淺談泡沫陶瓷的種類、性能及發展前景

鐘路生

（廣東摩德娜科技股份有限公司，佛山　528222）

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Summary&Review
綜述與評述

淺談泡沫陶瓷的種類、性能及發展前景

鐘路生

（廣東摩德娜科技股份有限公司，佛山528222）

近幾年來，泡沫陶瓷作為一種新型建筑保溫材料頻繁出現在各類報刊、雜志和展會上，但實際上很多人還區分不出什么是泡沫陶瓷，更談不上運用。筆者對相關材料的概念和物理性能參數進行了對比，并對其現狀和發展前景做了簡單的分析，希望對從業者有所幫助。

泡沫陶瓷；保溫板；現狀；市場

1　前言

近幾年來，泡沫陶瓷作為一種新型建筑保溫材料頻繁出現在各類報刊、雜志和展會上，這對科研人員來說并不陌生，但實際運用上卻并不常見。筆者調查發現，從普通老百姓到很多的專業建筑材料從業人員，還區分不出什么是泡沫陶瓷，更談不上運用。究其原因有四：一是新產品。產量低、成本高，售價偏高，多用于高端寫字樓、別墅，市場鋪開面不夠，影響范圍不夠寬；二是質量輕。運輸半徑受限，推廣力度有限；三是同質化。外墻外保溫泡沫陶瓷與外墻外保溫泡沫玻璃外型、顏色、功能基本一樣，只是后者的斷面有玻璃光澤，以及使用原料不同而已，前者生產中不加入廢舊玻璃；四是國家標準、行業標準還沒有正式出臺。大量使用后施工單位和質監單位無法依法驗收?；谛袠I的這些現狀，筆者從理論的角度對相關材料的概念和物理性能參數進行了對比，并對其現狀和發展前景做了簡單的分析，希望對廣大從業者有所幫助。

2　泡沫陶瓷的種類

什么是泡沫陶瓷？泡沫陶瓷是一種無機非金屬材料，是以陶瓷原礦、頁巖、陶瓷工業廢渣、粉煤灰、煤矸石、大理石尾礦、爐渣等等無機材料作為主要原料，摻加一定比例的發泡劑、助溶劑等經混合、制粉、填料工藝，再經高溫焙燒而成的高氣孔率的陶瓷材料。泡沫陶瓷采用的是低值低質的頁巖、工業廢渣，對環境的保護和降低能耗有更大的優勢。在同等導熱系數值時，泡沫陶瓷的抗壓強度和抗折強度要大于泡沫玻璃，使用更安全。

泡沫陶瓷一般可以分為兩類［1］，即開孔（網狀）陶瓷材料以及閉孔陶瓷材料，這取決于各個孔穴是否具有固體壁面。如果形成泡沫體的固體僅僅包含于孔棱中，則稱之為開孔陶瓷材料，其孔隙是相互連通的；如果存在固體壁面，則泡沫體稱為閉孔陶瓷材料，其中的孔穴由連續的陶瓷基體相互分隔，因此也決定其使用場所不同。

2.1多孔泡沫陶瓷

多孔泡沫陶瓷材料是以剛玉砂、碳化硅、堇青石等優質原料為主料、經過成型和特殊高溫燒結工藝制備的一種具有開孔孔徑、高開口氣孔率的一種多孔性陶瓷材料、具有耐高溫，高壓、抗酸、堿和有機介質腐蝕，良好的生物惰性、可控的孔結構及高的開口孔隙率、使用壽命長、產品再生性能好等優點，可以適用于各種介質的精密過濾與分離、高壓氣體排氣消音、氣體分布及電解隔膜等。［4］

多孔泡沫陶瓷的重要特征是具有較多的均勻可控的開口氣孔。開口氣孔具有過濾、吸收、吸附、消除回聲等作用。

2.2閉孔泡沫陶瓷

閉孔泡沫陶瓷是以閉氣孔泡為主的發泡陶瓷，而閉口氣孔則有利于阻隔熱量、聲音以及液體與固體微粒傳遞。

2.3多孔泡沫陶瓷與閉孔泡沫陶瓷的區別

多孔泡沫陶瓷與閉孔泡沫陶瓷的根本區別就在于發泡孔開閉的多少，對比效果如圖1所示。

圖1　多孔泡沫陶瓷與閉孔泡沫陶瓷的對比

3　泡沫陶瓷的生產工藝

目前泡沫陶瓷工業化生產多數采用 “濕法球磨——噴霧干燥造?！淼栏G燒成”的工藝流程，并且已相當成熟［4］。泡沫陶瓷保溫板與隔墻板基本采用此種工藝。

泡沫陶瓷隔墻板發泡的孔徑直徑≤1 mm的大約占60%～80%，直徑1～2mm占20%～40%，且孔壁較薄。這種工藝的優點是產量大、原料加工均勻、穩定性好。缺點是排水、排氣污染較難控制、制粉干燥能耗高。

所以業界有提出“干法制粉 +造?！钡墓に囁悸罚形匆娪袕S家投入生產的報道。筆者通過干法工藝實驗，也能做出與濕法工藝大體相當的閉孔泡沫陶瓷，如圖2所示。但存在一定的問題，如：實驗室做小樣時每次做的發泡孔徑都不一樣，孔壁厚薄不一樣，均勻性不好把握，一旦投入生產，發泡不均勻可能導致產品品相不好、性能不穩定、市場不接受。如何使干法制粉產量提升、混合均勻、質量穩定，這給設備制造廠家提出了課題，值得探討。

圖2　“濕法球磨工藝”與“干法制粉工藝”產品對比

4　泡沫陶瓷產品的性能對比

4.1泡沫陶瓷隔墻板與發泡水泥的比較

泡沫水泥磚是利用填集料小顆粒與水泥、發泡劑、添加劑經攪拌凝結后，再經蒸壓反應等工序制作而成的輕質墻體材料，故又稱蒸汽磚。它的優點是成本低，易生產。缺點是強度低、吸水率高、吸釘力差、后期收縮大。與泡沫陶瓷隔墻板常規參數對比如表1所示。

表1　泡沫陶瓷隔墻板與發泡水泥常規參數對比

從表1可以看出，同等導熱系數下泡沫陶瓷的抗壓強度和抗折強度要大于泡沫水泥，用于隔斷的優勢明顯，而低吸水率意味著優良的防水防潮功能。

4.2泡沫陶瓷保溫板與隔墻板的比較

泡沫陶瓷根據使用場所不同，容重大概可以做到140～990 kg/m3。

作為建筑外墻外保溫材料，泡沫陶瓷的容重，決定了它本身的物理性能。根據2015年8月份在沈陽召開的《外墻外保溫陶瓷》國家標準審查會議的精神，外墻外保溫泡沫陶瓷物理性能指標各有不同，詳情如表2所示。

而泡沫陶瓷隔墻板尚無專門的國家標準和行業標準，有待于行業的發展、企業的推動及國家有關部門的支持。廣西碳歌環保新材料股份有限公司（以下簡稱“碳歌公司”）敢為天下先，首創了泡沫陶瓷隔墻板，作為一種新型的建筑室內隔斷材料，兼具了保溫隔熱、隔音降噪、防水防潮等功能，無疑是值得行業學習的。根據其公司網站公布的資料顯示，參照有關建筑材料的標準，大概歸納泡沫陶瓷隔墻板物理性能指標，見表3。

表2　外墻外保溫泡沫陶瓷物理性能指標

表3　室內泡沫陶瓷隔墻板物理性能指

5　現有閉孔泡沫陶瓷生產定位狀況對比

國內現有閉孔泡沫陶瓷生產定位狀況如表4所示。

由表4可知，泡沫陶瓷現有狀況基本上是以A1級發泡陶瓷保溫板為主，作為外墻保溫材料與棉板、苯板B級材料等市場競爭，盡管具有A1級阻燃和無機材料的環保優勢，終因其價格的劣勢，導致一直以來前景不被看好。而作為防腐磚的功能，也只有一方科技及商?？萍荚谕茝V，力度有限。

作為室內隔墻材料，兼具保溫隔熱、隔音降噪、防水防潮的功能，又降低了樓板承重、簡化了墻面凹凸不平的處理工序、加快了施工進度，而且美觀大方，節省了空間。碳歌公司的創舉，為行業帶來了革命，開辟了一條新路。據了解 ，佛山陶瓷作為全國陶瓷行業的風向標，已有多家知名企業在做此類新產品開發和前期的市場調查，如東鵬、新明珠、金意陶、歐神諾等，倘若時機成熟，泡沫陶瓷保溫隔墻板，將作為一種新型陶瓷產品，會有井噴式發展。

表4　國內現有閉孔泡沫陶瓷生產定位狀況

6　泡沫陶瓷的市場前景

據了解，中國每年生產實心黏土磚近6000億塊，耗用土地約66萬畝［5］。若按0.40元/塊計算，年產值將達2400億元。而在國家政策和環保需求的大環境下，實心黏土磚正日益退出市場，所留下的市場空缺可為一些新型墻體材料所填補，閉孔泡沫陶瓷因其性能的優勢，有望占領一席之地。

根據住房和城鄉建設部統計，建筑能耗占我國能源消費總量28%以上。在我國既有的約400億m2建筑中，近99%屬于高耗能建筑，單位建筑面積的能源利用率僅為28%，在此背景下，采用新型保溫隔熱材料降低建筑能耗，減少對環境的污染，在經濟社會發展中占據重要地位。根據國家《建材工業“十二五”發展規劃》，僅保溫防火材料領域的就有1.6萬億的市場需求。即使只有5%采用泡沫陶瓷，市場規模將達800億；電力防腐的采購量也將達到100億規模。據此數據，國內至少要達到日產量400 m3泡沫陶瓷保溫板材生產線300條，才能滿足市場需求。

因此作為A1級的防火保溫材料，泡沫陶瓷外墻外保溫板和內隔墻保溫板都具有廣闊的市場前景，利國利民。

［1］搜狗百科，泡沫陶瓷.

［2］張久宜，桑愛美等.用工業廢渣研制泡沫玻璃.山東陶瓷，1994，4.

［3］搜狗百科，泡沫玻璃保溫板.

［4］百度百科，多孔陶瓷.

［5］吳俊良，鐘路生，黃停停.拋光廢料生產泡沫陶瓷的技術介紹和運用［J］.陶瓷，2013,3.

［6］名盾建材.如何分析新型墻材市場.