[发明专利]复合型柔性保温材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及保温材料，具体涉及以天然橡胶、植物纤维、粘土等为原料的环境友好的复合型柔性保温材料及其制备方法，以及其在制备柔性保温板、柔性保温管、柔性保温套等保温制品中的应用。

背景技术

我国已成为能源消耗大国，但能源利用率低问题却没有解决。目前，我国能源利用率只有30％，能源消耗系数比发达国家高4-8倍，我国建材及建筑的能耗占能源总消耗的47.3％，建筑单位面积采暖能耗是国际上气候条件相近发达国家的2-3倍，加上其它电力、化工、石油、冶金、轻纺、交通等部门的热工设备和管道、空调等方面的消耗，数量巨大。国家《节能中长期专项规划》规定了“十一五”期间新建筑执行节能标准，将对现有建筑实行节能改造。

保温材料是一种减缓由传导、对流、辐射产生热流速率的材料或复合材料。使用保温材料有如下优点：(1)可大量节约能源花费，减小机械设备(空调、暖气)规模，节约设备花费。(2)减少设备排放污染气体量，减少对环境的影响。(3)减小室内温度波动及外界噪音，保持室温平稳舒适，。(4)延长仪器设备及建筑物、管道等物件的使用寿命，有助隔热和阻燃，减少人员伤亡和财物损失。统计数据表明，建筑中每使用一吨绝热制品每年可节约一吨石油。

目前国内外大量使用以下几种保温材料：

(1)膨胀珍珠岩及制品：以膨胀珍珠岩为骨料制备的产品，发展速度较快，价格和施工性能上有优势，在建筑和工业保温材料中占较大比重。

(2)复合硅酸盐保温材料：采用火山灰玻璃、珍珠岩等矿物和轻质非金属材料复合制成，具有可塑性强、导热系数低、容重轻、粘接性强、施工方便、不污染环境等特点。

(3)酚醛树脂泡沫保温材料：具有热导率低、力学性能好、尺寸稳定性好、吸水率低、耐热性好、电绝缘性优良、难燃等优点，尤其适合特殊场合作隔热保温材料或其他功能性材料，耐热优于聚氨酯发泡材料。

(4)聚苯乙烯泡沫保温材料：由聚苯乙烯经发泡制成。具有密度范围宽、价格低、保温隔热性优良、吸水性较小、蒸气渗透性低等优点，是外墙及饰面系统首选绝热材料。

(5)硬质聚氨酯泡沫保温材料：应用于建筑物屋顶、地面，节能效果显著。

(6)丁腈橡胶与聚氯乙烯共发泡材料，主要应用于管道保温与隔热。

(7)纳米孔硅保温材料：其组成材料的大部分气孔尺寸小于50nm，价格高，应用尚不普遍。

从目前国内外保温材料工业的现有产品来看，无论在产品构成、生产工艺和产品质量上，还是在应用技术和应用领域等方面都还存在着明显的不足，远远满足不了社会发展的需要，存在主要问题有如下几方面：

(1)珍珠岩、岩棉、硅酸钙类保温材料吸水率高，含水后失去绝热保温作用，且会腐蚀管道；现场操作困难，粉末与纤维会污染身体及衣物。

(2)聚苯乙烯保温材料在高温下易软化变形，安全使用温度为70℃，最高使用温度为90℃，防火性能差，不能用于防火要求较高部位。

(3)聚氨酯泡沫保温材料隔热性能优良，但使用发泡剂氟利昂，会破坏臭氧层和引起温室效应，同时，聚氨酯保温材料价格昂贵，是其它橡塑保温材料的2-3倍；其管道接头材料由挥发性化学原料配制，属有毒作业，会严重伤害作业人员身体健康；施工工艺复杂，作业难度大，工程费用高。

此外，硅酸钙纤维保温材料在含湿状态下存在腐蚀性氧化钙，且不宜在低温环境使用；泡沫玻璃保温材料对热冲击敏感，不宜用于温度急剧变化状态。聚氨酯、聚苯乙烯、丁腈橡胶与聚氯乙烯等泡沫保温材料均不宜用于高温，且易燃、易收缩、燃烧会产生毒气，又都以石油为原料生产，原料利用、生产过程以及废弃产品都对环境造成极为不利影响，不符合可持续发展。

同时，这些保温材料普遍存在抗压、抗拉强度不够、容易破碎、热传导率大、抗老化性能差或有飞絮刺鼻、施工、安装不便等。

以石化产品为原料的合成材料将面临石化资源枯竭而衰退，积极寻求及利用可再生资源，开发环境友好、容重小、绝热性能良好、污染小、使用寿命长的新型高性能绝热保温材料，是节约能源与资源的最有效途径。

因此，充分利用光、热、土地等相对无限资源性生产的天然橡胶开发研制各种新型材料及制品更凸现其现实意义。此外，天然橡胶具有高弹性、低生热、高耐磨性、绝缘性、气密性和耐曲折性能等优异性能，其加工也属低能耗、低环境污染的环保型生产。而且，通过对天然橡胶的改性，可产生一系列可替代合成橡胶的产品。因此，它被广泛应用于许多工业领域和行业，并且进入千家万户。