新型逢筑村辩 中国科技核心期刊 纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板的研究 刘成楼郭立群郑德莲！
刘昊天党军 （1.北京鑫元永立集成房屋有限公司北京102300： 2.北京建筑材料检验研究院有限公司北京10041） 摘要纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板是以仿生正六边形蜂窝结构再生纸芯为中间层、上下覆有粉煤灰水泥板以纳米绝热胶 粘剂粘结而成的夹芯复合板，该复合堆板抗冲击性10次无裂纹吊挂力达到1000N，传热系数为1.3W/（mK）空气隔声量达到 45dB耐火极限1h以双层复合蜂窝夹芯-纳米绝热材料复合增板为外墙的建筑物节能效率可达60%以上.
关键词纸蜂窝夹芯纳米绝热复合墙板隔热隔声防火防潮 中国分类号：TU52 文献标识码:A 文章编号:1001702X(2015)05-005803 Research on paper honeyb sandwichnano posite insulation panel LIU Chenglou? GUO Ligan? ZHENG Delian? LIU Hastian DANG Jun? ( 1.Beijing XinYuan Yocegli Integated Housing Co. Lad. Beijing 102300 China ; 2.Beijing Institute ef Buibding Materils Inspectioe Co. ILad. Beijing 100041 China) Ahstract Pape heyeb anicho empite inlain ped s a kiad af sanich cspoie pne wih biic hexagoal heeyb structure recyeled paper core as the midde layer Ily ash cement band on top and botom boded with namo insulation adhesie. The cposite pnel ca resist I0 times of impct vitbt ccks hnging foe mhes 1000 N he hst transfer coeffiemn is 1.3 W/(m*K) air aound medaction factor maches 45 dB fine nsistance a 1 h 2he emergfficieney od lruilding wvith dlelayer cmosite beh aiched oemo cite inlatin pml a eleior vall can be up to 60%. Key words paper honeyb sandwich coe nano insulation zomposite ponels zhermal and acoustic insulation fre proof and damp-proof 0引言 健康、适用和高效的使用空间与自然和谐共生的绿色建筑”.
绿色建材是绿色建筑的基础，绿色节能墙体板材是绿色建材 节能降耗、低碳环保是实现可持续发展战略的重要措施.
的 的一种主要材料是采用清洁生产技术使用工业或城市固态 目前我国建筑能耗已占社会总能耗的1/3单位面积能耗比废弃物生产的无毒、无污染、无放射性、有利于环境保护和人 气候条件接近的发达国家高2-3倍，建筑供暖造成的空气污 体健康的建筑板材.
染比发达国家水平高2-5倍，供热采暖能耗占社会总能耗的 纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板，是以仿生正六边形蜂 10%约1.3亿：标准煤.
我国既有建筑面积达400亿㎡²每 窝结构再生纸芯为中间层、上下覆有粉煤灰水泥板以纳米绝 年新增建筑面积30亿m²其中高能耗建筑占95%以上为此 热胶粘剂粘结而成的夹芯复合板.
该板具有强度高、耗材少、 国家将建筑节能指标由50%提高到70%并对既有建筑逐步 质量轻、防震、隔热、隔声、防火、防潮、节能、环保等优点 进行节能改造同时要兼顾冬季采暖与夏季空调的能源平衡.
国家法改委、住建部发文大力推进“安全实用、节能减排、经济 1纸蜂窝夹芯复合板的特点 美观、健康舒适”的绿色建筑推广“在全寿命周期内最大限度 用再生纸制成蜂窝纸芯板用粉煤灰水泥制成面板用纳 地节能、节地、节水、节材，保护环境和减少污染为人们提供 米绝热胶粘剂将蜂窝纸芯板粘接在2块面板中间成为纸蜂窝 夹芯复合板.
该板具有质量轻、强度高、防水性好、隔声功能 收稿日期2015-02-10 强、隔热性能好、防火性能好、环保性能优、极佳的强度/质量 作者简介刘成楼男1939年生北京人高级工程师主要从事音 比和刚性/质量比等优点性价比高.
从力学角度分析封闭的 种功能型涂料的研发与服务.
六角等边形蜂窝结构能以最少的材料获得最大的受力其垂 58新型建筑材料 2015.5
刘成楼等纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板的研究 直荷载与同厚度的实心板几乎相等，但质量却轻70%-90%， （3）防水防火处理是纸蜂窝夹芯复合板生产的保障环节 且不变形、不开裂、不易断裂.
因为这种多墙面排列的蜂窝形 采用自制的防水防火胶粘剂对正六边形蜂窝纸芯进行喷淋、 网状结构，可以分散和承担来自各方面的压力使蜂窝结构对 烘干定型使蜂窝纸芯具有防潮、防火、防霉性能从而解决了 挤压力的抵抗力比圆型或正方形高很多，另外由于它是一种 普通蜂窝纸芯易燃、易吸潮、易生霉的难题、经防火、防水处理 工业化生产的标准化墙板照明、空调、电视、电话等线管及各 的蜂窝纸芯强硬坚挺不燃、用水浸泡不软 类开关、插座等均可在标准墙板上预制，保证了安装过程简 （4）粘结复合是纸蜂窝夹芯复合板生产的关键环节，采用 单、方便、快捷.
由粉煤灰水泥板-纸蜂窝夹芯复合墙板、钢构 自制的防水防火纳米绝热胶粘剂通过底板涂胶（厚度=0.5 龙骨、标准连接件现场装配成集成房屋主体.
该房屋具有抗震 mm）→纸芯粘结一面板涂胶（厚度0.5mm）→粘结复合一固 （抗9级地震）、环保、隔声、保温、防火、防潮等特点.
水泥板蜂 化干燥过程使纸蜂窝夹芯复合板粘结牢固，各指标符合JG/T 窝复合板被编入（建筑构造通用图集华北标BJ系列图集， 169-2005（建筑隔墙用轻质条板）.
自制的纳米绝热胶具有无 13BJ27).
毒环保、防水防火、隔热保温、隔声降噪、粘结力强等特性.
2纸蜂窝夹芯-绝热复合墙板的生产技术 纳米绝热胶粘剂的性能见表1.
表1纳米绝热胶粘剂的性能 2.1生产流程 项目 性能指标 上纸架展纸一双面涂胶机涂胶一八方缠绕机制成蜂窝纸 胶膜硬度 2H 芯→拉伸→喷淋防火防水胶一烘干定型→切割一输送→水泥 粘结强度/MPa 1.52 板底板涂纳米绝热胶一纸芯粘结一水泥板面板涂纳米绝热 早期耐水性 5d无变化 胶→粘结复合一固化干燥.
蜂窝纸芯加工生产线见图1.
常温漫泡 139d无变化 100沸水煮 5h涂膜无变化 耐盐酸 36d无变化 耐高温 600°℃C.8h涂膜无变化 导热系数/[W(m-K)] 0.045 纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合板的结构见图2.
粉煤灰水泥板 蜂窗板 图1蜂窝纸芯加工生产线 2.2规格 粉煤灰水泥板 纸蜂窝夹芯-纳米绝热材料复合墙板规格：长x宽x厚= 3000 mmx900 mmx90 mm 2.3质量控制 图2纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合板结构 在生产加工纸蜂窝夹芯复合板过程中，其质量控制重点 为以下4个环节： 3纳米绝热胶粘剂的隔热保温机理 （1）蜂窝纸芯的加工技术是纸蜂窝夹芯复合板的基础：采 纳米绝热胶粘剂以改性硅酸盐溶液为基料、以无机纳米 用100g/m²的再生纸、高强快干胶粘剂通过上纸架展纸一双 微孔材料Si0气凝胶、六钛酸钾晶须、超细陶瓷空心微珠等 面涂胶机涂胶一八方缠绕机制成具有高粘结强度的蜂窝纸 为填料制成.
粘结剂无毒无味、绿色环保，涂层具有薄涂、绝 “ 热、防水、防火、抗裂、防腐、隔声、耐高温、耐候、耐久等特性、 （2）纸芯的拉伸定型是纸蜂窝夹芯复合板生产的核心环 根据热能的3种传递方式可分为固体热传导、对流热传导和 节.
生产线中的拉伸设备采用双端双面差速牵引拉伸技术通 辐射热传导.
过控制牵引速度和供给速度来控制纸芯的拉伸，使纸芯孔径 （1）固体热传导：以纳米/亚纳米级空心结构材料为填料 形成均匀的正六边形蜂窝状结构从而具有最大的“比强度”.
的胶粘剂中，在基料的作用下相互连接聚集形成纳米三维网 NEW BUILDING MATERIALS 59 -
刘成楼等纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板的研究 络骨架结构，由于近无穷多纳米孔的存在固体热传递只能沿 表3纸蜂窝夹芯-纳米绝热材料复合墙板的性能 着孔壁传递近无穷多气孔壁构成了近于“无穷长路径“效应， 项目 标准规定 检测结果 使得固体热导率降到几乎最低极限.
抗冲击性能/次 35 10次无裂纹 （2）对流热传导无机纳米微孔材料的介孔尺寸为2-50 板自重倍数 >15 6.5 nm当材料中的气孔直径小于70mm时孔内的空气分子就 面密度(kgm²) ≤90 26.9 失去了自由流动的能力相对地附着在气孔壁上，此时纳米 含水率/% ≤10 2.7 孔处于近似真空状态材料中的空气对流减募到最小极限：由 干燥收缩值<mm/m） ≤0.6 60 于空气的主要成分是氮气和氧气，局域热激发无法通过空气 吊挂力/N 1000 1000无裂线 分子跨越凝胶表面进行对流作用，从而对热对流传热产生隔 空气声隔声量B ≥35 45 绝作用亚纳米级封闭微孔内的空气分子虽有自由流动能 放射性 内照指数/ ≤1.0 0.1 核素限量 外照指数 ≤10 0.1 力但因体积中所占比例较少因此对流热传导也很微弱. 同 时具有阻断空气传声作用隔声效果明显. 经天津国家固定灭火系统和耐火结构质量监督检验中心 （3）辐射热传导辐射热传导是一种非接触式的热量传 检测，纸蜂窝夹芯-纳米绝热材料复合墙板的耐火极限≥1.0 递. 由于隔热填料为均匀的纳米/亚纳米级气孔且具有极低 h. 的体积密度使材料内部气孔壁数目趋于“无穷多”而每个气 孔壁都有遮阳板的作用从而产生近于“无穷多遮阳板“效应， 5纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板的 使辐射传热下降到最低极限. 应用效果 4纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板的 纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板可广泛应用于建筑隔墙 主要性能 板、轻钢结构集成房屋围护结构等领域. （1）纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板可用于影剧院、娱乐 以纳米绝热胶粘接复合的纸蜂窝夹芯墙板与以普通胶粘 厅、写字楼、酒店、居民楼、教室等建筑物的隔墙板具有保温 剂粘接复合的纸蜂窝夹芯墙板相比隔声、隔热2项性能显著 隔热、隔声降噪、绿色环保、抗震减重、增加使用面积等优点. 提高：在材质、工艺、规格相同的条件下分别以纳米绝热胶和 （2）纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板用于建筑外墙时，可 普通胶粘接复合的纸蜂窝夹芯墙板的性能测试结果见表2. 采用双层复合纸蜂窝夹芯-纳米绝热材料复合墙板，该双层 表2纳米绝热胶和普通胶复合纸蜂窝夹芯墙板的性能 复合墙板可用于轻钢结构防震集成房屋围护结构、高层建筑 项目 纳米绝热胶复合板 普通胶复合板 外墙、永久性绿色农房外墙等. 以双层复合蜂窝夹芯-纳米绝 空气隔声量/B 45 40 热材料复合墙板为外墙的建筑物，节能效率可达60%以上. 传热系数/[W/（mK）] 1.3 2.2 热阻/(m²K/W) 0.77 0.45 6结语 热阻R是衡量材料保温隔热性能的重要参数. 热阻为导 纸蜂窝结构夹芯板的主要原料来自废物再利用，通过对 热系数的倒数，热量通过厚度的材料层所受到的热传递阻 蜂窝纸芯的防火、防水技术处理，有效地解决了纸芯阻燃、防 力为R=d/入. 保温材料的热阻R越大传输的热量越少. 导热 潮、防霉的技术瓶颈，通过采用绿色环保纳米绝热胶粘剂制备 系数入越小热阻越大绝热性能越好. 导热系数入与材料的 的纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板具有保温隔热、隔声降 密度、孔孔隙特征直接相关而与材料的厚度无关. 在进行建 噪、防火防潮、绿色环保、抗震减重等优点广泛应用于建筑隔 筑热工设计时是以墙体的热阻为计算参数，从而确定保温隔 墙板、轻钢结构集成房围护结构等领域. 热层的施工厚度. 在材质相同的前提下密度越低导热系数越 小孔隙率越高导热系数越小孔隙尺寸越小其导热系数越 参考文献： 小 [1]师华热薇武德涛环保型工业隔热涂料的研制[C]/中国化工学 由国家建筑材料质量监督检验中心依照JG/T169- 会涂料涂装专委会离装饰功能性建筑涂料技术研讨会论文集， 2005对纸蜂窝夹芯-纳米绝热材料复合墙板进行抽样检测， 上海 2011 98102. 其外观质量、尺寸偏差中各项指标均符合标准要求物理性能 [2]刘或楼曹永久郭立群等，薄层外墙纳米隔热涂料的研制门涂 指标如表3所示. 料技术与文摘2014(7) 15-18 22. A -60 新型建筑材料 2015.5
