上海市土木工程学会：按保温性能介绍各类保温材料，真空绝热板导热系数最低

上海市土木工程学会：按保温性能介绍各类保温材料，真空绝热板导热系数最低

上海市土木工程学会

【导言】：保温材料按其性质分类，一般分为有机材料、无机材料、复合材料等，不同的保温材料性能、价格不同，本文按照材料的保温性能，也就是导热系数的数值依次介绍产品的组成、作用、应用价值、相关厂家。

1、真空绝热板，导热系数0.008W/(m·K)

真空绝热板是采用无机纤维芯材与高阻气性复合膜通过真空封装技术，再覆以专用界面砂浆而成的一种高效保温板材。图片如下：

图1 真空绝热板产品

空气的导热系数约为0.023W/(m·K)，要达到低于空气的导热系数，只有采用真空，因此真空绝热板的导热系数是现有绝热材料中最低的，这是毋庸置疑的。它的最大优点就是保温性能可以超越其他所有类型的绝热材料。但是该板也有缺点，比如大家会提出的真空度难以保持的问题：如果损坏，板的保温性能就会急剧下降；其次施工平整度要求也高，不能随意切割。当然，基本上所有的保温系统都有不同的缺陷，真空绝热板的上述缺陷并不能掩盖其本身超优的导热系数指标和防火性能。这就足以让它超越市面上所有类型的绝热材料了。

虽然真空保温材料起源于国外，但国内企业却是最敢于尝试将此材料运用在外墙保温系统中的。得益于国内一批专业从事真空板研发的保温板生产企业，以及在建筑节能领域的大胆创新和尝试，真空保温板外墙保温系统已成为我国部分地区建筑外墙的重要解决方案之一，甚至在北方的被动式低能耗建筑中也有使用。保温板性能良好，整体保温系统存在一些个别问题，但建筑外墙保温节能的安全问题始终伴随着建筑节能项目，国内还有更多的企业要继续探索创新！

2、气凝胶隔热材料，导热系数0.02W/(m·K)

气凝胶材料被誉为世界上最轻的固体，采用纳米二氧化硅气凝胶为主要材料，经特殊工艺复合而成，具有耐高温、导热系数低、密度小、强度高、绿色环保、防水、不燃等优异性能，还具有优异的隔音、减震性能，是冶金、化工、国防、航空航天等领域不可缺少的高效保温材料。如图所示。

图2 气凝胶概念产品

该产品集保温和防火于一体，是一种不可多得的材料。但即使在欧洲，这种材料也尚未在建筑工程领域得到广泛应用。一方面，这种产品的成本过于昂贵。另一方面，作为经受冷热循环的外保温系统的主要组成部分，这种产品还需要经过更多的考验。目前，国内尚无工程案例证明其用于外墙保温的可靠性。按照我国的国情，气凝胶材料在很长一段时间内仍将停留在实验室产品阶段，应用于外保温工程领域的可能性似乎很小。

3.发泡聚氨酯，导热系数0.024W/(m·K)

在单一有机保温材料中，聚氨酯保温材料的性能最好，按工艺分为现场发泡聚氨酯和工厂预制硬质泡沫聚氨酯板。

现场发泡聚氨酯是以异氰酸酯和多元醇（组合聚醚或聚酯）为主要原料，添加助剂组成的双组份材料，在现场喷涂而成的具有隔热、防水功能的硬质泡沫材料。如图所示。

图 3：聚氨酯泡沫

现场发泡聚氨酯具有非常好的整体性和防水性，所以非常适合用于屋面保温防水、地下室墙面保温防水。用于干挂幕墙保温，施工操作简便，能最大程度防止热桥。硬泡聚氨酯板是衍生产品，由于尺寸稳定性较差，与发泡聚苯板区别不大，有的厂家提供双面砂浆覆盖的复合聚氨酯A级板和检测报告，作为防火保温材料在一段时间内勉强过关。新消防检测标准出台后，这种双面砂浆覆盖的复合保温板，检测不到防火A级。

4、国产挤塑聚苯板，导热系数0.028～0.030W/(m·K)

挤塑聚苯板也是聚苯乙烯板的一种，但生产工艺是挤塑成型。挤塑聚苯板简称XPS板，是以聚苯乙烯树脂或其共聚物为主要成分，加入少量助剂，经加热挤压成型而制成的具有闭孔结构的硬质泡沫塑料制品。样式如图所示。

图4 挤塑聚苯乙烯板

目前，似乎只有中国市场使用挤塑板作为外墙保温薄抹灰的材料。可以说挤塑聚苯板集防水、保温于一体，具有刚性高、抗压性能好、导热系数低等特点，非常适合用于屋面、楼面、地下室墙面保温。但该类板材透气性差、尺寸稳定性差、与无机粘结砂浆粘结性差，用于外墙保温时，经常发生体系脱落、表面开裂等质量事故。由于成本较高，该材料在外保温应用领域并不像发泡聚苯板那样具有优势。

考虑到环保的要求，国外标准规定挤塑板生产要用二氧化碳发泡，但由于国内导热系数标准太严，所以大部分厂家都采用氟利昂发泡。从绿色建材的角度看，这种以破坏臭氧层为代价生产的保温板怎么能造福环境呢？这是中国老一辈专家在制定挤塑板行业标准时犯下的错误。以后随着环保越来越重要，国家一定会推荐使用二氧化碳发泡的挤塑板。当然，这种板的导热系数只有0.035W/(m·K)甚至更高，意味着它不再有现在这么好的排名。

5、无机聚合物保温板，导热系数0.030W/(m·K)

这是目前外墙保温工程领域尚未使用的一种保温材料，据台州厂家介绍，他们从日本引进了生产专利。无机聚合物板是聚氯乙烯树脂包围的坚固碳酸钙膜的集合，具有极其良好的隔热封闭空间。它是一种无机泡沫材料，在火焰下不会燃烧、不会融化，在长期火焰下，一小部分会形成碳化，保持原有形状，是A级防火材料。如图所示：

图5 无机聚合物保温板

6、酚醛板，导热系数0.032W/(m·K)

酚醛板是由苯酚和甲醛的缩聚物（酚醛树脂）与固化剂、发泡剂、表面活性剂、填料等添加剂混合制成的多孔性酚醛泡沫板。国外生产的酚醛板保温性能好，导热系数低于挤塑聚苯乙烯板。日本的夹层保温系统大量使用酚醛板。但目前国内推广力度较小，生产技术相对落后，因此其保温性能比国外产品略差。产品如图所示：

图6 酚醛板

国产酚醛板存在易粉化、力学强度低、性脆、延伸率不足、吸水率大等弱点，用于外墙保温薄抹灰系统时，会出现开裂、饰面脱落等严重质量事故。鉴于此，江苏省还专门出台了专家会议纪要，不建议在外墙保温系统中使用酚醛板。酚醛板和聚氨酯板保温材料一样，都是热固性有机保温材料，其保温、阻燃性能均优于挤塑板、聚苯板。可惜的是，目前国产板材技术还有待提高，或许以后在保温领域会占据一席之地。

7、石墨聚苯乙烯板，导热系数0.033W/(m·K)

石墨聚苯板是发泡聚苯乙烯板的一种，是化工巨头巴斯夫的经典产品。在聚苯乙烯原料中添加了红外反射剂，这种物质可以反射热辐射，使EPS的保温性能提高30%，同时防火性能可以轻松实现从B2到B1的跨越。如图所示。

图7 石墨聚苯乙烯板

石墨聚苯板不仅导热性能优异，堪比国内挤塑板，还含有一种具有热反射功能的因子，而且阻燃B1防火性能优于那些依靠添加阻燃剂的EPS、XPS板。目前这种保温材料已经列入国家建材标准，也是被动式住宅首选的保温材料。可以说，对于54米以下的住宅建筑、50米以下的公共建筑、24米以下的幕墙建筑，这种保温材料的薄抹灰保温系统是一个比较好的解决方案。

8、橡塑绝缘材料，导热系数0.034～0.041W/(m·K)

这种材料大家都很熟悉了。严格来说，这种保温材料不能称为外保温材料，因为它是一种柔性保温材料，通常用于暖通空调管道。不过，这次给大家介绍的保温材料并不局限于墙体保温，还包括其他领域的材料。

按照ASTM D-2008术语，软质泡沫橡塑绝热制品可以定义为：以天然或合成橡胶与其他有机高分子材料共混为基料，加入抗老化剂、阻燃剂、稳定剂、硫化促进剂等多种添加剂，经混炼、挤出、发泡、冷却定型而制成的具有闭孔结构的柔性绝热制品。如下图所示。

图8 橡塑绝缘材料

这种保温材料在管道保温领域应用广泛，在大多数工程中都能经常见到，并不适用于薄抹灰饰面的墙体保温系统。小编就不做过多评论了，因为管道保温无非就是橡塑、酚醛树脂、玻璃棉等材料，很难和薄抹灰外墙保温材料相比。

9、真金板（热固性改性聚苯乙烯板），导热系数0.036W/(m·K)

这两年市场上出现了很多改性聚苯板，实现了优异的防火效果，但真正成功的，还是叫振金板的改性聚苯板，这种材料的出现，引起了各路竞品的不满，一旦出现质量事故，马上就会被公布，势必会在工程领域杀出一条血路。

我们研发的真金板是国内改性EPS最成功的产品，真金板采用国际先进的相变包裹保温储能技术，具有连续的蜂窝结构，保温性能好，改性后防火性能达到A2级，泡沫颗粒本身不会燃烧。如图所示，现在流行的是真金板，但它并不是真正防火的A级材料。

图9：真金板

真金板其实很难做到真正的防火A级，即使做到A级性能，成本也很高。从材料性能指标和样品可以看出，在EPS板的改性材料中，真金板的确是最好的。然而，近两年，不少二三流厂家也纷纷效仿，上线真金板生产线，竞争激烈，质量逐渐下滑，市面上流通的仿真金板能否达到预期效果，尚不得而知。可惜的是，部分地区对此类材料存在偏见，限制其推广。一旦A级防火规定松动，有机保温材料将获得新生，像真金板这样夹在缝隙中的材料，生存难度会更大。厂家将真金板定位为B级防火材料，也是从实际应用的角度考虑的。因此，那些还在造假、生产所谓防火A级材料的厂家，不必继续折腾，给市场一个交代。

10、发泡聚苯板导热系数0.039W/(m·K)

全称是板材，是将可发性聚苯乙烯珠粒预发泡，再放入模具中加热成型而制成的具有闭孔结构的聚苯乙烯泡沫塑料板。如图所示。

图 10 发泡聚苯乙烯板

这是应用最为广泛的保温材料，常用于薄抹灰系统、保温装饰一体化系统、大模内嵌系统、钢丝网板系统等，在国内外保温系统市场占有较大的比重，不可否认这是外墙保温系统应用最为成熟的产品，所以所有新诞生的材料都会作为PK的参考，凸显各家的优势。

11、岩棉板导热系数0.040W/(m·K)

岩棉板是指以天然岩石为主要原料，经高温熔融、离心喷吹而成的一种矿物纤维，加入一定比例的粘结剂、添加剂后，经压制、切割而成的一种防水保温板材。如图所示。

图11 岩棉板

岩棉板保温是继聚苯乙烯板之后欧洲应用最为广泛的保温材料，主要用于防火要求较高的高层建筑。在国内，矿棉板保温已广泛应用于干挂幕墙内墙，薄抹灰系统的应用才刚刚兴起。岩棉板是一种吸水能力较强的材料，在我国夏热冬冷地区，由于梅雨季节降雨量大，空气湿度大，岩棉板保温系统会受潮，降低保温性能。对于北方雨水较少的地区，岩棉板是一种防火性能较好的外保温应用材料。

还有一种棉制品叫矿渣棉。岩棉和矿渣棉都是矿棉，它们在生产工艺、纤维形态、耐碱性、导热性、不燃性等方面有很多相似之处。人们通常把岩棉和矿渣棉统称为矿棉，因此很容易把它们当成同一种东西，甚至认为矿渣棉颜色发白，比灰绿色的岩棉更“纯净”，这是一种误解。虽然都是矿棉，但还是存在一些不可忽视的区别。矿渣棉的主要原料一般是高炉矿渣或其他冶金矿渣，其酸度系数性能指标、耐热性、耐腐蚀性都比岩棉差，所以不适用于薄抹灰外保温系统。

12、无机纤维喷涂保温材料，导热系数0.040W/(m·K)

无机纤维喷涂材料主要由无机纤维和水性胶粘剂组成，混合后通过空压泵喷洒并与雾化水混合后喷涂在需要保护的基材上形成涂层。该涂层可满足吸音、保温、防火的要求。该材料质轻、无毒无味、吸音、耐候、高效隔热、防火，可达到5小时以上的高耐火极限，适用于建筑物、隧道的防火，尤其适用于耐火极限相对较高的高层钢结构的防火，也适用于建筑物的保温吸音、机械设备的保温节能。

图12 纤维喷涂保温材料

如果有一种像喷涂聚氨酯一样可以应用的材料，既能保证材料连续、无热桥，同时还能有很好的阻燃防火效果，用在干挂石材幕墙中该有多好啊！这里喷纤维保温材料，后面喷气雾剂就成为可能了。但它毕竟是无机材料，抗拉强度和保温性能兼顾的问题无法完美解决。如果外墙设计厚度超过10厘米，这套保温系统还能行吗？

13、加气混凝土，导热系数0.040W/(m·K)

相信很多人都没有见过这种保温材料，加气混凝土也是一种现场喷射施工的产品体系，其主要成分是氧化镁（MgO），是一种理想的高温耐火材料，产品不含任何有机物，不仅不会释放任何有害气体，还能吸收空气中的二氧化碳，降低大气的温室效应，调节环境。

图13 加气混凝土保温材料

从外观上看，加气混凝土是白色的发泡材料，施工工艺和聚氨酯差不多。不过聚氨酯喷涂后固化速度很快，而加气混凝土可以流动。假设是已经安装好的干挂幕墙，你把喷枪对准石材的缝隙往里面喷，就能把幕墙的缝隙全部用加气混凝土填满。这是一种神奇的保温材料，对已有干挂幕墙建筑的施工非常有利，不用拆掉石材就可以喷涂。可惜强度不高，还有吸水的风险。

但随着这种材料的应用推广，会有更多的人知道它、使用它，任何一个新材料体系都有相应的优势，都可能在我国既有建筑节能改造领域占有一席之地。

14、玻璃棉板导热系数0.042W/(m·K)

玻璃棉是由熔融玻璃纤维化而成的棉状材料，其化学成分属于玻璃，是一种成型性好、体积密度小、导热系数高、保温性好、吸音性好、耐腐蚀、化学性质稳定的无机纤维。玻璃棉板是将热固性胶粘剂涂在玻璃棉上制成的具有一定刚性的板状制品。玻璃棉板图片如下

图14 玻璃棉板

15、复合硅酸镁铝保温材料，导热系数0.045W/(m·K)

复合硅酸镁铝保温材料采用凹凸棒石、海泡石、膨润土、陶瓷纤维等无机材料为主要原料，在原有硅酸镁保温材料的基础上，去除岩棉等有害物质，添加多种特殊复合材料，经过科学配方、先进工艺精制而成，具有不燃、环保、使用寿命长等优点。

图15 复合硅酸镁铝保温材料

16、HX隔离绝缘板，导热系数0.045W/(m·K)

HX隔离防火保温板是以EPS聚苯乙烯板为主要原料，采用特殊的结构形式和工艺措施，在EPS板内嵌入高效阻燃剂制成的复合防火保温板。如下图所示。

图16 HX隔离防火保温板

HX隔离防火保温板是研发生产的保温材料，此材料先开槽EPS，再填砂浆，最后在外表面涂刷砂浆，经消防检测达到A级不燃标准，生产工序较EPS复杂，成本也相应增加。该板可克服施工过程中着火的缺陷问题，目前已完成的案例使用寿命较短，维护时无法得知质量问题，理论上有机、无机材料相互填缝，饰面开裂风险大。中国人在保温材料方面的创新，很少开发出新的配方产品或发明专利，这种从产品结构角度创造的产品，并没有太多的新颖性，只是为了响应国家的保温防火政策。

17、泡沫玻璃保温板、导热系数0.045～0.062W/（m·K）

泡沫玻璃是以石英砂粉或玻璃粉为主要原料，加入发泡剂、促进剂及其他助剂，经超细粉碎、均匀混合制成配合料，再经熔融、发泡、退火处理，形成内部具有均匀闭孔的材料。泡沫玻璃保温板是一种闭孔型泡沫玻璃保温产品。

图17 泡沫玻璃保温板

18、聚苯颗粒保温砂浆导热系数0.058W/(m·K)

聚苯颗粒即膨胀聚苯乙烯泡沫颗粒，又称膨胀聚苯乙烯颗粒或聚苯乙烯粒子，是以可膨胀聚苯乙烯树脂为基本原料经膨胀发泡而成。聚苯颗粒保温砂浆是由砂浆与聚苯乙烯颗粒组成的浆体，聚苯乙烯颗粒含量不小于80%。

图18 聚苯乙烯颗粒保温砂浆

保温砂浆材料有一个特点，就是综合性能随材料掺量不同而变化，不是一个稳定的材料体系，因人而异，如果保温颗粒掺量过多，保温性好但强度差；如果保温颗粒掺量过少，保温效果就没有了，很难兼顾保温性和强度。

19、纤维增强复合保温板 导热系数0.0630～0.07W/（m·K）

纤维增强复合保温板主要原料有阻燃发泡材料、胶粘剂及各种改性剂等，采用先进的生产工艺，科学的配比，在流水线上一次性压制成型，再经蒸汽养护、自然养护制成。如图所示。

图19 纤维增强复合保温板

市场上还有硅酸盐板，上海硅酸盐板就是金邦板，采用改性氯氧镁胶凝材料、天然粘土、高岭土、表面处理过的膨胀聚苯乙烯颗粒为主要原料，经混合搅拌、发泡、表面加耐碱网压制而成，经40-65℃湿热养护后自然固化切割而成。这种板从外表看，里面全是聚苯乙烯颗粒，外表用玻璃纤维网加强。所以大家会以为这种板材是工厂预制的聚苯乙烯颗粒保温砂浆，其实还是有区别的，组成材料不同，抗裂、抗冲击性能更好，导热性能也比现场做的聚苯乙烯颗粒保温砂浆更有保证。

该产品防火性能好，保温效果一般，强度高，不易破碎，但由于其导热系数较大，在节能要求较高的建筑中，该材料难以形成可行的应用方案。

20、发泡水泥板、导热系数0.065～0.070W/（m·K）

以水泥、粉煤灰、硅灰等为主要原料，经发泡、固化、切割等工序制成的闭孔轻质发泡水泥板，又称复合发泡水泥板，是一种比较纯粹的无机保温板。

图20 发泡水泥板

21、无机保温砂浆预制板、导热系数0.065～0.070W/（m·K）

以膨胀玻化微珠保温砂浆为例，它是由膨胀玻化微珠、无机胶凝材料、添加剂、填料等组成的预混材料，如果是工厂预制的板材，就是本标题所指的板状保温材料。其主料膨胀玻化微珠，是由玻璃态的火山熔岩矿砂经膨胀、玻化工艺制成的，表面玻化封闭，呈不规则球形，内部为具有多孔空腔结构的无机颗粒材料。如下图所示。

图21 保温砂浆板材料

22、膨胀玻化微珠保温砂浆，导热系数＞0.070W/(m·K)

很多年前，国内流行一种名为“膨胀珍珠岩”的系列保温产品，但由于其吸水率高，成品质量越来越差。作为无机保温砂浆的代表，膨胀玻化微珠保温砂浆在国外保温市场上是被禁止的。上述各种保温产品的保温功能和产品质量相对容易控制，但现场混合这一类产品是我们唯一无法控制的，因为在不同温度环境、不同地区、不同配合比、不同工人、不同操作方法配制的保温砂浆质量不可能恒定一致。

图22 膨胀玻化微珠保温砂浆

23、相变保温砂浆，导热系数0.08W/(m·K)

现在，我们已经谈到了无机热隔热砂浆，让我们来谈谈相变热隔热砂浆。

相位的材料（PCM - 相）是一种用温度变化的物质，可以从固体变为液体，或者从液体变为固体。 s必须在一定温度范围内散发到环境中，并且在这两个相变过程中进行了从液体变为固体，当材料本身的温度几乎保持不变，但在释放的温度下，材料本身几乎保持不变。

通过特殊过程包裹和封装相变材料而制造的相变微胶囊与一定比例的粘合剂，轻质骨料，添加剂和水混合，并机械搅拌以使建筑材料具有相位变化，热量存储和温度调节功能。

图23 FTC相变热绝缘砂浆

相变材料的主要特征是，它们在建筑物中保持恒定的温度。

24.泡沫陶瓷板，导热率0.10W/（m·k）

泡沫陶瓷是使用高级生产过程和泡沫技术和高温陶瓷烘烤的高孔封闭陶瓷材料，陶瓷碎片，河流（湖泊）淤泥，混合物等。

图24泡沫陶瓷板

25.泡沫混凝土，导热率0.08 ～0.24W/（m·k）

泡沫混凝土是一种新型的轻质热隔热材料，其中包含大量的封闭孔，它们是通过使用泡沫机的泡沫系统来机械泡沫的，然后将泡沫均匀地混合在一起，然后将泡沫与水泥泥浆混合在一起。

图25泡沫混凝土

泡沫混凝土绝缘材料的热隔热性能不足，不适用于具有高能量要求的外部绝缘项目。

判断绝缘材料对项目的适用性时，从技术角度来看，以下方面主要考虑以下方面：

（1）热隔热性能：材料的导热率越低，所需的设计厚度越少，成​​本越低，并且节点设计的问题越少，导热率越大。

（2）尺寸稳定性：绝缘材料应具有良好的尺寸稳定性，如果在项目中使用的板容易出现翘曲和变形，则很容易在外表上引起开裂和水的渗流，例如，挤出的多型板，酚醛板，聚氨酯板等。

（3）吸水性能：热绝缘材料的热隔离性能在吸收水时会急剧下降，因此该项目中使用的热绝缘材料应具有低吸收量。

（4）质量可靠性：固定板具有固定的尺寸和稳定的隔热性能，但是，真空隔热板可以大大降低隔热性能，因为无机绝缘砂浆的泄漏和多粒子可能会在现场和范围内造成任何限制。产品质量不可控制。

（5）施工便利：作为一种常见的隔热系统，薄的石膏系统具有相对成熟的结构技术，但是许多新材料没有相应的构造便利性。

考虑到不同材料的不同性能优势，选择如下：

（1）具有最佳热绝缘性能的材料：真空绝缘板；

（2）最佳的热绝缘和防水性能：喷雾泡沫聚氨酯；

（3）最成熟的应用和最高市场份额：扩展的聚苯乙烯董事会；

（4）最佳总体成本性能：石墨聚苯乙烯板；

（5）广泛使用和大共享（地面，地下室外墙，内部绝缘）：挤压板

（6）最有前途的科学和技术材料：气冰热绝缘材料；

（7）用途最有限的材料：热绝缘砂浆；

（8）最常用的外部墙壁隔离区域的材料：岩羊毛板；

（9）屋顶防火隔离带的最佳材料：泡沫玻璃板；

（10）市场将受到市场限制/消除的材料：泡沫水泥板

但是，世界上没有完美的材料，不一定会影响产品的最终质量。

结尾

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