轻质隔温耐热的发泡材料有哪些主要特点和应用？-青晏化工

轻质隔温耐热的发泡材料有哪些主要特点和应用？

来源： | 发布日期：2024-07-04

主要特点

这类材料的特性十分显著。首先是其轻质的特点，密度通常在 100 - 500 kg/m³之间。比如说聚苯乙烯发泡材料，其密度大约在 30 - 50 kg/m³，与钢材相比，重量要轻得多。这一特性在运输、安装和使用过程中极为便捷，大幅降低了工程成本。

发泡材料隔热性能出色，热导率一般在 0.02 - 0.06 W/(m·K)之间。以气凝胶发泡材料为例，热导率甚至可低至 0.013 W/(m·K)，能够有效地阻止热量的传导。将其应用于建筑领域，如外墙保温，可显著降低室内外的热交换，从而大幅减少能源的消耗。

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其中某些特殊材料耐温性能强大，耐温范围通常在 -200℃至 1000℃之间。例如聚酰亚胺发泡材料能够长期耐受 250 - 300℃的高温，在短时间内甚至可以承受 400 - 500℃的高温。正因为如此，它在航空航天等对高温环境要求严苛的领域里，成为了保护关键部件的不二之选。

发展历史

发泡材料的发展源远流长。20 世纪 20 年代初期出现泡沫胶木，30 年代硬质聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫问世，40 年代聚乙烯等多种泡沫材料相继出现，50 年代可发性聚苯乙烯泡沫和软质聚氨酯泡沫开始发展。二战期间及之后，聚合物发泡技术在欧美迅速发展。美国杜邦在 1941 年提出用氮气发泡制取聚苯乙烯泡沫塑料。70 年代，巴斯夫用预发泡珠粒制成泡沫塑料。日本于 60 年代、我国于 70 年代开展相关研究。进入 20 世纪末和 21 世纪初，发泡材料在多个领域如航空航天、能源、声学等得到充分认可和应用，其性能和质量不断提升，满足了越来越多高端领域的需求。

制备方法

轻质隔热耐温发泡材料的制备方法多种多样。物理发泡法是常见的一种，通过将气体引入聚合物基体中形成泡孔结构。其中，发泡剂发泡是在聚合物中添加化学发泡剂，在加热过程中发泡剂分解产生气体，从而形成泡孔。

超临界流体发泡则是利用超临界二氧化碳或氮气在聚合物中的溶解性和扩散性，通过降压使气体析出形成泡孔。化学发泡法依靠化学反应产生气体来发泡，在聚合物中添加特定的化学发泡剂，在一定条件下发生化学反应产生气体，进而形成泡孔结构。这种方法能够较为精确地控制发泡过程，但需要精心选择合适的发泡剂和反应条件。

模板法是利用具有特定孔隙结构的模板来制备发泡材料，先将聚合物填充到模板的孔隙中，然后去除模板，从而得到具有特定孔隙结构的发泡材料。虽然这种方法可以制备出具有高度规整孔隙结构的发泡材料，但工艺相对复杂，成本也较高。

主要应用

在航空航天领域，发挥着至关重要的作用。当航天器重返大气层时，表面会产生极高的温度，此时就需要使用耐温性能极其优异的隔热材料来保护内部的结构和设备。例如，陶瓷基发泡材料因其良好的耐温性能和机械强度，被广泛应用于航天器的热防护系统。

此外，飞机发动机的隔热部件以及机身的隔热隔音材料等，也大量采用了这类发泡材料，不仅能够减轻飞机的重量，提高燃油效率，还能有效降低噪音。

在工业领域，这类材料常用于高温管道和设备的保温隔热。比如在石油化工行业，高温反应釜、蒸汽管道等都需要使用性能良好的隔热材料，以减少热量散失，提高能源利用率，降低生产成本。在电子工业中，一些高温设备的隔热和防护也离不开耐温性能良好的发泡材料。

总结

未来，轻质隔热耐温发泡材料有着明确的发展方向。其一，是不断提高性能。进一步降低热导率，以提高隔热效果；拓展耐温范围，以适应更极端的环境；增强机械强度，使其能够承受更大的压力和冲击。其二，是朝着多功能化发展。结合防火、防水、电磁屏蔽等多种功能，使其能够满足更为复杂和多样化的应用需求。

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