此页面上的内容需要较新版本的 Adobe Flash Player。

获取 Adobe Flash Player

当前位置:主页 > 工程选材 > 建筑材料 >

卡博特气凝胶——建筑节能应用效果简介

时间:2017-07-12 15:26来源:中国建筑装饰材料网 作者:admin 点击:
1.气凝胶 二氧化硅气凝胶是一种新型纳米孔无机防火保温材料,是在保持凝胶骨架结构完整的情况下,将凝胶内溶剂干燥后的产物,是目前最轻、保温性能最好的固体保温材料。 二氧
1.气凝胶

二氧化硅气凝胶是一种新型纳米孔无机防火保温材料,是在保持凝胶骨架结构完整的情况下,将凝胶内溶剂干燥后的产物,是目前最轻、保温性能最好的固体保温材料。

二氧化硅气凝胶具有纳米多孔结构(孔径为1~100μm),低密度(180~250kg/m3),低导热系数[0.013~0.018W/(m·K)],高孔隙率(80%~95%),高比表面积(200~1000m2),在600℃前几乎不发生收缩现象,具有突出的防火性能(温度达1200℃时才会熔化),可应用于航天、军事、冶金、医疗、建筑等领域。

2.气凝胶特点

二氧化硅纳米气凝胶是一种由处于纳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的尺寸为纳米级,并具有极高孔隙率和比表面积,这些结构特点可有效降低热量传播,使固态热传导率仅为均质材料热导率的0.2%左右,限制了空气分子在材料内部的对流,从而抑制了对流传热,并对热辐射形成阻碍效应,显示出了对热辐射的高遮挡效率,纳米气凝胶的导热系数一般低于0.02 W/(m·K),甚至可达到0.013 W/(m·K)。

二氧化硅气凝胶中空气的比例至少占90%以上,空气为热的不良导体,其导热系数约为0.01 W/(m·K),故是最好的热传导隔热材料。在0℃~100℃之间的导热系数只有0.01~0.02 W/(m·K)。

二氧化硅气凝胶纳米级左右的孔隙(通常尺寸低于100μm),导致水蒸气可以透出,但水却无法渗入,从而具有极好的防水性能。

二氧化硅气凝胶由于纳米微珠的粒径接近于红外线的波长,可反射90%以上的红外线热辐射,因此也是很好的自控相变保温材料,由于阻止热量通过各种材质表面,减少二氧化碳的排放,同时自身不含任何对人体有害物质,是非常绿色的保温材料。

二氧化硅气凝胶具有1%~3%的微膨胀性,实现了自身或加入到其他胶凝材料中(如水泥、石膏)不含因收缩造成的裂纹问题。

二氧化硅气凝胶自身组成的纳米硅基材料和在纳米纤维的辅助下呈现网状相互拉伸结构,与空气中的二氧化碳、水分相互反应,在表面形成保护层,从而形成高抗压强度,材料中的羟基可与墙体形成高渗透统一体,其干态粘结力与湿态粘结保值率都有极高的性能值。因此可用在各类建筑的外墙、屋面、分户隔墙、楼梯间、吊顶等需要保温、隔热功能的地方。

3.卡博特气凝胶产品特点

   卡博特公司是一家专门生产特种化学品和高性能材料的全球性公司,其总部位于美国马萨诸塞州波士顿市。卡博特为世界各地的运输、基础设施、环保和服务行业的客户提供广泛的产品应用和解决方案。主要产品有橡胶炭黑、特种炭化学品、活性炭、气相金属氧化物、喷墨色浆、气凝胶、弹性体复合材料、母粒和甲酸铯钻井流体等。生产的产品可增强轮胎、海底管线、保温材料、喷墨打印等产品的性能。

卡博特的气凝胶产品包括 Lumira 品牌气凝胶和Enova品牌气凝胶。相比同类产品,卡博特气凝胶除了具有气凝胶产品固有的低密度、低导热系数、高孔隙率、高比表面积等优势外,还具有三个特点:
(1)生产工艺稳定,产品质量好。气凝胶产品大多采用“超临界”生产工艺,在超临界条件下(高压、高温)需要批量处理可燃熔剂,存在火灾危险性,生产能耗高,使用的母体聚多硅氧烷四乙基原硅酸盐价格昂贵,卡博特采用“次临界”生产工艺,克服“超临界”生产工艺的缺陷,其生产工艺稳定,产品质量好。示意见图1。

(2)连续化生产,生产成本低。由于卡博特采用“次临界”生产工艺,不需要在超临界条件下(高压、高温)批量处理可燃熔剂,生产保持连续化,并降低了生产能耗,降低了生产成本。

(3)产品应用范围广泛。产品可用于工业保温,包括保温涂料、保温毯毡、管道压缩包;建筑保温包括气凝胶玻璃、保温板、真空绝热板、保温砂浆、建筑涂料;特殊应用,包括补强剂、导光剂等。

4.卡博特气凝胶产品应用

卡博特气凝胶制造工厂位于德国法兰克福附近,于 2003 年开始商业化生产,产品被广泛应用于商业建筑和住宅建筑,包括气凝胶采光系统、建筑保温板、保温砂浆、保温涂料,在欧美有较多应用案例。

(1)弗吉尼亚州瑞德福大学Dedmon 运动中心。

Dedmon 中心原来的膜结构屋顶更换为由两层 PTFE 织物夹毯状气凝胶的三明治膜结构,从而达到超高的保温性能。毯状气凝胶的厚度不足 50 mm,但保温性能是原来屋顶的三倍多 ,传热系数为0.47 W/(m2·K),自然光穿透率为 3.5%。完成后的屋顶修整结果以及红外图像测试见图2。在寒冷的冬天晚上,与邻接的传统绝缘屋顶 (B) 和结构与原来竞技场屋顶类似的游泳池两层织物屋顶 (C) 相比较,竞技场屋顶的温度 (A) 明显较低。室外环境温度为-3.3°C,室内温度为 20°C。

(2)法国Souchais Carquefou体育馆。

   体育馆改造采用PC 板和Lumira气凝胶微粒相结合(图3),改造后传热系数值为0.89 W/(m2·K),使光线变成柔和的散射光,并可减少噪音干扰。在成本、热性能、声学性能、视觉舒适和美观之间取得平衡,为建筑设计师和发展商提供一个吸引人的、遵循法国 HQE能源管理和环境影响方案的实用方法(图4)。
 
5.卡博特气凝胶产品推广应用

   卡博特作为化学原材料产品供应商,其气凝胶产品在中国的发展策略是,积极寻求下游产品供应商,建立合作伙伴关系,提供高品质的气凝胶产品,合作开发适用于工业和建筑的保温材料。

[本文作者:沈哲,卡博特(中国)投资有限公司]

(责任编辑:admin)

------分隔线----------------------------