標簽： 保溫材料
建筑節能保溫材料的發展及前景
[摘要]本文介紹了無機保溫材料、聚苯乙烯（EPS/ XPS）有機保溫材料、聚氨酯（PU）有機保溫材料和復合材料在建筑應用中的優缺點，指出聚氨酯（PU）有機保溫材料是目前最理想的保溫材料和它的發展方向。[關鍵詞]無機保溫材料 有機保溫材料 復合材料。作者簡介：苑靜（1969- ） ，遼寧大連市人， 工學碩士，副教授。在全球金融危機的影響下，能源問題已成為一個突出的矛盾。我國因經濟高速發展而使能源與環保問題的矛盾更加突出。建筑節能主要是降低能源消耗，同時減少環境污染。我國目前是世界上最大的建筑市場，每年新增約有20億m 建筑，其中95% 以上是高能耗建筑，若不采取節能措施，到20 20年全國能源將有50% 消耗在建筑上，將給國家經濟和能源帶來巨大損失。政府相繼以法律及文件的形式出臺了專項政策，大力推動建筑節能工作，建筑節能已成為我國能源可持續發展的戰略決策。因此建筑節能必須與社會經濟可持續發展、生態環境保護等協調發展，我們需要對建筑材料的保溫隔熱性能、實用價值、材料的穩定性和使用壽命、工藝技術的可靠性、生態環保性和可循環利用等方面進行重點研究和開發。一、建筑節能保溫材料的發展（一）無機保溫材料無機保溫材料以巖棉、玻璃棉和膨脹珍珠巖為主，是最先發展起來的保溫材料，對建筑節能保溫起到了積極的作用。無機保溫材料耐酸堿、耐腐蝕、不開裂、不脫落、穩定性高，不存在老化問題，與建筑墻體同壽命。施工簡便，適用范圍廣，適用于各種墻體基層材質和各種形狀復雜墻體的保溫。而且全封閉、無接縫、無空腔，沒有冷熱橋產生。不但可以做外墻外保溫還可以做外墻內保溫，或者外墻內外同時保溫及屋頂的保溫和地熱的隔熱層。防火阻燃安全性好，可廣泛用于密集型住宅、公共建筑、大型公共場所、易燃易爆場所、對防火要求嚴格場所。還可作為防火隔離帶施工，提高建筑防火標準。與新興材料相比存在以下主要缺點：保溫性能差、占地面積大；抗撞擊和受壓強度差；吸濕性大、環保性能差，在施工和應用中對人體有害，如玻璃棉遇潮后釋放有毒氣體。一些發達國家已禁止使用此類材料作保溫材料。（二）聚苯乙烯（EP S/XPS ）泡沫保溫材料目前我國建筑節能有機發泡類保溫材料有發泡聚苯板EPS、擠塑聚苯板XPS 、噴涂聚氨酯SP U及聚苯顆粒等，輔助材料是聚合物粘結砂漿、界面處理劑或界面砂漿、專用膨脹螺釘、耐堿玻纖網和鍍鋅鋼絲網等。塑料板材類保溫材料的施工工藝一般是先粘后釘、界面處理或專用處理劑、貼網、抹抗裂砂漿等。有機保溫材料具有重量輕、可加工性能好、致密性好、保溫隔熱效果好的特點。聚苯乙烯（EPS /XP S）泡沫保溫材料是一種熱塑性材料，比無機保溫材料性能更加優越，但在使用過程中逐漸暴露出它的一些缺點：EP S/XPS 保溫材料有空腔結構，外界空氣容易通過縫隙在空腔流動而影響保溫效果；抗風揭性差：EPS抗拉強度在干燥狀況下，僅為0.1Mpa ，浸水后的抗拉強度更低，因而EPS 一般不用于高層建筑；EPS/XP S保溫材料要求存放4 0天后才能用于施工，在實際中很難做到，所以應用EPS保溫的工程易出現裂縫、墻體透濕和返水現象；EPS/XPS保溫材料大都采用氟利昂發泡，易造成大氣污染，遇火高溫下產生熔滴，易發生二次燃燒且具有極快的火焰傳播速度。因此公共場所和高層建筑采用此類保溫材料必須謹慎。在美國有20多個州禁止使用聚苯乙烯泡沫用于建筑保溫。在英國，18米以上建筑不允許使用EPS板作外墻保溫系統。歐洲許多夾心板材廠不再生產防火性能差的EPS 板且許多保險公司已禁止給EPS板作保溫建筑保險。（三）聚氨酯P U硬泡節能保溫材料聚氨酯PU硬泡節能保溫材料是目前無機和有機保溫材料導熱系數最低的一種材料。在達到同樣隔熱效果條件下，它使用的保溫材料厚度最小。50m m厚的PU硬泡相當于80mm厚的EPS/XP S、90mm 厚的礦物棉和760mm厚的混凝土結構；PU硬泡呈閉孔結構， 閉孔率高達95% 以上， 具有優良的防水、隔汽性能，能阻隔水及水蒸氣滲透使墻體保持一個良好的穩定絕熱狀態，這是目前其它保溫材料不具備的優點。聚氨酯PU硬泡節能保溫材料具有一定的韌性，不易產生開裂現象，耐沖擊性能優良，具有較強的抵抗外力的能力。但是國內產品的的環保、阻燃和消煙性能不過關，在燃燒時易產生大量濃煙，引起人員傷亡。國內的幾起火災使人們對聚氨酯硬泡節能保溫材料的防火性能產生擔憂，有些地方甚至規定不許在高層及公共場所建筑使用該材料。（四）復合型材料復合型材料指利用處理過的農作物秸桿、具有保溫性能并經無害化處理的垃圾及通過發泡等技術手段生產的空心材料等。復合材料的保溫隔熱效果好，它具有無機材料的很多優點：防火阻燃、變形系數小、抗老化、性能穩定、生態環保性好、保溫層強度高、使用壽命長、施工難度小、工程成本低等優點，而且其原材料來源廣泛、能耗低，可節約資源，提高資源的循環再利用率。但復合材料仍然處于研制開發階段，沒有市場化。正在發展起來的新型保溫材料如隔熱涂料、防輻射涂料等，這些材料有一定的保溫隔熱效果，應用上也取得了一些進展，但其性能和應用上存在局限性：一是成本較高，二是涂層老化快，使用壽命有限。我國建筑圍護結構保溫性能普遍較低，外墻和窗口的熱導率系數為同等發達國家的3～4 倍，外墻單位建筑面積耗能要高達4～5倍。由此說明我國的建筑節能潛能很大，而在目前情況下節能首選材料就是聚氨酯PU硬泡節能保溫材料。據相關報導，歐美等發達國家中建筑保溫材料中約有49%采用PU材料，但在我國目前還不到10%。EPS/XPS 在歐洲和美國建筑節能保溫材料中占有率小于10%，在中國占80% 。據國際板材制造商協會公布的資料表明，PU和P IR（聚異氰尿酸酯）板材(來源:中國保溫網)在發達國家占建筑節能板材總消費量的73.8% EPS/XPS 只占2 0.6 % 。其中有機泡沫塑料板材達到了建筑節能材料消費量的94.4%.中國塑料加工協會PU專業委員會孟揚教授作過計算，按照中國的建筑市場每年新增建筑面積20億m ， 按65%節能標準計算，年需PU保溫材料為100萬t /a。對400億m 既有建筑每年也以20億m 節能改造計算，每年也需100萬t /a PU保溫材料?？梢娭袊慕ㄖ澞軙oPU保溫材料市場帶來巨大市場空間。目前國內沒有大量使用PU保溫材料除了它的成本較高外還有它的防火性能差。有關學者對P U保溫材料防火安全性的研究已有了一些進展。上海精洽科貿公司楊宗琨教授研制成氧指數高、火焰傳播性小、煙霧小、毒性小、耐燃性好、抗火焰貫穿力強的難燃PU硬泡；南京四環研究所朱呂民教授也成功研制出了一種無鹵阻燃聚醚并成功應用于PU保溫材料；江蘇化工研究所研制成了阻燃PU硬泡；北京理工大、中國科大、四川大學在高分子阻燃和火災科學研究方面已取得了令人矚目的成果。國家建設部節能總體目標是：到2020年北方和沿海經濟發達地區新建筑實現節能65%。PU硬泡是實現國家建筑節能目標不可缺少的一種理想建筑保溫材料。聚氨酯PU硬泡作為外墻保溫材料必須做到節能與安全、保溫與防火兩者并重，缺一不可。今后努力的方向是：在原有的基礎上生產出防火性能好、低成本且環保的產品。
