《矿物材料基础》课程授课教案（讲稿）第十六讲 第七章 保温材料 第一节 概述 第二节 多孔保温材料 第三节 纤维质保温材料

第_16_讲次课程名称：《矿物材料学基础》第七章保温材料本讲课程内容第一节概述（或教材章节题目）第二节多孔保温材料第三节纤维质保温材料【目的要求】使同学们了解保温材料的定义、分类，了解纤维质保本讲课程目的温材料的性能及应用，掌握多孔保温材料产生微孔地方法。要求及重点、难点：【重点】多孔保温材料产生微孔地方法[难点】多孔保温材料产生微孔地方法教学内容【本讲课程的引入】上节课我们结束了胶凝材料。这节课我们讲保温材料，主要讲多孔保温材料以及纤维质保温材料。第七章保温材料第一节概述定义：用以阻止热流传递，减少能量损失的所有材料的总称。L.特点：2、保温材料一般具有体积密度小，气孔率高和导热系数低等。如超轻的微孔硅酸钙的容重只有100-300kg/m3，气孔率高达95%，导热系数只有0.035W/（m.℃），是石墨砖的1/1000，是碳化硅制品的1/500，是一般粘土砖的1/100应用：3、（1）主要应用于建筑物墙体和屋顶的保温绝热；（2）热工设备、热力管道的保温；（3）冷藏室及冷藏设备上也大量使用。1

1 课程名称：《矿物材料学基础》 第 16 讲次 本讲课程内容 （或教材章节题目） 第七章 保温材料 第一节 概述 第二节 多孔保温材料 第三节 纤维质保温材料 本讲课程目的 要求及重点、难点： 【目的要求】使同学们了解保温材料的定义、分类，了解纤维质保 温材料的性能及应用，掌握多孔保温材料产生微孔地方法。 【重 点】多孔保温材料产生微孔地方法 【难 点】多孔保温材料产生微孔地方法 教 学 内 容 【本讲课程的引入】上节课我们结束了胶凝材料。这节课我们讲保温材料，主要讲多孔保温材料以 及纤维质保温材料。 第七章 保温材料 第一节 概述 1、定义：用以阻止热流传递，减少能量损失的所有材料的总称。 2、特点： 保温材料一般具有体积密度小，气孔率高和导热系数低等。如超轻的微孔硅酸钙 的容重只有100-300 kg／m3 ，气孔率高达95%，导热系数只有0.035W／(m·℃)， 是石墨砖的1/1000，是碳化硅制品的1/500，是一般粘土砖的1/100。 3、应用： （1）主要应用于建筑物墙体和屋顶的保温绝热； （2）热工设备、热力管道的保温； （3）冷藏室及冷藏设备上也大量使用

分类：4、（1）按使用温度分：A、常温绝热及保冷材料：使用温度为常温、低于室温。主要品种：加气混凝土、泡沫塑料、石膏制品等B、低温绝热材料：使用温度1200℃。主要品种：轻质镁砖，空心球制品，漂珠制品等（2）按内部结构形态分：A、多孔质保温材料B、纤维状保温材料C、复合结构保温材料第二节多孔质保温材料一、产生微孔的方法1、有机物燃煜法：目前生产轻质耐火制品的常用方法。2、机械打泡法：主要用于生产轻质高铝砖3、化学发泡法：加入化学药剂发生化学反应产生气泡4、泡沫熟料法：轻质多孔熟料+结合剂。5、空心球法：空心球原料+粘结剂→高温烧成6、废物利用：分选废物中的多孔结构制作保温材料6、天然多孔材料：如硅藻土，制作优质保温材料的原料2

2 4、分类： （1）按使用温度分： A、常温绝热及保冷材料：使用温度为常温、低于室温。 主要品种：加气混凝土、泡沫塑料、石膏制品等。 B、低温绝热材料：使用温度1200 ℃ 。 主要品种：轻质镁砖，空心球制品，漂珠制品等。 （2）按内部结构形态分： A、多孔质保温材料 B、纤维状保温材料 C、复合结构保温材料 第二节 多孔质保温材料 一、产生微孔的方法 1、有机物燃烬法：目前生产轻质耐火制品的常用方法。 2、机械打泡法：主要用于生产轻质高铝砖。 3、化学发泡法：加入化学药剂发生化学反应产生气泡。 4、泡沫熟料法：轻质多孔熟料+结合剂。 5、空心球法：空心球原料+粘结剂→高温烧成。 6、废物利用：分选废物中的多孔结构制作保温材料。 6、天然多孔材料：如硅藻土，制作优质保温材料的原料

7、加热膨胀法：加热一膨胀一轻质多孔。二、 举例1、轻质耐火砖》主要品种：轻质高铝砖、轻质莫来石砖、轻质粘土砖等。》原料：轻质高铝砖：二级或三级矾土熟料+少量可塑粘土轻质莫来石砖：高纯粘土、工业氧化铝粉、蓝晶石。》有机物燃烟法：压制成型塑性挤出成型人工捣打成型浇注成型》机械打泡法2、刚玉及氧化锆空心球制品》生产方法：最常用的是电熔喷吹法将原料在电炉内熔融成液态，用压缩空气或高压蒸汽喷吹成直径不等的空心散状球体。》性能：耐高温、保温性好、较好的耐热震性、较高的强度应用：可作丝炉、二氧化钼炉等高温电炉炉衬材料高温火焰炉内衬、真空感应电炉的充填材料。3、硅藻土制品》原料：天然硅藻土>性能：体积密度0.45-0.68kg/m3；气孔率>72%耐压强度低，约0.39-6.8MPa；3

3 7、加热膨胀法：加热→膨胀→轻质多孔。 二、举例 1、轻质耐火砖 ➢ 主要品种：轻质高铝砖、轻质莫来石砖、轻质粘土砖等。 ➢ 原料：轻质高铝砖：二级或三级矾土熟料+少量可塑粘土 轻质莫来石砖：高纯粘土、工业氧化铝粉、蓝晶石。 ➢ 有机物燃烬法：压制成型 塑性挤出成型 人工捣打成型 浇注成型 ➢ 机械打泡法 2、刚玉及氧化锆空心球制品 ➢ 生产方法：最常用的是电熔喷吹法 将原料在电炉内熔融成液态，用压缩空气或高压蒸 汽喷吹成直径不等的空心散状球体。 ➢ 性能：耐高温、保温性好、较好的耐热震性、较高的强度 ➢ 应用：可作钼丝炉、二氧化钼炉等高温电炉炉衬材料、 高温火焰炉内衬、 真空感应电炉的充填材料。 3、硅藻土制品 ➢ 原料：天然硅藻土 ➢ 性能：体积密度0.45-0.68kg/m3；气孔率>72%; 耐压强度低，约0.39-6.8MPa；

400时的导热系数为0.19-0.938W/(m℃)；最高使用温度为900-1000℃4、膨胀蛭石》生产工艺：预热→烧→冷却>性能：强度一般较低，躲在1MPa以下；容重：一般在1230kg/m3以下；最高使用温度：300-1000℃之间，大部分为600℃》应用：大量用于建筑业，冶金业、电力等的建筑和窑炉的保温；汽车、飞机、车箱的外部保温层；水冷却器、冷藏室的隔热；农业、环保及化工等。5、漂珠制品>漂珠：电厂粉煤灰中能够浮于水面上的轻质部分>性能：耐火度1610-1730℃；软化变形温度1200-1250℃；最高使用温度900-1200℃。》应用：各种加热炉、隧道窑的保温层。6、膨胀珍珠岩》膨胀机理：熳烧时，珍珠岩结构内的水气化，产生很大压力，使粘稠的玻璃质体积迅速膨胀。》生产工艺：破碎一焙烧>性能：容重（衡量绝热材料质量的重要指标之一）4

4 400时的导热系数为0.19-0.938W/(m·℃)； 最高使用温度为900-1000℃。 4、膨胀蛭石 ➢ 生产工艺：预热→煅烧→冷却 ➢ 性能：强度一般较低，躲在1MPa以下； 容重：一般在1230kg/m3以下； 最高使用温度：300-1000℃之间，大部分为600 ℃ ➢ 应用：大量用于建筑业，冶金业、电力等的建筑和窑炉的保温； 汽车、飞机、车箱的外部保温层； 水冷却器、冷藏室的隔热； 农业、环保及化工等。 5、漂珠制品 ➢ 漂珠：电厂粉煤灰中能够浮于水面上的轻质部分 ➢ 性能：耐火度1610-1730℃； 软化变形温度1200-1250℃ ； 最高使用温度900-1200℃。 ➢ 应用：各种加热炉、隧道窑的保温层。 6、膨胀珍珠岩 ➢ 膨胀机理：煅烧时，珍珠岩结构内的水气化，产生很大压力，使粘稠的 玻璃质体积迅速膨胀。 ➢ 生产工艺：破碎→焙烧 ➢ 性能： 容重（衡量绝热材料质量的重要指标之一）

导热系数、耐火度1280-1360℃和安全使用温度800℃、吸水性400%、吸湿性0.006-0.08、抗冻性（-12℃，15次）其他（耐酸性强、耐碱性较差、吸音性）7、泡沫石棉>原料：石棉+填料+分散剂+粘结剂+水质+发泡剂+防水剂》生产工艺：>性能：容重（依填实不同而异）导热系数0.047W/(m·K）、疏水性强度：0.5-0.7MPa、有机物百分含量1-10%、吸音性、回弹性。》应用：绝热保温材料、吸音建筑材料和某些工业用填料；飞机、火箭、车辆、水箱、房屋、消音器等所需的构成部分；包装材料、缓冲材料、膨胀收缩调整材料等。第三节纤维质保温材料一、纤维质保温材料的种类1、定义：所有的具有纤维状结构、并以纤维互相交错缠绕而形成的微孔隙为主要绝热功能的一类保温材料。5

5 导热系数、 耐火度1280-1360℃和安全使用温度800 ℃ 、 吸水性400%、吸湿性0.006-0.08、抗冻性（-12 ℃，15次）、 其他（耐酸性强、耐碱性较差、吸音性）。 7、泡沫石棉 ➢ 原料：石棉+填料+分散剂+粘结剂+水质+发泡剂+防水剂 ➢ 生产工艺： ➢ 性能： 容重（依填实不同而异）、 导热系数0.047 W/(m·K) 、疏水性、 强度：0.5-0.7MPa、 有机物百分含量1-10%、 吸音性、 回弹性。 ➢ 应用： 绝热保温材料、吸音建筑材料和某些工业用填料； 飞机、火箭、车辆、水箱、房屋、消音器等所需的构成部分； 包装材料、缓冲材料、膨胀收缩调整材料等。 第三节 纤维质保温材料 一、纤维质保温材料的种类 1、定义：所有的具有纤维状结构、并以纤维互相交错缠绕而形成的微孔隙为主要绝热 功能的一类保温材料

天然纤维+棉、麻、丝、绒、木纤维有机纤维纤维质保人造纤维石棉<600℃海泡石<600℃天然纤维温水镁石<600℃（普通硅酸铝纤维<1200℃材高级硅酸铝纤维<1400℃料耐火纤维石英纤维<1200℃无机纤维刚玉纤维<1400℃氧化锆纤维<1600℃人造纤维岩棉<400℃中低温纤维矿棉<400℃玻璃棉<400℃纤维质保温材料举例1、矿物棉及制品矿渣棉：工业废料矿渣→高温熔化等制得矿物棉岩棉：以天然玄武岩或辉绿岩为原料岩棉岩棉板、岩棉毡岩棉玻璃布缝毡制品岩棉铁丝网缝毡岩棉保温带制品岩棉管壳制品2、耐火纤维及制品耐火纤维是耐高温无机纤维的总称。普通硅酸铝纤维高纯硅酸铝纤维A、原料高铝纤维含铬硅酸铝纤维美国C·E公司年产1000t生产工艺：电阻炉熔化一离心机成纤一双面针刺机制毯6

6 二、纤维质保温材料举例 1、矿物棉及制品 2、耐火纤维及制品 耐火纤维是耐高温无机纤维的总称。 美国C·E公司年产1000t 生产工艺：电阻炉熔化→离心机成纤→双面针刺机制毯

B、耐火纤维性能毡的物理性能项目指标130密度± 15160190220渣球含量>0.25mm5<4加热线收缩含水量0.5耐火纤维板的一般性能项目1260级1400级1600级高强级最高使用温度/℃1260126014001600密度/kg/m32603302252005-105-10第一次灼烧损失/%5-75-103200990880断裂模量未烧成的10503201100290235焕烧过的压缩强度/kPa560C、耐火纤维应用工业炉的内衬材料：硅酸铝纤维用途最多的一种隔热材料：炉壁的充填隔热材料密封材料：退火炉内外罩的密封材料衬垫材料：高温部位的衬垫材料和充填材料吸声材料：高温部位的吸声材料过滤材料：高温气体的过滤材料

7 B、耐火纤维性能 毡的物理性能 耐火纤维板的一般性能 C、耐火纤维应用 工业炉的内衬材料：硅酸铝纤维用途最多的一种 隔热材料：炉壁的充填隔热材料 密封材料：退火炉内外罩的密封材料 衬垫材料：高温部位的衬垫材料和充填材料 吸声材料：高温部位的吸声材料 过滤材料：高温气体的过滤材料

触媒载体：硅酸铝纤维（无活性/纤维细/杂质少/表面积大）原子反应堆内衬材料：原子反应堆的隔热材料【本讲课程的小结】掌握下列问题1多孔保温材料产生微孔的方法【本讲课程的作业】请在课下复习今天所讲各种保温材料的生产及用途8

8 触媒载体：硅酸铝纤维（无活性/纤维细/杂质少/表面积大）原子反应堆内衬材料：原 子反应堆的隔热材料 【本讲课程的小结】 掌握下列问题 1 多孔保温材料产生微孔的方法 【本讲课程的作业】 请在课下复习今天所讲各种保温材料的生产及用途