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用于建筑節能的阻燃泡沫氣凝膠涂料

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來源:碳中和技術實戰
一種稱為氣凝膠涂層 (AC) 的創新建筑材料可以幫助我們實現降低環境影響的目標。ACS Materials Letters上發表的最新文章重點介紹了具有改進特性(例如低導熱性和耐火性)的泡沫狀 AC 的開發。
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用于節能和阻燃的經濟型建筑泡沫氣凝膠涂層

絕緣材料在節能建筑中的作用

為了實現減排和環境可持續性,擁有有效防火的建筑物至關重要。長期的高能效現在需要使用同時具有防火性的隔熱材料。
現有的隔熱材料,如礦棉、玻璃棉、噴涂、聚苯乙烯、氣凝膠氈等,易受水分、化學產品、溫度、光照等因素的影響和反應,難以保持低導熱性和防火性長時間的抵抗。
與大多數傳統材料相比,熱固性聚合物基泡沫(如改性環氧泡沫)和氣凝膠具有出色的隔熱和防火性能,因此脫穎而出。然而,由于這些泡沫塑料通常非常脆弱,因此組裝和運輸極其困難。
氣凝膠涂層是其他預制隔熱解決方案的開發替代物質,可以更自由地噴涂。一般來說,通過添加更多的無機添加劑,如二氧化硅 (SiO 2 ) 氣凝膠,可以提高耐火性和熱效率。典型的氣凝膠覆蓋物通常是通過有效結合聚合物和 SiO 2氣凝膠顆粒而制成的。
已經確定,大的氣凝膠顆粒(0.1-4 毫米)可以產生更好的隔熱覆蓋層。然而,大顆粒通常是使用昂貴且要求苛刻的干燥程序(例如超臨界干燥)制成的,這會降低可承受性。
另一種減少聚合物滲透的實用方法是使用非極性聚合物作為粘合劑,盡管這會由于無效的粘合性而導致脫粘問題。

如何制造隔熱氣凝膠涂層?

通過在氣凝膠層中加入氣泡,很有可能制造出密度相對較低、隔熱性能優異的氣凝膠覆蓋物。留在氣泡內層的顆粒降低了聚合物基體侵入的可能性。
防火三聚氰胺樹脂(MF)和SiO 2氣凝膠顆??捎糜趯崿F防火。界面可以通過采用典型的高通量方法(例如空氣噴涂)來應用氣凝膠覆蓋物。
與其他傳統隔熱材料相比,這種泡沫狀氣凝膠覆蓋物展示了氣凝膠薄膜在易于部署和泡沫在保溫方面的優勢,以及卓越的耐火性和低廉的成本。

研究成果

孔徑隨著 SiO 2和聚合物濃度以及壁結構從窄項鏈框架到桁架結構最后到厚骨架的進展而增加。接觸角約為 150°,泡沫氣凝膠被確定為極度疏水的,使其對潮濕氣候特別有吸引力。
泡沫氣凝膠的導熱系數為 27 至 50 mW m -1 K -1,處于商業化隔熱材料的可接受范圍內。由于 MF 聚合物和 SiO 2 的出色防火性能,氣凝膠在放熱率 (HRR) 和發煙率 (SPR) 方面優于許多常用的有機絕熱材料。

優點

盡管許多商用氣凝膠薄膜產品具有相似的成分配方,但這種氣凝膠涂層基于廉價的水溶性 MF 聚合物和精細的 SiO 2氣凝膠顆粒,其中成本與顆粒大小呈正相關。結果,成本顯著降低。鑒于原材料成本低、易于制造和令人印象深刻的能力,它在各種用途上具有巨大的經濟潛力。

消費電子應用

電子產品(如電池)的過熱安全性是這種氣凝膠覆蓋物特別吸引人的另一個領域。即使電池的均勻覆蓋層意外破裂,涂層仍可通過最大限度地減少熱破裂來保護消費者和其他電子子系統。
簡而言之,由于其耐熱性和成本效益,該涂層將被證明對未來的應用有用。


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