常見絕熱材料分析之XPS
發(fā)布日期:2018-04-02 00:00 來源:http://llult.cn 點擊:
EPS、XPS和發(fā)泡水泥主要的工業(yè)用途均為建筑外墻、屋面保溫,相關(guān)技術(shù)指標也均根據(jù)該行業(yè)的使用要求制定,較地采暖使用要求存在以下4點區(qū)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(wěn)定性有較高要求,較墻體節(jié)能應用,對尺寸穩(wěn)定性要求較低。
4.地采暖地面材料應用于室內(nèi)封閉環(huán)境中,與人體直接接觸,對環(huán)保性有較高的特殊要求。
根據(jù)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擠塑板生產(chǎn)過程
擠塑式聚苯乙烯XPS為聚苯乙烯顆粒與助劑混煉熔融后,與發(fā)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(gòu)成中,聚苯乙烯顆粒原料成本占比大。但由于其生產(chǎn)原理和EPS不同,EPS的降低成本措施并不適用于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(tài)變成液態(tài),加入助劑后在螺桿中進行混煉推進。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(tài)重新轉(zhuǎn)化為固態(tài),高壓液態(tài)發(fā)泡劑變?yōu)闅鈶B(tài),從而在板材內(nèi)部產(chǎn)生蜂窩。
即XPS生產(chǎn)過程中同時存在液固轉(zhuǎn)化、液氣轉(zhuǎn)化、壓力溫度急劇下降的變化過程,且該過程為連續(xù)不斷擠出,壓力、溫度、螺桿推進量、材料流動系數(shù)、助劑添加量等參數(shù)的不配合均會嚴重干擾XPS板材的生產(chǎn),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(shù),均須先克服前述技術(shù)難點,譬如說增加石英增重不適用于XPS的生產(chǎn)。
XPS板生產(chǎn)設(shè)備高度復雜,一套生產(chǎn)線控制參數(shù)可達數(shù)百項
3.陳化時間對XPS的影響
EPS為水蒸氣發(fā)泡,在制造過程中,在其內(nèi)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天后的EPS板重量損失可達5%以上。
XPS的發(fā)泡劑為CO2.F142b、丁烷等低密度材料。陳化過程中,XPS發(fā)泡過程中被伸拉的分子鏈逐步趨于穩(wěn)定,應力得到釋放,終影響XPS的質(zhì)量穩(wěn)定。在實踐中,我們可以觀測到XPS陳化時間越長,板材的強度越高,并在90天左右趨于穩(wěn)定。
陳化過程中,泡孔中積蓄的發(fā)泡劑與外界的空氣會進行緩慢的交換,XPS發(fā)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(zhì)量的影響
通過各種方式降低XPS板密度是國內(nèi)XPS工業(yè)的主要發(fā)展方向,全新料聚苯乙烯顆粒經(jīng)二次真空發(fā)泡技術(shù),可將密度低降至22公斤每立方米左右。但實際上,國內(nèi)擠塑板的密度均在28-30公斤每立方米左右,這是因為國內(nèi)擠塑板產(chǎn)業(yè)基本上都采用回收料進行生產(chǎn),回收料流動性低,發(fā)泡困難,發(fā)泡密度在30KG每立方米已經(jīng)為技術(shù)。
在原料等級,泡孔結(jié)構(gòu)的一致情況下,擠塑板的強度與密度大致成正比關(guān)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(shù)與密度關(guān)系較為復雜,密度上升可以帶來導熱系數(shù)的下降,絕熱效果的提高。當提高到密度,擠塑板的導熱系數(shù)反而會有所上升。相關(guān)函數(shù)如下:
由圖可見,好的擠塑板密度在36KG每立方米左右,其導熱系數(shù)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(nèi)市場主流密度仍為30KG每立方米。
5.回收塑料對擠塑板質(zhì)量的影響
5.1回收塑料國內(nèi)行業(yè)現(xiàn)狀
國外聚苯乙烯回收技術(shù)以固體物理壓縮為主,對原料的各項性能影響較小。國內(nèi)回收技術(shù)是熔融造粒為主,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(nèi)國收塑料企業(yè)規(guī)模較少,行業(yè)集中度低,各種類型塑料混雜,外來摻雜物多,更為嚴重的是國內(nèi)回收設(shè)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(yè)內(nèi)部,回收料擠塑板又可分為改苯料與非改苯料,價格和性能差異巨大。
改苯HIPS全稱為改性聚苯乙烯顆粒,又稱高抗沖擊性聚苯乙烯,高壓料,是指將較全新料PS加入5-15%的橡膠成份?;厥占塇IPS主要來源一般為電視機外殼,這類注塑產(chǎn)品在生產(chǎn)時會加入大量添加劑,這些添加劑的目的,主要用于提高PS強度,提高塑料抗老性。
這些添加劑在用于XPS生產(chǎn)時,均可視為有害物質(zhì)。一方面會干擾擠塑板的發(fā)泡過程,影響成品質(zhì)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(huán)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
在密度均為36KG每立方米的佳數(shù)值下,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數(shù)倍。三種擠塑板的產(chǎn)品性能也存在較大的差距,甚至可以認為是三種不同的材料。