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常见绝热材料分析之XPS

发布日期:2017/3/23 15:10:08 预览次数 :

地采暖中常见绝热材料分析切入点 :

EPS 、XPS和发泡水泥主要的工业用途均为建筑外墙 、屋面保温 ,相关技术指标也均根据该行业的使用要求制定 ,较地采暖使用要求存在以下4点区别 :

1.地采暖地面材料荷载较高 ,对抗压性的要求高于其他应用场合 ,对抗折性 、抗挠曲度要求较低 。

2.地采暖地面材料的工作湿度较高 ,对材料的吸水率性能要求高于其他场合 。

3.地采暖地暖材料的工作温度较高 ,对材料的化学稳定性有较高要求 ,较墙体节能应用 ,对尺寸稳定性要求较低 。

4.地采暖地面材料应用于室内封闭环境中 ,与人体直接接触 ,对环保性有较高的特殊要求 。

根据以上4个应用特点对常见绝热材料进行具体分析


 

分析之挤塑式聚苯乙烯XPS

1.XPS挤塑板生产过程

挤塑式聚苯乙烯XPS为聚苯乙烯颗粒与助剂混炼熔融后 ,与发泡剂混合 ,在模具处直接挤出成型的闭孔型有机保温材料 。和EPS相类似 ,XPS的成本构成中 ,聚苯乙烯颗粒原料成本占比最大。但由于其生产原理和EPS不同 ,EPS的降低成本措施并不完全适用于XPS 。


 

2.XPS挤塑板的特点

XPS制造过程中 ,聚苯乙烯颗粒从室温升至200摄氏度 ,颗粒从固态变成液态 ,加入助剂后在螺杆中进行混炼推进 。在模具处挤出时 ,压力从原来的10MPA直接降低至室温 。聚苯乙烯溶液从液态重新转化为固态 ,高压液态发泡剂变为气态 ,从而在板材内部产生蜂窝 。
 


 

即XPS生产过程中同时存在液固转化 、液气转化 、压力温度急剧下降的变化过程 ,且该过程为连续不断挤出 ,压力 、温度 、螺杆推进量 、材料流动系数 、助剂添加量等参数的不配合均会严重干扰XPS板材的生产 ,严重情况下 ,会直接导致XPS板无法成形 。


 

XPS挤塑板的造假技术 ,均须先克服前述技术难点 ,譬如说增加石英增重完全不适用于XPS的生产 。



XPS板生产设备高度复杂 ,一套生产线控制参数可达数百项


 

3.陈化时间对XPS的影响

EPS为水蒸气发泡 ,在制造过程中 ,在其内部会积蓄一部分的水蒸气 ,在陈化过程中这些水蒸气会缓慢释放到空气中 ,逐步降低EPS实际称重 。陈化42天后的EPS板重量损失可达5%以上 。


 

XPS的发泡剂为CO2.F142b 、丁烷等低密度材料 。陈化过程中 ,XPS发泡过程中被伸拉的分子链逐步趋于稳定 ,应力得到释放 ,最终影响XPS的质量稳定 。在实践中 ,尊龙凯时可以观测到XPS陈化时间越长 ,板材的强度越高 ,并在90天左右趋于完全稳定 。


 

陈化过程中 ,泡孔中积蓄的发泡剂与外界的空气会进行缓慢的交换 ,XPS发泡剂密度与空气相当 ,陈化过程对XPS密度不造成影响 。


 

4.XPS密度对质量的影响

通过各种方式降低XPS板密度是国内XPS工业的主要发展方向 ,全新料聚苯乙烯颗粒经二次真空发泡技术 ,可将密度最低降至22公斤每立方米左右 。但实际上 ,国内挤塑板的密度均在28-30公斤每立方米左右 ,这是因为国内挤塑板产业基本上都采用回收料进行生产 ,回收料流动性低 ,发泡困难 ,发泡密度在30KG每立方米已经为技术极限 。


 

在原料等级 ,泡孔结构的一致情况下 ,挤塑板的强度与密度大致成正比关系 。35公斤级密度挤塑板抗压强度较30公斤级挤塑板密度高出30%左右 ,而一些高抗压的铁路基材用板 ,密度均在45公斤每立方米之上 ,抗压可达700KPA以上 。


 

挤塑板的导热系数与密度关系较为复杂 ,密度上升可以带来导热系数的下降 ,绝热效果的提高。当提高到一定的密度 ,挤塑板的导热系数反而会有所上升 。相关函数如下 :


 


由图可见 ,优质的挤塑板密度在36KG每立方米左右 ,其导热系数最低可达0.026W/m.k 。由于36KG密度的挤塑板成本较普通30KG级挤塑板密度高20%左右 ,除绿羽 、豪适等品牌挤塑板外 ,目前国内市场主流密度仍为30KG每立方米 。


 

5.回收塑料对挤塑板质量的影响

5.1回收塑料国内行业现状

国外聚苯乙烯回收技术以固体物理压缩为主 ,对原料的各项性能影响较小 。国内回收技术是熔融造粒为主 ,熔融过程中会较大影响聚苯乙烯原料的各项性能指标 。

国内国收塑料企业规模较少 ,行业集中度低,各种类型塑料混杂 ,外来掺杂物多 ,更为严重的是国内回收设备简陋 ,温度控制差 ,会严重影响回收塑料的使用性能 。


 

5.2改苯挤塑板

在挤塑板行业内部 ,回收料挤塑板又可分为改苯料与非改苯料 ,价格和性能差异巨大 。


 

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 ,这类注塑产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 。


 

这些添加剂在用于XPS生产时 ,均可视为有害物质 。一方面会干扰挤塑板的发泡过程 ,影响成品质量 ;另一方面 ,这些添加剂在高温下会释放有害气体 ,存在严重的环保性问题 ,很多板材在常温下已有刺鼻气味释放 。


 

5.3实际性能影响

在密度均为36KG每立方米的最佳数值下 ,100%全新料挤塑板 、普通回收料挤塑板 、改苯料挤塑板的原料成本差距数倍 。三种挤塑板的产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 。


 


                                                 参考数据如下
 
项目

抗压KAP

导热w/m.k吸水率使用寿命
100%全新料挤塑板3000.0261%50年
普通回收料挤塑板200
 
0.0301.5%20年
改苯料挤塑板1200.0355%3-5年


100%全新料挤塑板性能极具优越性 ,即使埋藏于底下 ,50年内导热系数衰减不超过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%全新料挤塑板也逐渐为市场所接受 。


本文来自 :中国挤塑板网


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