無機保溫材料是當前保溫材料領(lǐng)域研究的熱點。黑曜巖是一種酸性火山玻璃巖,其二氧化硅含量在70%左右,含水量較少(<2%)。黑曜巖具有容重小、耐火度高、化學(xué)穩(wěn)定性強、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸濕性小等優(yōu)點,廣泛用于保溫、隔音材料。本研究以黑曜巖粉末為主要原料,水玻璃和雙氧水分別作為堿激發(fā)劑和發(fā)泡劑。通過將黑曜巖粉末、水玻璃、表面活性劑(十六烷基三甲基溴化銨CTAB)等混合均勻后加入適量雙氧水靜置發(fā)泡,在發(fā)泡 以導(dǎo)熱系數(shù)極低的物質(zhì)氣凝膠為研究對象,使其與膨脹珍珠巖復(fù)合,制成氣凝膠膨脹珍珠巖。對比級配與非級配氣凝膠膨脹珍珠巖膠凝材料的傳熱性能,建立數(shù)值模型模擬氣凝膠膨脹珍珠巖的粒徑級配在傳熱中的作用,推導(dǎo)出氣凝膠膨脹珍珠巖膠凝材料的傳熱規(guī)律。根據(jù)氣凝膠膨脹珍珠巖的特性研制建筑保溫材料,測試這種新型保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)和力學(xué)性能。計算太原地區(qū)氣象參數(shù)下氣凝膠膨脹珍珠巖保溫材料圍護建筑的年制熱制冷能耗值為57.45 kWh/m2,與普通圍護建筑109.90kWh/m2相比,實現(xiàn)能耗的大幅降低。本文研究的具體內(nèi)容如下:(1)使用不同硅源、酸堿催化劑和改性置換劑研制低導(dǎo)熱氣凝膠。對制得二氧化硅氣凝膠進行表征,比較測試結(jié)果,研究硅源種類、酸堿催化劑、凝膠時間、硅源試劑與去離子水的體積比、改性置換液的組成和比例對氣凝膠性能的影響。

市場常用EPS,XPS,聚氨酯硬泡等有機保溫材料,存在著巨大安全隱患,研發(fā)輕質(zhì)高強、防火防水的保溫材料尤為重要.故以?；⒅椤⒍趸铓饽z顆粒、硅藻土等為輕集料,加入無機膠液,拌勻后裝入模具,熱壓制成板.實驗表明,設(shè)計表觀密度為200kg/m3,而實際表觀密度216kg/m3~229kg/m3,分析少量水分被封入玻化微珠內(nèi)部;導(dǎo)熱系數(shù)在0.061W/(m·k)~0.090W/(m·k)之間,大空隙及水分導(dǎo)致其偏高;抗壓強度在0.27MPa~0.49MPa;吸水率約為12%,板材的大量空隙及?；⒅榉忾]不好導(dǎo)致吸水率偏高.

近年來建筑火災(zāi)的頻繁發(fā)生,與建筑墻體保溫層的有機材料不無關(guān)系。因此,高效無機保溫隔熱材料迎來了前所未有的發(fā)展機遇。通過對材質(zhì)、技術(shù)及資源狀況等方面的綜合分析,本論文開展了以膨脹珍珠巖為絕熱材料保溫隔熱板材的研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化以及創(chuàng)新型無機保溫隔熱材料的探索。本文的研究主要圍繞膨脹珍珠巖基水玻璃粘結(jié)劑體系無機保溫隔熱板材的優(yōu)化、膨脹珍珠巖基水泥粘結(jié)劑體系無機保溫隔熱板材的研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化和創(chuàng)新型無機保溫材料—低溫泡沫玻璃的初步探索三個方面展開。通過對水玻璃粘結(jié)劑的改性、膨脹珍珠巖骨料的不同種類、級配、憎水性的改性等方面的研究,與現(xiàn)有的水玻璃膨脹珍珠巖體系無機保溫隔熱板材相比,優(yōu)化后板材的性能得到了很大程度上的改善：力學(xué)強度提高了30%,導(dǎo)熱系數(shù)降低了20%,軟化系數(shù)由40%提高到了70%以上；水泥膨脹珍珠巖體系無機保溫隔熱板材的研發(fā),主要從板材成型工藝、原料配方及養(yǎng)護制度對板材性能的影響等方面著手,研制出了一種容重約為180kg/m3,抗壓強度高于0.8MPa,導(dǎo)熱系數(shù)低于0.06W/(m-K),養(yǎng)護時間少于10h的高性能無機板材,并完成了其相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)化中試；通過膠體化學(xué)工藝得到Na2O-B2..

水泥基無機輕集料保溫板的成型方法和工藝因素是其產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵問題。通過不同成型方式對比和成型過程關(guān)鍵影響因素的研究結(jié)果表明:壓制法成型比澆注法成型更適合制備水泥基無機保溫板,壓制法時采用對向施加壓力比單向施加壓力能取得更好的成型效果;要選用合適強度的膨脹珍珠巖骨料,壓縮比為2.2,水料比在1.0~1.1區(qū)間內(nèi);以無機保溫板為核心的保溫結(jié)構(gòu)一體化板,也可以通過壓制法,采用多次布料,一次成型的方法。 無機輕集料保溫板作為一種新型的無機墻體保溫材料,除了性能需滿足用戶要求外,還需要關(guān)注其在地域氣候環(huán)境下使用時的強度穩(wěn)定性。通過在實驗室模擬長期濕熱環(huán)境,對水泥和水玻璃2種膠結(jié)材料體系的無機保溫板素板的力學(xué)強度穩(wěn)定性進行了比較,并與室外長期放置的試樣進行對比驗證。結(jié)果表明:實驗室100℃水煮2 h模擬試驗?zāi)軌蚍从碂o機保溫板的長期耐濕熱性能;水泥基無機輕集料保溫板在濕熱條件下的強度保留率要高于水玻璃基保溫板;在無機保溫板中添加有機改性劑能提高板材的耐濕熱性能。