常見絕熱材料分析之XPS

发布日期:2017-03-23 15:10:08 预览次数:

地采暖中常見絕熱材料分析切入點:

EPS、XPS和發泡水泥主要的工業用途均爲建築外牆、屋面保溫,相關技術指標也均根據該行業的使用要求制定,較地采暖使用要求存在以下4點區別:

1.地采暖地面材料荷載較高,對抗壓性的要求高于其他應用場合,對抗折性、抗撓曲度要求較低。

2.地采暖地面材料的工作濕度較高,對材料的吸水率性能要求高于其他場合。

3.地采暖地暖材料的工作溫度較高,對材料的化學穩定性有較高要求,較牆體節能應用,對尺寸穩定性要求較低。

4.地采暖地面材料應用于室內封閉環境中,與人體直接接觸,對環保性有較高的特殊要求。

根據以上4個應用特點對常見絕熱材料進行具體分析


 

分析之擠塑式聚苯乙烯XPS

1.XPS擠塑板生産過程

擠塑式聚苯乙烯XPS爲聚苯乙烯顆粒與助劑混煉熔融後,與發泡劑混合,在模具處直接擠出成型的閉孔型有機保溫材料。和EPS相類似,XPS的成本構成中,聚苯乙烯顆粒原料成本占比最大。但由于其生産原理和EPS不同,EPS的降低成本措施並不完全適用于XPS。


 

2.XPS擠塑板的特點

XPS制造過程中,聚苯乙烯顆粒從室溫升至200攝氏度,顆粒從固態變成液態,加入助劑後在螺杆中進行混煉推進。在模具處擠出時,壓力從原來的10MPA直接降低至室溫。聚苯乙烯溶液從液態重新轉化爲固態,高壓液態發泡劑變爲氣態,從而在板材內部産生蜂窩。
 


 

即XPS生産過程中同時存在液固轉化、液氣轉化、壓力溫度急劇下降的變化過程,且該過程爲連續不斷擠出,壓力、溫度、螺杆推進量、材料流動系數、助劑添加量等參數的不配合均會嚴重幹擾XPS板材的生産,嚴重情況下,會直接導致XPS板無法成形。


 

XPS擠塑板的造假技術,均須先克服前述技術難點,譬如說增加石英增重完全不適用于XPS的生産。



XPS板生産設備高度複雜,一套生産線控制參數可達數百項


 

3.陳化時間對XPS的影響

EPS爲水蒸氣發泡,在制造過程中,在其內部會積蓄一部分的水蒸氣,在陳化過程中這些水蒸氣會緩慢釋放到空氣中,逐步降低EPS實際稱重。陳化42天後的EPS板重量損失可達5%以上。


 

XPS的發泡劑爲CO2.F142b、丁烷等低密度材料。陳化過程中,XPS發泡過程中被伸拉的分子鏈逐步趨于穩定,應力得到釋放,最終影響XPS的質量穩定。在實踐中,AG视讯app在哪下载可以觀測到XPS陳化時間越長,板材的強度越高,並在90天左右趨于完全穩定。


 

陳化過程中,泡孔中積蓄的發泡劑與外界的空氣會進行緩慢的交換,XPS發泡劑密度與空氣相當,陳化過程對XPS密度不造成影響。


 

4.XPS密度對質量的影響

通過各種方式降低XPS板密度是國內XPS工業的主要發展方向,全新料聚苯乙烯顆粒經二次真空發泡技術,可將密度最低降至22公斤每立方米左右。但實際上,國內擠塑板的密度均在28-30公斤每立方米左右,這是因爲國內擠塑板産業基本上都采用回收料進行生産,回收料流動性低,發泡困難,發泡密度在30KG每立方米已經爲技術極限。


 

在原料等級,泡孔結構的一致情況下,擠塑板的強度與密度大致成正比關系。35公斤級密度擠塑板抗壓強度較30公斤級擠塑板密度高出30%左右,而一些高抗壓的鐵路基材用板,密度均在45公斤每立方米之上,抗壓可達700KPA以上。


 

擠塑板的導熱系數與密度關系較爲複雜,密度上升可以帶來導熱系數的下降,絕熱效果的提高。當提高到一定的密度,擠塑板的導熱系數反而會有所上升。相關函數如下:


 


由圖可見,優質的擠塑板密度在36KG每立方米左右,其導熱系數最低可達0.026W/m.k。由于36KG密度的擠塑板成本較普通30KG級擠塑板密度高20%左右,除綠羽、豪適等品牌擠塑板外,目前國內市場主流密度仍爲30KG每立方米。


 

5.回收塑料對擠塑板質量的影響

5.1回收塑料國內行業現狀

國外聚苯乙烯回收技術以固體物理壓縮爲主,對原料的各項性能影響較小。國內回收技術是熔融造粒爲主,熔融過程中會較大影響聚苯乙烯原料的各項性能指標。

國內國收塑料企業規模較少,行業集中度低,各種類型塑料混雜,外來摻雜物多,更爲嚴重的是國內回收設備簡陋,溫度控制差,會嚴重影響回收塑料的使用性能。


 

5.2改苯擠塑板

在擠塑板行業內部,回收料擠塑板又可分爲改苯料與非改苯料,價格和性能差異巨大。


 

改苯HIPS全称为改性聚苯乙烯颗粒,又称高抗冲击性聚苯乙烯,高压料,是指将较全新料PS加入5-15%的橡胶成份。回收级HIPS主要来源一般为电视机外壳,这类注塑産品在生产时会加入大量添加剂,这些添加剂的目的,主要用于提高PS强度,提高塑料抗老化性。


 

這些添加劑在用于XPS生産時,均可視爲有害物質。一方面會幹擾擠塑板的發泡過程,影響成品質量;另一方面,這些添加劑在高溫下會釋放有害氣體,存在嚴重的環保性問題,很多板材在常溫下已有刺鼻氣味釋放。


 

5.3實際性能影響

在密度均为36KG每立方米的最佳数值下,100%全新料擠塑板、普通回收料擠塑板、改苯料擠塑板的原料成本差距数倍。三种挤塑板的産品性能也存在较大的差距,甚至可以认为是三种完全不同的材料。


 


                                                 參考數據如下
 
項目

抗壓KAP

導熱w/m.k吸水率使用壽命
100%全新料擠塑板3000.0261%50年
普通回收料擠塑板200
 
0.0301.5%20年
改苯料擠塑板1200.0355%3-5年


100%全新料擠塑板性能极具优越性,即使埋藏于底下,50年内導熱系数衰减不超过10%。在欧美发达国家,挤塑板均为全新料制造。在国内,由于全新料挤塑板的成本较普通挤塑板高数倍,在建材领域市场接受度基本为零。


但随着终端消费者环保意识的提高,地暖施工企业对质量的重视,在南方供暖市场,以绿羽白晶板为代表的100%全新料擠塑板也逐渐为市场所接受。


本文來自:中國擠塑板網


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