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建筑能耗已占全社會總能耗的1/3以上,成為能耗比例最高的行業(yè),因此需要開發(fā)研制綠色建筑材料,以減少建筑能耗,起到節(jié)能的作用,其中采用保溫節(jié)能墻體是實現(xiàn)建筑節(jié)能最重要的手段。陜西玻璃棉,西安玻璃棉板,西安保溫材料,白色無甲醛玻璃棉板,http://www.tastegoodlechon.com,西安聚鑫建材有限公司體一般是指使用導(dǎo)熱系數(shù)較低的建筑材料構(gòu)筑的建筑物墻體,由于材料本身的低導(dǎo)熱性使得整個墻體的傳熱系數(shù)很低,能夠起到很好的保溫隔熱效果。目前,應(yīng)用于建筑外墻的保溫材料主要是有機保溫材料,如EPS(Expandedpolystyrene,模塑聚苯乙烯泡沫)、XPS(Extrudedpolys1:yrene,擠塑聚苯乙烯泡沫)、PU(Polyurethanes,聚氨酯泡沫)、PF(Phenolicfoam,酚醛泡沫)等,這些材料具有密度低、吸水率小、保溫性能好等優(yōu)點,應(yīng)用于建筑外墻能起到很好的保溫節(jié)能效果。
同時,這些有機保溫材料也存在粘結(jié)性能差、尺寸穩(wěn)定性不高、易老化、易燃燒等問題,特別是由此引發(fā)的火災(zāi)事件時有發(fā)生,近年來相繼發(fā)生的幾起大火造成了嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失,引起了各界對建筑保溫材料防火安全性能的思考。建筑外墻保溫材料根據(jù)材料的不同可分為3大類:有機類、無機類和有機/無機復(fù)合類。本文綜述了幾種常用的建筑外墻保溫材料,從保溫性能、安全性能、抗老化性能、尺寸穩(wěn)定性方面,分析了它們的研究與應(yīng)用情況以及存在的不足,無機保溫材料因其優(yōu)異的綜合性能將成為未來建筑保溫材料的首選。
1常用建筑外墻保溫材料目前建筑外墻常用的保溫材料包括:有機類的EPS、XPS、PU和PF等;無機類的巖棉、泡沫玻璃(陶瓷)、泡沫混凝土以及最新研制的無機空心球泡沫。
EPS為模塑聚苯乙烯泡沫,簡稱模塑聚苯板或膨脹聚苯板。EPS板是以可發(fā)性聚苯乙烯顆粒為原料,經(jīng)加熱預(yù)發(fā)泡,在模具中加熱成型而制成的具有微細閉孔結(jié)構(gòu)的泡沫塑料板材。泡沫由約98%的空氣和2%的聚苯乙烯組成,蜂窩孔的直徑為0.20.5mm,壁厚為0.001mm,分為普通型和阻燃型兩種類型,表1是其性能指標。
與EPS板相同,XPS板的主要原料也是聚苯乙烯,由美國DowChemical公司于1941年發(fā)明,是以聚苯乙烯樹脂為原料,添加阻燃劑等材料經(jīng)特殊工藝連續(xù)擠出發(fā)泡成型的硬質(zhì)板材,其內(nèi)部具有緊密的閉孔蜂窩結(jié)構(gòu),表2是XPS板的性能指標。
EPS/XPS板具有表觀密度小、質(zhì)量輕、導(dǎo)熱系數(shù)小、吸水率低、容易加工、價格低廉等優(yōu)點,是目前應(yīng)用最廣的建筑保溫材料。EPS/XPS板也存在使用溫度不能超過75°C、氧指數(shù)低、遇明火極易燃燒的不足,因此人們在對其進行阻燃處理方面做了大量研究工作。聚苯乙烯的阻燃方法包括本體阻燃、鹵素阻燃、磷系阻燃、無機阻燃、膨脹阻燃、黏土阻燃等,本體阻燃是指在聚苯乙烯分子鏈上引入具有阻燃效應(yīng)的氮、磷、鹵族元素,達到阻燃的效果,其他幾種阻燃方法都屬于添加型阻燃。
表1 EPS板物理性能指標性能指標表觀密度kg/m3抗壓強度/kPa導(dǎo)熱系數(shù)W/(m尺寸穩(wěn)定性/%水蒸氣透過系數(shù)ng/(Pa吸水率(體積)/%氧指數(shù)/%燃燒分級達到B2級注:普通型EPS不要求燃燒性能表2 XPS板物理性能指標性能指標項目不帶皮帶皮抗壓強度/kPa吸水率(體積)水蒸氣透過系數(shù)ng/(Pams)導(dǎo)熱系數(shù)/(W/(m尺寸穩(wěn)定性/%氧指數(shù)/%燃燒分級達到B2級鹵系阻燃劑阻燃效率高,是一種傳統(tǒng)的阻燃劑,其中以溴系為主導(dǎo)產(chǎn)品,比如六溴環(huán)十二烷(HBCD)、2,4,6-三溴苯基烯丙基醚、十溴二苯醚、四溴雙酚A等,但是鹵系阻燃劑燃燒時會生成大量對人體和環(huán)境有害的煙、腐蝕性氣體和有毒氣體。隨著世界范圍內(nèi)環(huán)保意識的增強,各國陸續(xù)出臺各種法規(guī)限制和禁止含鹵阻燃劑的使用。因此,從長期發(fā)展的角度看,無鹵阻燃是阻燃劑今后發(fā)展的主要方向。
膨脹阻燃和無機阻燃近年來發(fā)展較快,賈娟花等研究了聚磷酸銨(APP)、季戊四醇(PER)、三聚氰胺(MEL)混合體對聚苯乙烯的阻燃作用,結(jié)果表明:高溫下三者協(xié)同作用,形成一層膨松多孔的炭層,阻隔了熱傳遞及2擴散,達到阻燃目的,同時減少了可燃氣體和煙霧的釋放,阻止聚合物燃燒產(chǎn)生熔融滴落。氫氧化鋁和氫氧化鎂是主要的無機阻燃劑,配合使用無機阻燃改性劑后能夠取得很好的阻燃效聚氨酯CPU)是聚氨基甲酸酯的簡稱,是由多元醇和多異氰酸酯反應(yīng)制得的一類主鏈上帶有重復(fù)-NHCOC-基團的聚合物的總稱。聚氨酯泡沫材料是以聚醚多元醇、聚酯多元醇和多異氰酸酯或改性異氰酸酯預(yù)聚物為原料,加入一定比例的發(fā)泡劑、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑等,在一定的溫度條件下,經(jīng)混合均勻發(fā)泡所制得的泡沫材料。20世紀40年代,德國Bayer(某公司生產(chǎn)的密度為140kg/m3的泡沫混凝土),這對降低導(dǎo)熱系數(shù)非常不利,反而會使導(dǎo)熱系數(shù)升高,因此降低密度不能以犧牲熱工性能為代價。
泡混凝土的SEM形貌2結(jié)語建筑保溫材料的應(yīng)用日益廣泛,推廣其應(yīng)用已經(jīng)成為我國建筑節(jié)能的主要措施,因此對保溫材料的性能要求也越來越高。尤其是近年來由建筑保溫材料引發(fā)的火災(zāi)事故逐漸增加,引起人們對建筑保溫材料安全性越來越多的關(guān)注。傳統(tǒng)的有機保溫材料具有優(yōu)異的保溫隔熱性能,同時有機物易燃的本質(zhì)很難改變,不符合建筑保溫材料對安全防火性能的要求,而常用的無機保溫材料雖然具有較高的防火等級,安全性好,但也存在保溫性能較差,導(dǎo)熱系數(shù)高的不足,因此亟待研制開發(fā)新型低導(dǎo)熱系數(shù)的無機保溫材料。筆者以輕質(zhì)的無機空心球為主要原料,采用直接發(fā)泡工藝,制備了具有二級閉孔結(jié)構(gòu)的無機空心球泡沫保溫材料,該無機保溫材料具備導(dǎo)熱系數(shù)低、安全性能好的優(yōu)點,這種新型的無機保溫材料必將成為建筑保溫材料的首選。
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