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      國內閉孔泡沫陶瓷發展現狀

      2015年02月07日

      世界上多孔陶瓷的發展始于二十世紀七十年代,是陶瓷材料的一個類別,是一種含有較多空氣孔洞的無機非金屬固體材料。它是通過利用材料的空洞結構、表面結構以及本身材質特性來達到應用所需的力、熱、聲、光、電、磁等物理和化學性能。一般來說,氣孔在多孔陶瓷體中所占的比例在20%~95%之間。根據氣孔類型劃分,又可將其分為開孔型和閉孔型。在性能上,它不僅具有普通陶瓷固有的化學穩定性好、剛度高、硬度大、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、機械強度高、易再生等優異性能,還因其特有的孔洞結構,而具有比普通陶瓷更勝一籌的應用價值,如密度低、重量輕、比表面積大、導熱系數低、韌性強等。

        相比較而言,陶瓷多孔材料,在理性化技術性能和經濟性方面所顯現出的綜合性能優勢,是金屬材料與有機高分子材料所形成的多孔體無法相比的。

        多孔泡沫陶瓷材料具有十分突出的經濟技術優勢,因此成為一類具有巨大應用潛力的材料,市場開發應用前景廣闊,在世界范圍內成為眾多科研機構和生產企業相繼開發的熱點和對象,并廣泛應用于化工、環保、能源、治金、電子、石油、建筑、軍工等領域,具有十分顯著的經濟社會效益。
      國內外泡沫陶瓷技術現狀

        目前,國內外對多孔泡沫陶瓷材料領域及特需用途上,主要集中在高端領域,但開孔型較為常見,在實際應用中也較為普遍。如作為液體、氣體過濾用的濾芯材料;消聲器,吸聲,降低噪音材料;催化劑載體,固化醇載體等。對于閉孔類型而言,則基本處于一種前沿科技研究和高端應用狀態,可供定性了解(參考)的,有價值的文獻不多,在北京圖書市場上,僅有中國科學院劉培生譯著的《多孔固體結構與性能》、《多孔材料引論》及羅民華編著的《多孔陶瓷使用技術》兩個版本。書中所涉及閉孔陶瓷部分的介紹非常有限,基礎性、系統性的論述以及涉及生產工藝方面的文字資料幾乎找不到,在國際、國內市場上更是難覓實物。特別是具有良好綠色特征,高效多功能,且能應用于建筑節能領域的泡沫陶瓷材料,無論在國際或國內還是空白。

        保溫絕熱是閉孔泡沫陶瓷最主要、最傳統的應用之一,國外有關報道稱:世界上最好的絕熱材料是“真空閉孔泡沫陶瓷”,其傳熱系數比硬質聚甲酸乙酯泡沫材料還低上千倍,被稱為“超級絕熱材料”。它的應用也大都是在高端領域,如高級保溫、保冷集裝箱、頂級產品可用于航天飛機的外殼隔熱。

        盡管目前國內有些科研機構或企業已意識到泡沫陶瓷對于建筑節能的重要意義,開始關注這一新興項目,也有少量成果,如2008年國內曾出現個別關于“閉孔泡沫陶瓷”的研發報道,但從整體來看,尚顯某些不足:(1)已取得的物理技術性能水平較低。(2)研發成熟度處于較低級階段。(3)因其所使用原材料的局限性、地域性、經濟性等方面的原因,很難形成跨地區的產業規模,難以滿足建筑及節能市場質量要求高,數量要求巨大、覆蓋面廣的需求,缺乏普遍有效的指導意義和廣泛、持久的商業應用前景。(4)未注明有獨立知識產權。

        研發閉孔泡沫陶瓷的目的和意義

        在全球經濟發展的浪潮中,在世界工業飛速發展的形勢下,環境與資源是人類社會遇到的大難題,節約資源、保護環境的要求越來越高。因此適應這種形勢發展的材料,顯得十分重要,對社會發展具有積極的意義。而閉孔泡沫陶瓷,正是適應這種形勢發展要求的一種新材料,它能夠在提高效率、節約資源、保護生態環境等方面發揮顯著的促進作用。

        具有良好的社會環境效益

        1、綠色選材取材

        采用科學先進的方法,最大限度地利用各種固體廢棄物,開展低質低值巖石、碎石、煤矸石、粉煤灰、尾礦及農業固體廢棄物的綜合利用;提升其使用價值,消納廢物,變廢為寶,清潔治理環境——起到“清潔工”的作用。

        2、綠色開發治理

        通過對山區的荒山荒坡建設性開發治理、取材,在保護自然環境的基礎上,恢復植被或再造人文景觀。優化提升當地環境價值和環境綜合質量,充實豐富自然生態環境,促進當地經濟發展。

        3、科學技術效益

        (1)自主創新、原始性創新。擺脫了高科技產品,在產權上受制于人的弱點。奠定企業技術核心競爭力的將是基礎。具備可持續發展,連續經營的科技能力,并不斷瞄準國內國際科技前沿更高的目標。(2)閉孔泡沫陶瓷材料科技含量高,技術具有領先優勢。在國內泡沫陶瓷研究和生產中處于較高水平,填補了建筑應用的技術空白。(3)先進工藝、先進技術、先進設備可有效提高燒結生產領域的工藝水平,生產技術能力和設備質量。

        具有良好的社會經濟效益

        閉孔泡沫陶瓷材料應用范圍廣,市場潛力巨大,生產成本低,性價比突出。明顯的和潛在的應用前景光明,持續時間長,具有永續經營的美好前景,會為經營者帶來豐厚的經濟效益。

        泡沫陶瓷材料性能優異

        1、輕質、高強、高硬

        2、高效、可靠的保溫與絕熱性能

        3、突出的防火阻燃及耐高溫性能

        4、防水、防潮、抗滲漏——可靠的剛性防水材料

        5、優異的化學穩定性

        6、耐凍融、耐老化、耐候性強——自然使用壽命無上限

        7、顯著的吸聲隔音降噪性能

        8、加工性能優異,尺寸穩定性一致性好,與其它材料的和易性強

        9、寬泛的溫度使用范圍

        10、優異的安全性、衛生性、防護性、高度綠色環保型材料

        閉孔泡沫陶瓷與國內外同類產品比較

        閉孔泡沫陶瓷與相關材料經濟技術及環保性能比較

        通過聚氨酯、玻璃棉、加氣混凝土、泡沫玻璃4種常用材料綜合性能比較,“專利閉孔泡沫陶瓷”具有下述明顯的單項比較優勢。(1)相同容量(密度)條件下,本材料機械強度較高,硬度最大。相同強度條件下,本材料密度最低;(2)任何環境條件下,吸水率、吸濕率、含水率最低;(3)使用溫度最高,防火阻燃能力最強;(4)化學穩定性,溫度穩定性最好;(5)耐久性,耐候性最好;(6)材料壽命(設計使用時間)最長;(7)保溫隔熱性能可靠性最好,即使用于北方寒冷地區保,又適用于南方,夏熱冬暖隔熱;(8)環境適應能力最強;(10)最具安全性,無毒、無害;(11)各項使用性能的一致性最好;(12)現場施工性和施工適應性最好;(13)性價比最突出;(14)質量事故發生幾率最低;(15)系統綜合造價最低,整體性好;(16)環境友好特點最顯著,全壽命周期高度綠色化。

        最有價值的是,本材料能將各單項優勢基于一體。其綜合集成比較優勢是其它4種材料無法比擬出。

        建筑領域的應用、貢獻及市場前景

        復合性能應用

        (1)、可作為墻體保溫隔熱、防火、防水、防腐、隔音一體化材料;用于墻體自保溫結構,外墻體外保溫結構及其他結構;(2)、可作為屋面輕質高強保溫隔熱、防水及屋頂綠化(防根穿刺)一體化材料;(3)、建筑物防火阻燃材料。如防火墻,防火墻離帶等;(4)、具有顯著隔音防潮作用的屋內隔墻板,及廚房、衛生間需要防水隔音,防火部位的材料;(5)、鋼結構建筑使用的輕質,多功能幕墻及其它部位板材;(6)、地下工程材料。如地下防水、防滲、防潮、防火、保溫隔熱一體化材料;(7)、單一材質制成的多功能墻體材料。如板材、砌塊等。與加氣混凝土材料復合構成的新型全無機防水,保溫隔熱墻體結構;(8)、利用功能疊加方法,可與多種材料組成滿足建筑物特殊要求的多功能,多用途復合材料。

        其它領域的應用

        由于閉孔泡沫陶瓷特有的力學、熱血、聲學、化學、電磁學等方面的優異性能,以及可以滿足較多和較全面的功能要求,使它能夠廣泛應用于環境保護、工業及民用建筑、國防軍工、石油化工、市政建設、地下工程、道路交通、橋梁、隧道、涵洞、生物種植、制冷業、熱工設備……等等諸多領域。

        1、保溫絕熱材料

        可用于工業商業的保溫隔熱工程如:(1)工業熱工設備的保溫與隔熱(2)工業廠房的保溫與隔熱(3)石油及熱力管道的保溫

        2、防火阻燃材料

        可用于工業、商業、軍事設備、軍事工程、船舶工業的防火消防工程等。

        3、剛性防水材料

        可用于各類建筑物的屋面、地下以及其它工程的防水、防潮、防滲。

        4、隔音降噪吸聲材料

        可用于室內,室外各種需要隔音降噪吸聲的場合。如音樂廳、大堂、會議廳等的吸聲材料。公路鐵路的聲障材料,地鐵、隧道的降噪材料等等。

        5、耐腐蝕材料

        可用以化工廠及其它化學腐蝕嚴重的設施及工程上。

        6、防光輻射、電磁防護材料

        7、特殊功能材料

        作為載體(基礎材料),與其它材料復合,可滿足多種特殊應用要求。

        市場需求潛力巨大

        我國正處于城鎮化和工業化發展時期,面臨每年大約新建設20億m2建筑總量,相當于全球年建筑量的一半。根據全國建筑節能外墻外保溫市場情況分析,新建建筑市場形成的節能外墻外保溫市場總產值在750億-1000億元人民幣。

        我國“十一五”規劃,提出要完成建筑節能65%的總目標,并趕上中等發達國家建筑節能水平。目前全國現有建筑面積360億m2,其中達到節能設計標準的2億m2,僅占全部城鄉建筑面積的0.04%。按建設部要求,其中大部分的節能改造到2020年完成,市場容量1.2萬億元,按此進度推算,每年即有建筑節能改造任務36億m2,每年1400億元。

        因此,我國每年將面臨20億m2新建和36億m2既有建筑改造的建筑節能任務。我國現有建筑節能的市場規模,目前已達到1.5萬億元,而且這個數字以1000億元/年的速度增長。僅北京“十一五”期間,需要進行節能改造的面積就達1.6億m2,形成節能市場320億元。

        這種現實,就為我國新型墻體建筑材料、新型保溫隔熱材料的生產行業提供了廣闊和難得的機遇。保溫隔熱是泡沫陶瓷最傳統、最具代表性的使用性能。我公司自主研發的、先進的多功能保溫隔熱材料——閉孔泡沫陶瓷多孔泡沫陶瓷,綜合技術性能和功能集成等方面,在無機非金屬材料中還沒有那一種材料能與之相比。可以斷言,閉孔泡沫陶瓷將會在我國墻材革新與建筑節能工作中,發揮不可替代的重要作用。為建設綠色生態建筑做出杰出的貢獻,因而也一定會占有相當的市場份額。

        不難看出,無論是面對國際國內,如此眾多的一般性應用領域的市場需求,還是數量如此巨大的重點應用領域的市場需求,以及這種需求的無時限性,和數量不斷遞增的趨勢,在閉孔泡沫陶瓷生產項目發展過程中,其可預見且有限的產量和產能,將面對已無法用確切的數據來表達的潛在的巨大市場。在將來一段較長時期內都只能用“供不應求”來形容。另外,從目前建筑節能領域運行的實際情況來看,無論在材料或是體系結構,都存在許多亟待解決的困擾建筑節能工作良性發展的不足和缺陷。這也恰好從另一方面預示著本項目材料,會以其無法替代的綜合性能優勢和經濟優勢而面臨良好的發展機遇。

        由于閉孔泡沫陶瓷應用于建筑領域,在世界范圍內還是空白,所以它的產業、商業化營銷具有長遠的全球市場前景。

        閉孔泡沫陶瓷發展前景看好

        1、通過科學設計,由閉孔泡沫陶瓷材料組成的單質或不同復合型多功能,高可靠建筑節能維護體系,可滿足當前乃至今后建筑節能標準不斷提高情況下,我國各個氣候區建筑節能規范對外墻、屋面的熱工性能要求。

        2、在近似墻厚和熱工性能前提下,閉孔泡沫陶瓷在社會、經濟、文化、環境效益等方面將會更勝一籌。

        3、作為單一墻體,在嚴寒地區,特別是A區的建筑節能應用方面,閉孔泡沫陶瓷在材料厚度為142mm時,即可滿足現行節能標準。而此條件下,加氣混凝土砌塊則需要400mm厚。

        4、值得推薦的是,閉孔泡沫陶瓷與加氣混凝土組成的新全無機復合節能墻體,具有取長補短、優勢互補、多項經濟技術指標非常先進的特點,是建筑節能工作一項極有意義的嘗試。

        5、市場需求巨大,解決市場瓶頸,項目具備快速做大的空間

      來源:萍鄉市恒昌化工新材料有限公司
      萍鄉市恒昌化工新材料有限公司
      曾潔
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