常见绝热材料分析之XPS.doc

续接上篇 常见绝热材料分析之EPS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XPS1.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，我们可以观测到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 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2000.0301.5%20年改苯料挤塑板1200.0355%3-5年在密度均为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。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