岩棉作为一种天然环保型防火、绝热型保温材料。它是用天然岩石、高炉矿渣等为主要原料,经高温熔融喷吹而制成人造纤维,通过酚醛树脂和憎水剂等粘结成型制成岩棉保温板、岩棉保温条及岩棉毡等不同的岩棉制品。广泛适用于工业管道设备的保温,建筑外墙外保温、防火、隔热等应用。
建筑用岩棉制品主要包括岩棉板和岩棉条两种。随着标准JG/T483-2015《岩棉薄抹灰外墙外保温系统材料》自2016年4月1日起实施,为了达到保温设计使用寿命不少于25年的要求,确保岩棉长年不吸水并具有优秀的耐候抗老化性能就显得尤为重要。使用高品质且耐久性优良的有机硅憎水剂来降低岩棉体积吸水率是目前国内外广泛推崇的做法。
那么高品质的有机硅憎水剂究竟是如何有效降低岩棉吸水率的呢?我们就需要从以下3个方面来探讨。
1 . 岩棉产品的导热系数和岩棉体积吸水率的关系
2004年德国Stuttgart大学的F.Ochs教授等组织的课题组对岩棉做了一个研究,发现岩棉在绝对干燥状态下其导热系数很低,约为0.04W/mK,即使在不同温度下测试其导热系数,发现基本不会发生变化,仍然维持在0.04W/mK的水平,如下图横坐标上方的一条红色虚线曲线所示。但当岩棉体积吸水率分别上升到8.2%和25.1%时,岩棉在不同温度下测试其导热系数就分别变成下图中的绿色实线曲线和蓝色虚线曲线。
当选取平均温度在21摄氏度时分别以上三种不同提及含水率岩棉的导热系数,发现岩棉在绝对干燥的岩棉的导热系数为0.04W/mK;测试体积含水率为8.2%的岩棉导热系数为0.10 W/mK,是绝对干燥岩棉的2.5倍;同时测试体积含水率为25.1%的岩棉导热系数为0.14W/mK,是绝对干燥岩棉的3.5倍;由此可见,要想岩棉真正保温节能,岩棉就不能吸水,最好是使其长期处于绝对干燥的状态,这就要确保岩棉具有极佳且耐久的憎水拒水功能。
2. 选用功能性有机硅憎水剂,可与岩棉纤维表层进行化学键合,持久保护
目前市售的有机硅憎水剂常见的有三种类型,第一种是以惰性硅油为主要成份,这类憎水剂没有反应活性,已物理吸附的形式附着在纤维表面,随着使用时间增长,惰性硅油会迁移,使岩棉憎水性能下降;第二种是以含氢硅油为主要成份,这类硅油虽然具有反应活性,但耐碱耐酸性差,遇诸如水泥等高碱性材料后很快水解,从而失去憎水性能;第三种是以功能性硅油为主要成份,这类硅油不仅具有反应活性,可与岩棉纤维表层进行化学键合,形成稳固的化学结构,并且具有很强的耐酸、耐碱、耐候的性能,从而确保岩棉具有长年持久的使用寿命,典型的代表产品为瓦克化学公司生产的SILRES® BS产品。
有机硅憎水剂反应在岩棉纤维表面的示意图:
3.使用功能性有机硅处理过的岩棉板,经耐候加速老化测试后,岩棉板仍然具有优异的憎水性能
以瓦克化学憎水剂为例,考察经功能性有机硅处理后岩棉板憎水的耐候性。试验采用外墙外保温耐候试验箱(EOTA)设备进行测试,试验中将岩棉裸板放入耐候试验箱,经热/雨循环50次及热/冷循环30次老化后,按照GB/T25975标准测老化后试岩棉板吸水率。测试结果显示经老化后的岩棉板短期吸水量(0.3-0.50 kg/m2),长期吸水量(0.44-0.81 kg/m2),依然可达到标准中的吸水量指标要求。进一步印证了功能性有机硅憎水剂是通过化学键合在岩棉纤维表层上,确保岩棉纤维具有长年持久耐候抗老化的憎水拒水性能。
细节决定成败,选择正确的有机硅岩棉憎水剂,为岩棉的长久保温保驾护航。