摘要：以硅溶胶为研究对象，阐述了硅溶胶的多保温材料制备与性能的相关问题。文章先分析了硅溶胶多孔保温材料的制备工艺流程，再结合工程案例，阐述了多孔保温材料的性能情况。从本次研究结果可知，硅溶胶的多孔保温材料制备流程简单，并且性能优越，能满足多种条件下的建筑物使用要求，因此应该得到相关人员的重视。
关键词：硅溶胶；多保温材料；材料制备；材料性能
前言
保温材料在我国建筑工程项目中占据着重要位置，从当前相关技术的发展情况来看，多孔保温材料因具有物理性能良好、技术条件成熟等优势而得到诸多学者的认可。硅溶胶在多孔保温材料制备中发挥着重要作用，随着相关技术的进一步发展，越来越多的人研究发现，碱性硅溶胶在硅溶胶水分蒸发之后，其胶体离子将会紧密附着在物质上，形成粘合作用，最终提高物体的物理性能，这成为本次研究的基础。
1.基于硅溶胶的多孔保温材料制备工艺研究
图 1 孔结构与骨架结构示意图
图1记录了基于硅溶胶多孔保温材料的结构与骨架结构图，从图1的相关资料可知，基于硅溶胶的多孔保温材料由很多封闭的三维孔结构及其支撑骨架构成的。
在制备基于硅溶胶的多孔保温材料时，现将胶凝材料、填充材料、成孔剂等，按照一定的比例配合好，之后倒入到相关的容器中搅拌，使原材料成为流动性浆料；之后将浆料中倒入发泡剂，可以发现浆料产生大量的气体，并且随着气体的膨胀，浆料逐渐形成了液-气界面。此时当气体穿过液体时，受表面张力作用的限制，液体表面将会发生自动收缩，导致浆料中的气体将会被液体薄膜包裹，无法顺利的从浆液中脱离，进而形成一个个气泡。同时添加的表面活性剂中存在大量的阴离子基团，这些基团会受到浆液挤压而进入到吸附层，但是这种过程并不是绝对的，依然会有相当一部分的基团会分布在硅溶胶团颗粒周围，形成表面胶团，这些胶团会包括凝胶层，进一步控制气泡的流动过程，将大量的气泡截留在浆液体系中。最后固体颗粒将会在引发剂的作用下持续的汇聚在气泡周围，所以固体颗粒将不会下沉，这种特殊的“气泡与固体颗粒”相结合的体系在浆液中数量逐渐增多，最终构建了一个相对稳定的体系。这样当浆液固相凝固后，液相析出，最终形成了一个具有良好封闭空间的多孔保温材料。
基于硅溶胶的多孔保温材料的制作生产工艺如图2所示。根据图2的生产流程，根据一定比例来获取胶凝材料、填充材料、表面活性剂等关键材料；之后将胶凝材料、表面纤维、填充材料等加入到容器中搅拌40-60s，此时的原材料将会成为均匀的浆料；之后，向浆料中添加引气剂，在均匀搅拌之后，将浆料快速倒入到模具中；最后，通过原位自组装技术，形成多孔材料，并在自然环境下干燥成型。
图 2 硅溶胶多孔保温材料的制备工艺流程
2.基于硅溶胶多孔保温材料的性能研究
2.1保温性能
基于硅溶胶的多孔保温材料具有强大的保温性能，这一点在多数工程案例中已经得到了充分的体现，例如在阿尔及利亚康斯坦丁剧院项目施工中，该项目是一个包含3000座的大剧院，是一个典型的EPC项目，是世界阿拉伯音乐节的主会场。正是因为康斯坦丁剧院在当地十分重要，因此处于对该项目质量的考虑，技术人员在施工过程中采用了基于硅溶胶的多孔保温材料，来进一步规范该项目的施工技术内容。从该建筑物当前运行情况来看，整个建筑物的保温性能良好，并且还具有一定的隔音效果，证明基于硅溶胶多孔保温材料的使用达到了预期水平。
从上文所介绍的实际案例可知，基于硅溶胶的多孔保温材料具有良好的保温性能。根据上文研究可知，多孔保温材料内部是一个个独立的封闭空间，这就决定了这一材料具有良好的传热机制，能够避免热量快速流失，最终达到保温目的[1]。
从热量传递机制来看，常见的热量传输方法可以总结为对流、热辐射等多种形式，其中对流主要是依靠液体与气体两种媒介完成的，当物质受热膨胀之后，其势能发生改变，促使周围冷物质进入内部并形成分子间的循环运动。基于硅溶胶的多孔保温材料的热量传递主要是由空隙内公布的气体导热完成的，假设多孔保温材料上方的温度较高，而下方的问题低，那么在正常的条件下，热量将会持续的下降，并通过自上而下传递的方法完成导热。而在热量接触到多孔保温材料的气孔之前，其传递路径是试样实物。当接触到气孔之后，受材料结构变化的影响，热量的传递路径也发生了一定的改变，其中一条导热路径是沿着材料内部的孔壁完成传递的，但是由于多孔保温材料的结构复杂（见图1），所以热量传递的线路很长，促使热量传递路程的增加。而另一条的热量传递主要是通过孔隙间的气体完成的，由于空气的导热系数要明显小于孔壁，因此在这一条路径传递热量时，所承受的热阻很大，导致热量的传递速率降低，达到了保温的目的。
2.2力学性能
与其他原材料相比，基于硅溶胶的多孔保温材料在力学性能良好，这一点在阿尔及利亚康斯坦丁剧院项目中也有所体现。基于硅溶胶的多孔保温材料的力学性能之所以要优于其他材料，主要受以下几方面的影响：
（1）表面活性剂。在制备基于硅溶胶的多孔保温材料时，需要使用大量的表面活性剂。有研究指出，表面活性剂会影响多孔保温材料的力学性能，两者之间的联系密切。在制备初期，随着表面活性剂掺量的增加，保温材料的强度开始明显生长，当表面活性剂的掺量比超过0.4%之后，多孔保温材料的强度变化不明显。但是从制备工艺来看，若制备过程中所使用的表面活性剂数量不足，将会导致表面活性剂不能均匀的分布的浆液中，进而导致浆液的孔隙尺寸不均匀，降低了孔隙率水平，导致应力过于集中。而当表面活性剂的掺量超过0.4%之后，浆液内部的材料尺寸与空隙分布将会变得相对均匀，因此材料的力学性能得到了保障[2]。
（2）玻璃纤维。玻璃纤维是影响硅溶胶多孔保温材料力学性能的重要因素，随着纤维使用量的增加，多孔保温材料的强度开始显著增大，这是因为在一开始使用玻璃纤维时，保温材料浆液中单位体积内的玻璃纤维含量水平增加，玻璃纤维对于浆液内部结构具有支撑的作用，并且能够保证浆液材料本身的稳定性，所以在使用玻璃纤维之后，保温材料的力学性能将得到进一步的改善。但是需要注意的是，随着玻璃纤维使用量的增加，会导致单位体系内的玻璃纤维含量快速增加，玻璃纤维的分散效果越来越差，导致不同位置的原材料分散不均匀，导致保温材料力学性能下降。
上述结果提示相关人员，为了保证硅溶胶多孔保温材料的力学性能可以达到预期水平，在制备过程中必须要重视控制玻璃纤维与表面活性剂的用量。
结论：基于硅溶胶的多孔保温材料在当前建筑工程中较为常见，文本所介绍的硅溶胶多孔保温材料制备工艺已经在相关工程中得到了应用，工程实践结果证实，上述制备工艺具有可行性，并且制备的多孔保温材料具有良好的力学性能与保温性能，因此值得在更多地区做进一步推广。
参考文献：
[1]代洁，方昌荣，彭云涛，等．新型快干窺注料的研制和应用[J].工业炉，2017，33（1）：49-52.
[2]李志刚，张振燕，任刚伟，等．娃溶胶结合刚玉和刚玉－莫来石掩注料的性能研巧[J].耐火材料，2012，46（2）：90-95.
论文作者:张胜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/28
标签：保温材料论文; 多孔论文; 硅溶胶论文; 浆液论文; 表面活性剂论文; 材料论文; 热量论文; 《基层建设》2018年第8期论文;