朱玉穎

（鴻天房地產開發(fā)公司 遼寧葫蘆島 125001）

引言

保溫材料和制品對于高層民用建筑的節(jié)能具有非常重要的影響，外墻保溫材料的應用和研究得到國內外建筑行業(yè)的廣泛關注。20世紀70年代，國外開始重視保溫材料在建筑外墻中的應用，通過降低建筑能源的消耗來減少溫室效應與環(huán)境污染。為此國內也逐漸重視對建筑節(jié)能材料與建筑保溫材料的應用與研究。

1 高層民用建筑外墻有機保溫材料的種類與特點

1.1 PU

PU指的是聚氨基甲酸酯，主要由多異氰酸酯和多元醇反應而制成，是重復NHCOO基團聚合物的統(tǒng)稱。聚氨酯泡沫材料將多異氰酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇作為主要原料，加入一定劑量的穩(wěn)定劑、催化劑、發(fā)泡劑，在特定的溫度下混合均勻所制作的泡沫材料。在20世紀中葉，德國用多元醇和二異氰酸酯作為原料，將聚氨酯硬質泡沫研發(fā)成功[1]。聚氨酯泡沫具有很強的隔音性、隔熱性、防水性、耐油性及耐磨性，是當前最好的合成材料，被國際公認為理想的建筑外墻保溫材料。在所有保溫材料中，聚氨酯泡沫材料的熱導率是最低的，于上世紀末開始逐漸應用于高層民用建筑，種類有澆注聚氨酯、噴涂聚氨酯、聚氨酯泡沫板等。沒有受到阻燃處理的硬質PU泡沫氧指數(shù)只有不到1/5，而且燃燒時會釋放大量一氧化碳等有毒氣體，如果用于高層民用建筑外墻，那么在發(fā)生火災時會給人們的逃生和滅火工作帶來極大的阻礙。因此，不少專家學者對于PU阻燃效果進行了一系列研究，研究表明，季戊四醇和聚磷酸銨粉末構成的阻燃系統(tǒng)應用于硬質泡沫塑料的制作時，添加2：1的膨脹阻燃劑會使硬質泡沫的阻燃性能做好。將磷酸三苯酯及氫氧化鋁當做PU泡沫塑料的復配阻燃劑時，兩者比例為1：5時會達到硬質泡沫塑料氧氣數(shù)的最大值。同時，研究還發(fā)現(xiàn)蒙脫土經過一定的化學改性，能夠有效提升聚氨酯的抗燃燒性。

1.2 PF

PF指的是由酚醛樹脂、不燃填料、固化劑、發(fā)泡劑、表面活性劑等組成的泡沫類塑料，與PU相比較，PF具有較高的氧指數(shù)，不屬于易燃材料，擁有強大的耐火性，甚至能達到難燃B1級。將酚醛樹脂應用于高層民用建筑外墻中，能在高達130℃的環(huán)境下長時間運行，而且能承受的瞬時溫度為300℃。酚醛受到分子結構的影響，存有很多粉狀物，亞甲基容易被氧化，致使酚醛泡沫材料具有粉化度高、脆性大等特點，基于這些特點，不少專家學者對酚醛泡沫增韌進行了研究，并找到了幾種增韌途徑。第一種途徑是添加適量的外增韌劑，如短切玻璃纖維、熱塑性樹脂、橡膠彈性體改性劑等。第二種途徑是用改性苯酚取代苯酚合成樹脂，如腰果殼油、對苯二酚、對甲酚、鄰甲酚等。第三種途徑是化學增韌，使羥甲基與酚羥基進行充分的化學反應，然后與柔性鏈相接。三種增韌方法中第二種增韌效果最佳[2]。研究表明，聚氨酯預聚體可以增強酚醛泡沫熱性，改變耐高溫性與泡孔的分布狀況，酚醛樹脂中聚氨酯用量為9%時，可以發(fā)揮最好的物理性能。另外，酚醛中加入聚氨酯會產生兩類反應，一是多羥基化合物與異氰酸酯基團產生擴鏈、交聯(lián)反應，二是羥甲基與異氰酸酯基團產生交聯(lián)反映。這兩類反應都可以有效改變酚醛樹脂分子的結構，使泡沫制品的韌性提高，脆性降低。

1.3 EPS

EPS指的是模塑聚苯乙烯泡沫，又稱為膨脹聚苯板或是模塑聚苯板。EPS板將聚苯乙烯顆粒作為基本原料，經過預發(fā)泡加熱后，利用模具制作出的泡沫塑料板材。泡沫中含有98%空氣及2%的聚苯乙烯，主要可分為阻燃型與普通型兩類。EPS板具有價格低廉、易于加工、吸水性弱、導熱性小、質量輕、密度小等特點，在高層民用建筑外墻中得到了廣泛應用。但是EPS板使用的溫度不能高于75℃，遇火易燃、氧氣指數(shù)低，于是不少專家學者進行了一系列的EPS阻燃研究工作。聚苯乙烯阻燃方式有很多，主要包括黏土阻燃、膨脹阻燃、無機阻燃、磷系阻燃、鹵系阻燃、本體阻燃等方式，其中，本體阻燃指的是將鹵、磷、氮族元素適當引入聚苯乙烯分子鏈上面，實現(xiàn)阻燃的目的，而另外幾種阻燃方式為添加型阻燃。鹵系阻燃是一種傳統(tǒng)的阻燃方式，具有很高的阻燃效率，但是在燃燒過程中會出現(xiàn)大量的有毒氣體和煙霧。隨著城市化進程的加快，人們環(huán)保意識逐漸增強，相關部門也制定了一系列政策與法律法規(guī)明令禁止使用含鹵阻燃劑，無鹵阻燃成為未來阻燃劑發(fā)展的主要趨勢。無機阻燃與膨脹阻燃的發(fā)展也較為迅速，研究表明，三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸銨在高溫下能夠共同形成一道保護層，對O2與熱傳遞的擴散起到了一定的阻隔作用，實現(xiàn)了阻隔的目的，而且降低了可燃煙霧與氣體的排放量，防止聚合物的燃燒與滴落。氫氧化鎂與氫氧化鋁作為重要的無機阻燃劑，和無機阻燃改性劑結合使用后可以獲得更好的阻燃效果。

2 高層民用建筑外墻無機保溫材料的種類與特點

2.1 泡沫玻璃

泡沫玻璃的主要原料包括非金屬礦、粉煤灰、廢玻璃等，加入一定的改性劑、助溶劑、穩(wěn)泡劑及發(fā)泡劑后，進行粉碎和混合成為配合料，通過模具的使用及加熱處理，最終制作成為內部氣泡均勻的一種多空玻璃材料[3]。20世紀40年代，法國第一次成功制作泡沫玻璃，這種泡沫玻璃將玻璃作為主要原料，將碳酸鈣作為發(fā)泡劑，使用耐火模具加熱發(fā)泡，最終制作成一種輕石狀材料。泡沫玻璃的主要應用領域是工業(yè)保溫隔熱工程，在民用建筑保溫領域的應用相對較少，而在高層民用建筑外墻保溫領域中的應用份額更是少之又少，原因在于泡沫玻璃的生產成本十分高昂，會耗費建筑企業(yè)大量的建筑資金成本。目前，降低泡沫玻璃的制作成本、提高成品率成為其應用于民用建筑外墻保溫的重要問題。

2.2 巖棉

作為性能相對不錯的無機保溫材料，巖棉是應用于民用建筑外墻最早的一批無機保溫材料之一。在歐洲，巖棉在高層民用建筑外墻中的應用高達1/5。巖棉的主要原料是輝綠巖、玄武巖，通過添加適當?shù)妮o助料，在池窯或是沖天爐里融化，用極大的壓力加以強吹，然后驟冷形成纖維狀態(tài)，或是把溶液放在多級回轉轉子中利用離心力轉動形成纖維狀態(tài)。當前建筑行業(yè)的巖棉板包括三維法巖棉板、擺錘法巖棉板及沉降法巖棉板。熔體配方酸度系數(shù)是最重要的纖維內在因素，如果酸度系數(shù)過低，纖維的強度便不能滿足生產需求。巖棉是一種纖維保溫材料，具有很強的吸水性，吸水過多會極大的增加導熱系數(shù)。因此，應在一定程度上降低巖棉的吸水性。作為一種外墻保溫材料，巖棉的制作流程較為嚴格，這樣才能使制作出的巖棉應用于建筑外墻時能發(fā)揮較好的保溫效果。

3 結語

綜上所述，建筑保溫技術是建筑節(jié)能技術的主要組成部分之一，外墻保溫技術則是建筑保溫技術的核心元素。我國通過多年來對外墻保溫技術的應用與研究，獲得了不錯的成就。在高層民用建筑中采用適合的外墻保溫材料，能夠有效推動我國建筑節(jié)能的進程，實現(xiàn)建筑行業(yè)的又好又快發(fā)展。