又具石棉的高耐温性，热传导率低，吸水性小，电绝缘性能好，隔音防潮，成型工艺简单

（二）泡沫陶瓷的广泛应用

建筑建筑的品质很大程度上取决于材料。

从远古的穴居到草房木屋石屋，再到钢筋水泥的建筑，随着人类文明的进步，人们总是在追求着更为舒适的居所环境，更恒温、更安静、更美观。

尤其到了今天，发达畅通的互联网和快捷方便的物流逐渐改变了人们的生活方式，我们可以足不出户地工作、学习和生活，这使得我们对建筑品质的要求越来越高。

瓷化泡沫作为一种新型的材料，可以很好地满足人们对建筑品质的期待。

瓷化泡沫浇筑

瓷化泡沫建筑材料有如下特点：

1、框架结构的建筑可以使用瓷化泡沫成型板材整体安装，四面全瓷化泡沫墙体，拼装施工，层数可更高，房屋建造实现工厂化生产，水.电.管.直接预埋墙体中，大大节约建筑成本和效率。

2、瓷化泡沫微球混合聚合硅凝胶或者水泥直接用于装修，机场场屋顶、高楼大厦外墙、地面直接喷涂，达到防火保温隔音效果。

3、墙面可以直接施釉装饰，美观大方。

4、注塑成型的瓷化泡沫板材，轻巧坚固，作为大面积房屋的隔断材料，即可很好地承重，替代高成本的砖水泥结构，又能降低高成本的人工费用和承重危险。

5、相对低廉的造价成本（强度相等）

⏹保温系数:

20公分瓷化泡沫=28公分厚混泥土砖+10公分厚石棉

⏹传统建筑成本:

以景德镇地区位例

⏹厚度28公分墙体成本:

200元/平米

（砌墙人工30元/平米粉刷30元/平米砂水泥20元/平米砖50元/平米石棉复合40元/平米施工30元/平米,以长4米高2.8米为例总价格:

2240元）

⏹厚度20公分瓷化泡沫整体墙面:

160元/平米（整体墙面4个边水泥粘接,以长4米高2.8米为例,水泥20元安装费50总价格:

1799元）

⏹真正的价值不是单位成本，而是建筑的整体承重降低了几十倍，同时施工人员的减少降低了管理成本和风险，提高施工速度。

家电以电饭煲为例。

市场上的电饭煲厂家竞争激烈，价格战打得火热，企业若要走出同质化竞争的困境，必须在产品的节能环保上做文章。

陶瓷本身优良的保温性能是很多企业看准的目标，但模具的限制使整块的陶瓷保温层不便于更新换代，且成本较高，成为陶瓷材料进入这个领域的障碍。

瓷化泡沫则有效地解决了这个难题，只需将其与耐高温胶混合便可直接涂刷到电饭煲的隔热层中，减少模具成本，更因其超高的隔热效果，使其取代电饭煲现采用的空气隔热保温方式成为可能。

此外，许多电器，如各类热水器，冰箱，空调等的隔热保温层是异形体，瓷化泡沫均能方便地进行填充，保温隔热的效果也更佳。

防火门强度要求高，在高温环境下不变形。

瓷化泡沫正符合此要求。

事实上，飞机、汽车、火车等保温隔热层目前使用的材料，如石棉、岩棉和泡沫水泥等各有缺陷，瓷化泡沫则无毒无害，保温隔热，隔音防火，阻燃抗爆冲击，又方便填充，是可以预期的替代选择。

军工潜艇电池的保温，舰船发动机的隔热降噪音，超音速导弹的保温隔热，海上漂浮平台，以及航天设备等。

工业管道的保温。

现常采用缠绕石棉绑带的方式，工序繁琐，易老化，维护成本高，还有地铁冷气管道的安全防火，采用瓷化泡沫材料，这些问题均可迎刃而解。

三、瓷化泡沫目前的生产研究状况

球形颗粒成型大规模化生产已经通过，小型板材模具已经解决，板材的大型模具加工尚在设计解决中；目前租借化工厂已通过小试中试，能完成每天一吨的产量；仍在继续开发市场的应用研究，设计对应产品配套的注塑模具；模拟大规模化生产（技术保密要求代工，分包）

四．畅想未来

未来的发张前景巨大不可估量，依托瓷化泡沫，开发出更具有颠覆性的产品出来，彻底改变人类生活结构，比如，胶囊公寓，悬挂式可移动房屋，集中提供水电恒温清新空气以及排污系统，可生产适合现代年轻人需求的胶囊公寓，只要一个狭小的恒温空间，实现年轻一代“空调爹wifi妈的愿望”，随意组合的居住空间，对材料的要求就是放火，防水，防老化，保温节能环保，这种可移动房屋轻易实现任意组合，房屋的形状可任意浇筑成型，传统的方形，球形，等各种异型，多彩的居住房屋构造。

恒温系统使人们摒弃了千年的传统棉被，透气的空气床将诞生，可作为进气的过滤平台，又可躺睡，柔软的气垫床，带来床的变革，随着未来网上订餐的普及，人们再也不需要厨房了，一切都在改变，家庭厨房将退出历史舞台，随着电子显示技术的发展，未来墙面全方位显示，窗户也失去作用，亲近自然，就走入真实的大自然中去，平时的显示将由兴趣爱好去设定，老人在这种环境中也不会感到寂寞与压抑，空间已经不是问题了，传统房屋的空间绝大部分是不被利用的，这就是瓷化泡沫带来的变革，瓷化泡沫材料甚至船舶制造以及人造浮岛最佳选择。

注：

文中瓷化泡沫相关数据均出自于实验室仪器检测数据。