保溫材料密度與導熱系數的關系研究

李國明 李志剛

摘 要：隨著我國經濟的快速發展，人民的日益生活需求也在不斷增長。在當前階段，做好材料的設計工作，對于人民的工業發展是非常有用的。本文針對常用的聚苯乙烯塑料與聚苯乙烯泡沫塑料的復合型砂漿，通過做了大量的材料收集以及保溫使用之后，對其的數據信息進行了檢測，并且還針對性的總結出了這其中數據變化的行為和特征，在本質上得出了保溫材料密度與導入系數之間所存在的一種緊密關系。本文的研究結果數據可以表明，除了一些復合型的保溫水泥砂漿材料之外，大多數的保溫材料在導熱系數與表觀密度之間所存在的關系上，并沒有表現出非常特定的關系對應。因此，在實際的作業檢測當中，對不同性質的材料而言，應該以不同的處理和判斷的方法來針對性的做好其與導熱系數之間的關系分析問題，希望本文可以給廣大讀者帶來參考性意見。

關鍵詞：保溫材料；導熱系數；關系

當前我國對于材料的使用質量，主要通過其表面呈現的密度、導熱系數以及壓縮能力等信息數據來參考。對于這三項參考指標而言，導熱系數是一種衡量材料使用對于絕熱性能的一種參考信息，該系數與導熱系數之間所體現的關系非常的密切。從一般程度上來看，材料密度的水平直接影響著其使用的導熱系數水平。對于不同材料的使用而言，其對應的導熱系數與密度之間的關系也會存在著一些不同，本文在這種前提下，對幾種常使用的保溫材料導熱系數與密度之間的關系進行了分析。

1導致系數的影響因素

1.1材料的結構以及組成

眾所周知，有機高分子材料對應的導熱系數比無機材料對應的導熱系數在水平上要更小，在人們常使用的無機材料當中，非金屬的導熱系數比金屬的又更小。對于其他物質而言，氣態的比液態的導熱系數會更小，同時液態的水平也會比固態的更小。

1.2材料的表觀密度

對于材料的表觀密度而言，其主要是指材料在自然堆積的狀態下所對應的單位體積質量就代表了材料的表觀密度。對于此處的單位體積而言，其不僅包含了空隙部分的體積，同時也包含了材料固體部分的體積。在一些溫度較低的環境當中，空隙中所存在的氣體可以被人們認作為靜止且無相對流動的氣體，因此其只具備導入的效果，不具備對于熱量的對流以及交換能力。由上述的介紹可以知道，由于空氣的導熱系數會比固體的更小，因此，隨著孔隙程度不斷的提升，材料的使用導熱系數會逐漸的變形。對于一些孔較多的材料，其對應的導熱系數就會更小。但是從本質上來看，材料的導熱系數并不是隨著其密度的均勻減小而呈現正比性的無限降低。如果材料具備的表觀密度小于了某個規定的臨界值時，由于材料對性的孔較多，因此空氣中對于空氣的流動就會產生對流。除此之外，因為空氣對于輻射的抵抗能力非常的低，如果材料的導熱系數降低到了最小水平值，那么一旦在之后突然增大孔隙的體積，那么就會嚴重的導致空氣出現對流問題，這種情況就會導致材料在使用時對應的導熱系數會變大。對于具備空隙率以及實體尺寸相同的材料而言，如果材料對于一些孔的穿插出現了聯通的效果，那么這種情況也會導致材料具備的導熱系數會增大，反之會導致導熱系數會變小。

1.3材料的濕度

由于水的導熱系數比空氣的會更大，因此，對于一些吸了水的材料而言，其具備的材料平衡含水率出現了較高情況時，這種情況也會導致材料具備的導熱系數會逐漸增大。

1.4材料的熱流方向

如果材料在結構分布上是各向異性的特征，那么在不同方向上來觀察材料的導熱系數也會有不同的效果。為了在根本上降低材料對應的導熱系數水平值，應該盡可能的減少熱流在方向上具備的離散性和不均勻性。

2常用保溫材料的密度與導熱系數

在實際工作中，通過對大量的保溫材料具備的導熱性能進行監測和采集之后，結果得到導熱系數與密度之間所對應的一定關系，這其中就包含了聚苯乙烯泡沫塑料密度與導熱系數之間的對應關系，其如圖1所示。圖2為聚苯乙烯泡沫塑料導熱系數的正態分布曲線。由圖1可以看出，對于密度相同的材料，其對應的導熱系數也不完全相同，并且導熱系數與密度之間的關系并不是以嚴格正比關系分布。對于這種形象而言，主要是與生產廠商與材料制造工藝所使用的材料對應的屬性有關系。由圖2可以看出，當前人們所使用的聚苯乙烯泡沫塑料的密度主要集中在31到40水平之間。

3結束語

從以上的研究結果來看，除水泥基復合保溫砂漿外，保溫材料的表觀密度和導熱系數之間沒有表現出特定的關系。在保溫材料的檢測項目中，材料的導熱系數和表觀密度都是強檢項目，導熱系數是衡量材料的熱工性能，檢測材料的表觀密度也是為了更好地檢查材料導熱系數是否在要求的范圍之內。實際上，有些保溫材料例如聚苯板，它們的表觀密度和導熱系數的線性關系只有在理論情況下存在，因此在對這些材料的實際檢測中，如果材料的物理、力學和熱工性能等其它指標都合格，而僅表觀密度不合格，材料也是可以使用的。但是同樣我們也看到，像水泥基復合保溫砂漿等材料、導熱系數和表觀密度的關系呈現出明顯的線性關系，這類材料的指標值關系非常密切，所以在檢測時要特別注意，若其中一項不合格時，應檢查另一合格項的檢測結果是否正確，并建議這兩個項目同時復檢。目前的同條件試件的送樣過程中經常發現一項不合格、其它項合格的問題。

參考文獻：

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