硅气凝胶的制备及其在建筑防水隔热涂料中应用
摘要:
硅气凝胶是一种具有三维网状结构的新型材料,具有具有质轻,保温隔热,防火隔音等多种功能,使用气凝胶作为特种功能填料将其与聚合物如何混合制备的硅气凝胶涂料具有优异的防水及保温隔热效果。
文章阐述了气凝胶的基本概念,并通过常压干燥法制备出气凝胶粉体,再使用气凝胶粉体,及其他助剂复配制备出集防水隔热为一体的新型功能涂料,保温及防水性能优异。
关键词:
二氧化硅气凝胶;防水隔热;节能
1、气凝胶基本概念
在我国建筑能耗占全社会能耗超过30%,降低新建建筑能耗迫在眉睫,目前市面常用节能材料多为聚氨酯泡沫,岩棉,聚苯乙烯等传统有机材料,这些传统材料始终无法在隔热及防水防火性能上兼顾,保证了隔热防火可能又会带你吸水率高的问题。因此急需一种具有优异隔热及防水防火性能的新型建筑材料用于建筑的节能降耗,气凝胶作为21世纪新型材料则为建筑节能指明了新道路,气凝胶根据制备原材料不同可以分为硅系,碳系,硫系,金属氧化物等,目前在建筑节能方面以二氧化硅气凝胶及其复合材料为主。
二氧化硅气凝胶是一种具备纳米多孔网状结构的固体材料,因其密度极小,被誉为世界上最轻的固体材料,也被称为“冻结的烟”。二氧化硅气凝胶因其纤细的的纳米多孔结构和高比表面积,导致气凝胶具有极低的热系数,最低可达0.013W/(m.k)
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热量的传递方式有三种:热传导,热对流,热辐射,一般情况下,固体的热传递方式以热传导为主,但对于二氧化硅气凝胶而言,它特殊的纳米空隙结构使得其同时具备三种传递形式,但三种传递形式热传导率都很低。
在热传导方面,由于二氧化硅气凝胶无数纳米空隙的存在,热量的传递只能沿着气凝胶的气孔壁进行传递,由于孔隙无限多,其对应的气孔壁也就形成了近乎无穷的传递通道,在这无穷传递的过程中热能被逐渐消耗,最终表现出气凝胶材料热传导能力低的特点。
热对流即流体之间通过相对运动将热量从高温区域传递到低温区域。气体的分子平均运动自由程为70nm,而二氧化硅气凝胶空隙多为70nm以下,虽然气凝胶的纳米孔隙内充斥着大量气体,但因孔隙太小,使得气体分子无法自由流动,无法形成良好的对流运动,热对流传导率非常小,产生”零对流”效应。
热辐射方面,二氧化硅气凝胶内部的纳米孔隙接近无限多,孔隙壁可以起到“遮阳板”作用,无数的的孔隙壁则相当于无数多的遮阳板,从而将二氧化....
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