《工业用绝热制品 热膨胀系数的测定 光学法》征求意见

　　【仪表网 仪表标准】由中国材料与试验标准化委员会建筑材料标准化领域委员会绝热吸声材料标准化技术委员会(CSTM/FCO3/TCO5)归口承担的《工业用绝热制品热膨胀系数的测定光学法》团体标准(立项号:CSTM LX 0305 00915—2022)已完成征求意见稿，按照《中关村材料试验技术联盟团体标准管理办法》的有关规定，现公开广泛征求意见。
 

　　在能源日渐紧张的今天，提高能效、降低能耗是我国一项重要任务，绝热材料作为一种良好的节能材料，正在各领域中发挥着越来越大的作用。
 

　　然而，在保温节能的同时，保温材料在不同温度下的线性变化和各种保温材料之间对热的反应的匹配性极大地影响了保温效果。例如在常温下安装的保温材料，当升到某个使用温度后，材料在长度、宽度和厚度方向都会发生一定的线性变化。如果没有很好地预测出这种变化或预测的与实际相差太大，在实际使用中就会产生保温层破坏导致热能源损耗的后果。如果同时使用几种不同特性的保温材料，在某个使用温度下，这几种不同特性的保温材料会发生不同程度的收缩或膨胀，如果收缩或膨胀相差较大，那么会发生保温层破坏从而降低保温效果的情况。因此如果能够通过测试手段来预测保温材料在某个温度下的线膨胀系数，将会指导实际的保温工程，真正起到节能保温的作用。
 

　　目前，国内有GB/T 34183-2017《建筑设备及工业装置用绝热制品 热膨胀系数的测定》，国外有ISO 18099：2013《建筑设备和工业装置用绝热产品 热膨胀系数的测定》、ISO 23766：2022 《工业用绝热制品 低温热膨胀系数的测定》。其中，国际标准ISO 18099：2013和GB/T 34183-2017《建筑设备及工业装置用绝热制品 热膨胀系数的测定》标准等同，均是测量温度在196℃～850℃范围内绝热制品的热膨胀系数，适用范围和试验方法等相同。
 

　　传统的顶杆法是通过推杆与样品接触得到被测样品在加热时长度随温度的变化来测得材料的热膨胀系数。这种测量方法虽然目前已经可以得到很高的精度，但由于推杆与样品的接触存在相互作用力，对于测量有高温流变或者在过冷液相区的大块非晶样品，会因样品变形而造成测量失真。顶杆法测量的样品小，且只能测刚性材料，对于柔性材料、大尺寸测试无能为力。
 

　　本次制定的团体标准采用了新方法——光学法，该方法具有非接触式、高精密度、适应性光等特点，测试温度范围可由 -150 ℃ 至 600 ℃，其使用高性能GaN LED光源和准直透镜给出平行光束，经过样品后，由高分辨度的传感器测得样品的“影子”变化，分度值可达50 nm/0.1℃。本标准制定后将给出新的测定方法，将提高我国对热膨胀系数的测试和评价能力。
 

　　本文件参照GB/T 1.1—2020 《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》，GB/T 20001.4《标准编写规则 第4部分：试验方法标准》给出的规则起草。参考GB/T 4132 绝热材料及相关术语；GB/T 34183 建筑设备及工业装置用绝热制品 热膨胀系数的测定等规程内容编制。
 

　　本文件规定了测定热膨胀系数的方法。本文件适用于绝热材料，温度范围为-196℃~800℃，且不超过绝热制品的使用温度限。本标准不适用于在试验过程中由于结合水损失或其他相变而产生尺寸变化的制品。
 

　　原理：
 

　　随着制品温度变化，线性尺寸发生变化，通过光学测试方法进行测试与表征。
 

　　仪器和设备：
 

　　1.光源系统。能够向试样和传感器提供宽体平面平行光柱的InGaN光源。应使用准直透镜，使光源平行度达到2″。
 

　　2.光传感器系统。使用传感器探测光柱与试样阴影。使用数码边缘探测处理器评估传感信号，准确称量试样在温度变化前后的尺寸。长度精度应达到 2 × 10−4 × ，长度变化量精度应达到 2 × 10−5 × 。
 

　　3.测试炉体与加热冷却系统。可将试样平均温度保持在目标测试温度± 0.5 K。测试炉体在试验期间应可控制升温速率至 1 °C/min。炉体宜设置为碟状，可在试样上方或下方使用电加热系统与液氮冷却系统。测试炉体应设有光柱穿过的孔。孔的尺寸应与试样和光源相符，并保证温度分布均匀。
 

　　4.温度测试仪器。根据试验温度选用校验过的热电偶，精确至±0.5K。热电偶链接至一个持续测试装置。如果仅需两个温度的平均线性热膨胀系数，测试只在两个温度之间进行即可。如果需要全温度范围的曲线，应进行连续的测试。
 

　　5.试样制备仪器。切割试样的合适的锯条或薄壁管状刀具。薄壁管状刀具一般为一端边缘锋利的金属管，用来切割柱形试样。
 

　　试验步骤：
 

　　清洁样品表面并放置在光柱区域的中心位置，确保试样表面与光柱方向垂直。在 (23 ± 2) °C条件下测试其常温情况下的长度。
 

　　将热电偶放置在试样背光面上的空洞中，或保证试样与热电偶的良好接触，在这种情况下，试样与热电偶的发射系数应匹配。
 

　　关闭测试炉体，开始加热/冷却系统至测试段最低温度。然后开始加热洗漱，确保温度梯度能够满足相关产品标准的要求。如果未给出相关信息，则在升温过程中不超过3 K/min，在接近目标温度 50 °C时，不超过1 K/min。
 

　　保持温度一段时间，是试样温度可达到均匀。通常，30min可以达到。
 

　　在温度达到目标温度 (± 1 K)后记录温度和测试试样长度。连续记录长度变化/温度曲线。
 

　　当温度返回常温时，重新测试试样长度。如果不可拟的变化发生，重复测试直到仅有可逆变化发生。
 

　　结果应由可逆变化的读数进行计算。
 

　　测试报告：
 

　　测试报告应包含以下信息：a)标准号；b)产品信息：1)产品名称、工厂、制造商或供应商；2)产品编码；3)产品型号；4)其他适用的信息，例如标称尺寸。
 

　　c)测试步骤：1)抽样信息；2)试样调试情况；3)样品是否包含贴面等；4)任何的偏差；5)测试时间；6)测试温度；7)影响结果的任何事件。
 

　　d)结果：1)热膨胀系数单值与平均值；2)长度变化/温度曲线。
 

　　更多详情请见附件。