1、复合海泡石纤维保温复合海泡石纤维保温隔热材料隔热材料 杨月兰杨月兰 崔悦崔悦 刘鑫刘鑫 李雯李雯 刘志远刘志远指导老师：郭振华指导老师：郭振华研究目的及意义研究目的及意义 针对现今中国污染严重的现状，雾霾状况频发，针对现今中国污染严重的现状，雾霾状况频发，能源消耗严重增加，该科研小组研究并合成了复合能源消耗严重增加，该科研小组研究并合成了复合海泡石纤维保温隔热材料。海泡石纤维保温隔热材料。 冬季冬季可以可以减少室内热量的损失，从而减少煤等减少室内热量的损失，从而减少煤等燃料的燃烧，同时也减少了燃料的燃烧，同时也减少了COCO2 2、SOSO2 2、N NX XO OY Y等污染物等污染物的排放
2、量；夏季室外的热量难以传导到室内，可以的排放量；夏季室外的热量难以传导到室内，可以减少空调、电扇等家用电器的使用，节约电能，从减少空调、电扇等家用电器的使用，节约电能，从而减少燃料的使用量，达到节能减排的目的而减少燃料的使用量，达到节能减排的目的。研究概要研究概要1.1.原材料及其改性原材料及其改性2.2.保温隔热材料的制备保温隔热材料的制备3.3.合成材料性能的研究合成材料性能的研究4.4.结果与讨论结果与讨论5.5.创新点创新点6.6.经济分析及应用经济分析及应用原料的组成及配比原料的组成及配比 1 1、海泡石纤维（、海泡石纤维（65%65%）2 2、粉煤灰（、粉煤灰（10%10%）3 3
3、、氧化铝纤维（、氧化铝纤维（10%10%）4 4、氧化铝粉末（、氧化铝粉末（5%5%）5 5、磷酸二氢铝（、磷酸二氢铝（10%10%）原料的改性原料的改性1.1.海泡石的改性（热活化方法）海泡石的改性（热活化方法）海泡石原矿粉碎风选酸活化洗涤过滤分离干燥(热活化)改性海泡石纤维2.2.粉煤灰改性（酸活化方法）粉煤灰改性（酸活化方法）3.3.氧化铝纤维的改性（表面活性剂分散氧化铝纤维的改性（表面活性剂分散）海泡石活化改性海泡石活化改性（SEMSEM）活化前活化前活化后活化后活化后孔径明显增大活化后孔径明显增大电镜下粉煤灰活化后形貌图电镜下粉煤灰活化后形貌图活化后表面高低不平，可以增大比表面积活化
4、后表面高低不平，可以增大比表面积制备流程制备流程10g10g氧化铝纤维氧化铝纤维制得保温隔热材制得保温隔热材料隔热板料隔热板电热鼓风干燥箱烘电热鼓风干燥箱烘干干1515小时，温度定小时，温度定为为250250度度加入加入5g5g氧化铝粉氧化铝粉末和末和100g100g磷酸二磷酸二氢铝氢铝电动搅拌器搅拌电动搅拌器搅拌均匀均匀充分抽滤充分抽滤倒入成型液压冲倒入成型液压冲压压电动搅拌器慢速电动搅拌器慢速搅拌搅拌3 3分钟分钟加入适量蒸馏水加入适量蒸馏水后混合均匀后混合均匀20g20g粉煤灰粉煤灰g g生生石灰石灰(4(4：1)1)加入加入65g65g氧化铝氧化铝纤维纤维分分散散剂剂复合海泡石纤维保温
5、隔热板1.1.导热系数导热系数0.048W/(mk)0.048W/(mk) (WTPB(WTPB型导热系数测定仪）型导热系数测定仪）2.2.抗拉力抗拉力41.66N41.66N（ZL-00AZL-00A抗张强度试验机）抗张强度试验机）3.3.抗压强度抗压强度0.3137MPa (DWD-Y10A0.3137MPa (DWD-Y10A型压力试验机）型压力试验机）材料性能的研究材料性能的研究9101112131415161718102030405060708090100温差/ / 导热量/w测读时 刻 导热量 冷面与热面温差 由图1可知，当冷面与热面温差接近90时，取导热量连续三次稳定结果的平均值
6、，即导热量为18 w，导热系数K=Q/F T=IU/F T 。图1 由图由图2 2曲线可以看出，不同温度下随着板厚度的增加，曲线可以看出，不同温度下随着板厚度的增加，导热量逐渐降低，综合考虑经济等因素，实验证明最佳厚导热量逐渐降低，综合考虑经济等因素，实验证明最佳厚度为度为20mm20mm。图2510152025301618202224262830323436导热量/w保 温材料厚度/mm100 200 300试样试样长度长度（mm）宽度宽度( (mm）面积面积(mm(mm2 2) )破坏载破坏载（KN）抗压强抗压强（MPa）平均值平均值( (MPa) )130.0130.0135.0135.
7、017550.017550.05.965.960.3120.3120.31370.3137131.0131.0135.5135.517750.517750.56.026.020.3140.314129.0129.0134.5134.517350.517350.55.985.980.3150.315表表2.抗压力示数抗压力示数 B BC CD DE E平均值平均值抗拉力（抗拉力（N）41.241.241.441.441.741.741.741.741.341.341.6641.66表表1.抗拉力示数抗拉力示数研究结论研究结论1.1.海泡石的最佳活化温度为海泡石的最佳活化温度为420420，此时孔
8、径和孔，此时孔径和孔容最大，孔内空气静止难以形成对流，降低导热容最大，孔内空气静止难以形成对流，降低导热系数，阻碍能量的传导。系数，阻碍能量的传导。2.2.制备保温隔热板的烘干最适温度为制备保温隔热板的烘干最适温度为250250，在此，在此温度下各种原料性能最佳，强度及导热系数达到温度下各种原料性能最佳，强度及导热系数达到最好。最好。3.3.不同温度下随着板厚度的增加，导热量逐渐减不同温度下随着板厚度的增加，导热量逐渐减小，但通过实验证明最佳厚度为小，但通过实验证明最佳厚度为20mm20mm。4.4.抗拉力抗拉力41.66N41.66N5.5.导热系数导热系数0.048W/(mk)0.048W
9、/(mk) 6.6.抗压强度抗压强度0.3137MPa 0.3137MPa 复合海泡石纤维保温隔复合海泡石纤维保温隔热材料的创新点热材料的创新点1 1、复合海泡石纤维保温隔热材料是一种节能减排的清洁型材、复合海泡石纤维保温隔热材料是一种节能减排的清洁型材料。料。2 2、虽然粉煤灰是工业废渣，但由于其具有多孔型蜂窝状的特、虽然粉煤灰是工业废渣，但由于其具有多孔型蜂窝状的特殊结构，孔内空气静止难以形成对流，因此有较低的导热系数，殊结构，孔内空气静止难以形成对流，因此有较低的导热系数，添加到复合保温隔热材料中使其效果更好添加到复合保温隔热材料中使其效果更好, ,从而达到变废为宝从而达到变废为宝的目的
10、，实现资源化。的目的，实现资源化。3 3、首次合成以海泡石纤维为主要原料的保温隔热材料，减少、首次合成以海泡石纤维为主要原料的保温隔热材料，减少煤等化石燃料的使用量，减少大气污染物的排放量。煤等化石燃料的使用量，减少大气污染物的排放量。4 4、复合海泡石纤维保温隔热材料添加了氧化铝、复合海泡石纤维保温隔热材料添加了氧化铝纤维，起到了纤维，起到了“加筋加筋”的作用，使的作用，使保温隔热材料的抗拉抗压强度大大增强，保温隔热材料的抗拉抗压强度大大增强，增大其安全系数且便于运输。增大其安全系数且便于运输。经济分析及应用经济分析及应用 中国每年新建房屋面积高达中国每年新建房屋面积高达2020亿平方米，使
11、用新亿平方米，使用新型保温隔热材料节约散热功率型保温隔热材料节约散热功率194.8194.8亿瓦，那么一年节亿瓦，那么一年节约能量为约能量为1.681.6810106 6亿亿KJKJ。根据。根据1kg1kg标准煤能放标准煤能放20911KJ20911KJ能量，可少燃煤能量，可少燃煤80.580.5亿吨，一吨标准煤约亿吨，一吨标准煤约800800元，则可元，则可直接减少经济损失直接减少经济损失6440064400亿元，并且减少排放二氧化碳亿元，并且减少排放二氧化碳217.3217.3亿吨，具有巨大经济效益和环保效益。亿吨，具有巨大经济效益和环保效益。 主要应用到房屋建筑领域，因为该保温隔热材料主要应用到房屋建筑领域，因为该保温隔热材料具有耐高温的性能，所以在高温操作的厂房、锅炉房、具有耐高温的性能，所以在高温操作的厂房、锅炉房、炼钢房等室内也可应用此材料，具有广泛的应用前景。炼钢房等室内也可应用此材料，具有广泛的应用前景。感谢各位老师，请指导！感谢各位老师，请指导！谢谢！谢谢！
