概 述
在船舶上絕熱材料主要用于耐火分隔、艙室絕熱、高溫管道的隔熱、甲板、冷庫等，其性能的優劣直接影響到船上人員的安全及生活質量。
表1 常用遠航船舶冷庫種類以及絕熱材料分類
今天，簡單梳理幾種絕熱材料在船舶上的應用情況。
巖 棉
巖棉是遠航船舶的冷庫中用量最大的絕熱材料，它的主要原料是玄武巖，是在經過高溫熔化之后利用高速離心的方式制作而成的一種纖維，并且在其中均勻地加入黏合劑、硅油以及防塵油。巖棉經過高溫固化和切割制作成巖棉氈、條、管、板等，應用在船舶的冷庫、輕質墻、屋頂、天花板、浮動地板、住艙單元等處。巖棉之所以在遠航船舶中有著廣泛的應用，是因為它除了絕熱之外，還是很好的吸聲防火材料，且價格低廉。
巖棉產品形式
表2 巖棉的物理性能
但巖棉在船舶上的應用也存在一些不可避免的缺點。比如在安裝巖棉材料時的施工工序非常繁復，并且需要較長的施工周期，以至于人工費用高。另一方面，巖棉冷庫需要在船體上進行現場建造，且冷庫所在的位置大多是較為封閉的空間，施工的環境較差，工程質量受到施工人員的技術影響而不穩定，整體的差異性較大，并且材料耗損較嚴重。
玻璃棉
玻璃棉可以制成在無機絕熱材料中容重最小的制品，由于玻璃棉制品容重輕，甚至可以和有機泡沫材料媲美，因此在20世紀70年代就被用作美國海軍艦船的艙室及潛艇的圍殼絕熱材料。玻璃棉作為一種纖維類保溫材料，一般用于分隔艙壁、門窗等結構及其他需要防火、隔熱保溫的地方。
超細玻璃棉抗火焰穿透力比較差，所以在船舶中A級艙壁或甲板不允許使用它隔熱。密度為16~25kg/m3的玻璃棉可以用作艙室封管冷藏系統的隔熱或保冷材料；密度為40~60kg/m3的玻璃棉可以用作熱水系統/蒸汽系統和特殊保冷要求的常溫液管的隔熱材料；由于其密度較低，為了減輕船舶的重量，在軍船使用比較廣泛。
陶瓷棉
國內于20世紀70年代開始生產陶瓷棉，用于艦船上溫度較高的熱力管道及耐火等級要求嚴格的艙室隔熱材料。目前，國內外各類船舶上使用的防火型絕熱材料主要還是陶瓷棉為主。
表3 各類防火材料技術參數
表4 陶瓷棉主要參數
硅酸鈣制品
硅酸鈣制品是以硅質材料 (粉煤灰、砂、硅藻土等)和鈣質材料 (消石灰等)為主要原料，適量摻加纖維增強材料，經制漿、成型、加壓、蒸壓養護、干燥、表面處理等工序制成的一種絕熱材料。在船舶上應用的該制品主要有兩種：一種是高容重的硅酸鈣板(容重720～910kg/m3)，其機械強度及壓縮強度高，易加工切割，可作為耐火分隔的圍壁板、襯板和天花板，另一種是容重在150 kg/m3左右，導熱系數約為0.04 W/m·K的輕質絕熱材料，用于船舶的管道隔熱。
膨脹珍珠巖、膨脹蛭石
膨脹珍珠巖、蛭石除本身的保溫性能外，摻加不同的粘結劑后，可制成適應不同的需要的成品。過去在船舶上曾經使用此材料作為耐火分隔板材，但目前已較少使用。不過，一些經過改進的膨脹珍珠巖板和膨脹蛭石板已開發出來，有的已在船舶上試用。
無機氧化物氣凝膠
無機氧化物主要有SiO2，Al2O3，TiO2，ZrO2等。無機氣凝膠已應用在美國多種型號潛艇、驅逐艦、航空母艦上。美國及歐洲公司都有氣凝膠系列產品應用于艦船領域。
以SiO2氣凝膠為例，SiO2氣凝膠保溫材料在艦船上，尤其是核潛艇上的應用可以有效降低普通保溫材料的用量，增大艙內的使用空間，同時降低艙內溫度，有效改善各種工作環境。 SiO2氣凝膠復合保溫材料也是提高船舶冷庫絕熱性能的行之有效的選擇。
真空絕熱板
真空絕熱板是目前船舶運輸中絕熱節能和安全環保的保溫材料的選擇。
就其形狀及密封特性而言，真空絕熱板一般都是平板型，處在整體密封狀態，但船舶的管路錯綜復雜，電路縱橫交錯，需要絕熱的設備繁多，液化天然氣、石油氣等船舶的絕熱要求極高，任何微小的外力對真空絕熱板密封的破壞將導致其絕熱性能的失效。因此，為拓展真空絕熱板在船舶上的應用，異型真空絕熱板（圓筒式、圓弧式等）被開發出來。
通常船舶冷藏設備使用壽命不低于25年，將真空絕熱板選做絕熱材料，則要求在使用期內盡量維持板內真空度，減小熱橋效應，確保絕熱效果。
硬質聚氨酯泡沫
聚氨酯泡沫是一種在低溫和超低溫環境中的優異隔熱保冷材料。艦船上常用的聚氨酯泡沫是孔隙率95%以上，以閉孔為主的硬質聚氨酯泡沫，可應用于絕熱保溫、冷藏冷凍設備及冷庫、絕熱板材、墻體保溫、管道保溫、儲罐的絕熱填縫材料等。
硬質聚氨酯泡沫在遠航船舶的冷庫建造中較為常用，施工方法大致分為噴涂法、灌注法、黏合法、預制冷庫復合板法等。
表5 聚氨酯泡沫的物理特性
需要注意的是，與其他絕熱材料相比，硬質聚氨酯泡沫防火性能不佳，應用受限。
酚醛泡沫
酚醛泡沫絕熱性能較好，具有寬溫域適應性，適用于中高溫的熱力管道及低溫設施的保溫。90年代以來，受到英美軍方的重視，用于航天航空、國防軍工領域，后又被應用于民用飛機、船舶、車站、油井等防火要求嚴格的場所。酚醛泡沫保溫材料是更適合于有苛刻要求的環境條件下使用的高性能材料，有著良好的發展前景。
聚酰亞胺泡沫
聚酰亞胺泡沫是有機泡沫隔熱材料中綜合性能最優的一種泡沫材料。20世紀70年代，由美國宇航局及其合作單位開發成功，并成功應用于航天飛行器的隔熱保溫。20世紀80年代初，美國海軍用聚酰亞胺泡沫作為艦艇用絕熱保溫材料，在“宙斯盾”導彈巡洋艦上應用，并推廣應用到航空母艦。
該材料的最大優點在于重量輕、閉孔結構、防水性強、壓縮回彈性能較好，易于施工和維修，主要缺點是價格昂貴。據了解，國內已有公司成功研制出聚酰亞胺泡沫材料，相比進口產品其性價比有較大改進，有望在今后新研艦船上逐步得到使用。
表6 船舶用絕熱材料性能指標的檢測
結 語
隨著現代科學技術的進步，越來越多性能優異的新材料被研發出來，國內艦船絕熱新材料的研制和應用還有很大的發展空間，這需要我們緊密跟蹤國內外新材料的發展步伐，以需求為導向，使更多性能優良的絕熱材料在船舶領域安全可靠地得到應用。
