概述近年來，隨著國內經濟穩(wěn)定增長及科技發(fā)展，促使建筑物向規(guī)模大型化、集中化、立體化、構造特殊化、設備復雜化的趨勢發(fā)展，但與許多同緯度發(fā)達國家相比，房屋的保溫隔熱性能要差得多。目前，國內大多數(shù)建筑的外墻材料以鋼筋混凝土、實心黏土磚為主，墻體的導熱性較高，在受到太陽的照射后，得室溫升高。因此，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發(fā)展新型保溫墻體材料不但前景廣闊，而且勢在必行。目前屋面、墻體保溫材料保溫節(jié)能效果好，但防火涂料及阻燃材料的產品開發(fā)和阻燃技術方面的理論研究。

火阻燃性能較差，有時出現(xiàn)龜裂、空鼓、脫落問題。保溫墻體材料除具有保溫隔熱性能，還需具有防火阻燃性能。

央視新址工地火災事故的教訓十分慘痛，通過專家初步現(xiàn)場勘察結果顯示，央視新址北配樓著火后，燃燒主要集中在鈦合金下面的保溫層材料，這種材料防火阻燃性能差，具有表皮過火燃燒蔓延極快的特點。因此瞬間從北配樓頂部蔓延到整個大樓。目前這種新型材料在北京市及全國很多建筑中都有使用，北京大學乒乓球館著火和沈陽皇朝萬鑫國際大廈火災也是這種情況。鑒于此，開展新型節(jié)能保溫阻燃材料的研究勢在必行，以滿足國家對材料既節(jié)能保溫又防火阻燃的需求，大力發(fā)展并推廣應用保溫隔熱技術和材料的阻燃是當務之急。

1節(jié)能保溫材料的國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢美國在1975年第1次頒布了ASHRAE（美國采暖、制冷及空調工程協(xié)會）標準90-75新建筑物設計節(jié)能。以此為基礎，1977年12月官方正式頒布了新建筑物結構中的節(jié)能法規(guī)，并在45個州內收到很明顯的節(jié)能效果。美國國家能源局、標準局及全國建筑法規(guī)和標準大會，不斷地在建筑節(jié)能設計等方面提出新的內容，每5年便對ASHRAE標準進行修訂。美國自從制定第一部節(jié)能標準實行至2011年，在此基礎上又附加節(jié)約430億美元。

日本住宅金融公庫，早在1979年頒布了住宅建筑保溫隔熱標準，規(guī)定了建筑部分熱阻，并對所用的各種保溫材料規(guī)定了最小的限度。丹麥1985年比1972年采暖面積增加了30%，但采暖能耗卻減少了318萬t標準煤，采暖能耗占全國總能耗的比重也由39%下降為28%.由此可見，國外的建筑節(jié)能法規(guī)30多年來取得了顯著的社會效益和經濟效益。

我國墻體、屋頂和門窗單位面積的傳熱量，是氣候條件相近的發(fā)達國家的2~5倍，建筑用能浪費極其嚴重。在歐洲，新建房的采暖能耗已經降到20世紀70年代的1/4~1/6.近幾年德國還提出了“零能耗”的建筑理念。目前我國建筑能耗占社會總能耗的27%左右，建筑能源應用效率僅為發(fā)達國家的1/3左右。我國長期建筑設計標準大多是沿襲20世紀50年代以來的低標準，房屋圍護結構隔熱性能差，導致建筑用能效率偏低，造成了極大能源浪費，使用新型墻體保溫材料非常必要。因此，發(fā)展新型保溫墻體材料不但前景廣闊，而且勢在必行。

我國保溫墻體材料，如加氣混凝土、石膏板、石膏空心條板、紙面石膏板、空心砌塊、空心磚的推廣應用取得一定的節(jié)能效益。近年來又發(fā)展了多種輕質大板材料及結構，如GRC板、聚苯夾芯板、彩鋼泡沫夾芯板、巖棉及玻璃夾芯板等，通過應用表明各有特色，但主要問題是價格高。同時還存在防火等級差、吸潮吸濕吸水率大、結構設計及施工規(guī)范不配套等，很難普遍推廣。目前屋面保溫仍采用傳統(tǒng)的水泥膨脹珍珠巖、加氣混凝土塊、爐渣較多。也有采用聚苯板等有機泡沫保溫，但其防火等級低，屋面滲漏也是老大難問題。近年來，在北京及其它一些城市的住宅節(jié)能示范小區(qū)采用憎水膨脹珍珠巖及硅酸鹽復合絕熱涂料作墻體及屋面保溫，取得較好的使用效果及節(jié)能效果。國內目前研究、生產和使用比較廣泛的保溫墻體材料主要可分為以下幾類：（1）膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)在北京率先推廣應用，并迅速推廣到天津、河北、東北三省，及上海、江蘇、湖南等一些南方省份，是我國保溫節(jié)能工程推廣較快的系統(tǒng)之一。它使用的保溫材料主要為聚苯乙烯泡沫板，輔助材料有專用膨脹蘑菇錨釘、耐堿玻纖網格布、聚合物粘結砂漿、抹面砂漿、外墻涂料或裝飾面磚等。施工方法是選用聚合物粘結砂漿將聚苯乙烯泡沫板粘貼于墻體上，用專用膨脹蘑菇錨釘鉚固，將耐堿玻纖網格布用防滲抗裂砂漿貼在聚苯乙烯泡沫板上，然后再抹防滲抗裂砂漿，刷外墻涂料或做面磚裝飾。其優(yōu)點有：保溫節(jié)能效率優(yōu)良，施工也比較規(guī)范；缺點是：防火性能很差、工藝繁雜，且對基層墻體的平整度要求極高、工程造價高（70~90元/m）、保溫層牢固程度和使用壽命期限都較差，工程應用上常出現(xiàn)粘結不牢固、抹面防滲抗裂砂漿大面積龜裂、空鼓、脫落等現(xiàn)象，特別是裝飾層為面磚時尤為嚴重，出現(xiàn)面磚與保溫層大面積脫落的現(xiàn)象較多。

（2）膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)是繼膨脹珍珠巖保溫材料之后，應用于外墻內外保溫節(jié)能的一種主要材料，南方、北方都在推廣應用，在江蘇、安徽、江西、湖南、湖北等省份應用量較大。它的主要保溫材料是聚苯顆粒，輔助材料是聚合物膠粉料、耐堿玻纖網格布、膨脹蘑菇錨釘?shù)取Ｊ┕し椒ㄊ菍⒕郾筋w粒與聚合物膠粉料加水預混均勻成漿料狀，平抹上墻，然后待其干燥后貼耐堿玻纖網格布，抹防滲抗裂砂漿，然后刷外墻涂料或面磚飾面，面磚飾面的必須用鍍鋅鋼絲網及膨脹蘑菇錨釘固定。優(yōu)點有：保溫節(jié)能效果好、保溫層與墻體容易粘結，且對基層墻體的平整度要求不高、施工工藝簡單、工程造價較低、一般不再現(xiàn)大面積龜裂、空鼓、脫落問題，技術上也是可行的，由于攪拌后的漿料與粉抹傳統(tǒng)水泥砂漿一樣容易，且粘結強度非常好，所以容易推廣普及；缺點有：防火性能較差，但比膨脹聚苯板薄抹灰系統(tǒng)要好一些。膠粉聚苯顆粒保溫系統(tǒng)的保溫效果與保溫層的強度主要的技術矛盾是：保溫漿料中聚苯顆粒含量越多，水泥膠粉料含量就越小，保溫層的強度就低，而保溫節(jié)能效果就越好；如果保溫漿料中的水泥膠粉料含量越多，聚苯顆粒料含量就越小，保溫層的強度就越高，而保溫節(jié)能效果就越差。故膠粉聚苯顆粒保溫系統(tǒng)在施工時的材料配比需嚴格按照G158―2004膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)的要求與配制才能保證系統(tǒng)的保溫節(jié)能效果；其次是施工中應注意的細部處理，如墻面伸縮縫的預留、耐堿玻纖網格布或鍍鋅鋼絲網的搭接及膨脹蘑菇錨釘數(shù)量及錨栓的長度等均應在施工中加以注意，才能保證整個系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、長期使用。

⑶無機保溫砂漿（或玻化微珠保溫砂漿）系統(tǒng)無機保溫砂漿（或?；⒅楸厣皾{）系統(tǒng)是一種新型保溫隔熱材料，保溫材料選用無機中空?；⒅椋湟跃酆衔锬z漿料，這種高密度集成的微型中空保溫隔熱系統(tǒng)的優(yōu)點有：①由于?；⒅闉闊o機材料、防火性能好；②抗壓強度和壓剪粘結強度高；③耐候性好、干縮性小、不用網格布；④施工簡便，工程造價較低。缺點有：無機?；⒅橛捎诿芏容^大，故其導熱系數(shù)也較大，保溫節(jié)能效果也就較差，而為了達到與膠粉聚苯顆粒同等的保溫節(jié)能效果，一般的措施是加厚保溫層厚度，因此也就加大了自重力，影響了保溫系統(tǒng)長期安全使用的穩(wěn)定性能，所以在節(jié)能要求達到50%~65%時，該保溫系統(tǒng)不宜采用，且也達不到所要求的節(jié)能效果。

⑷常用的保溫絕熱材料巖（礦）棉和玻璃棉統(tǒng)稱為礦物棉，屬于無機材料。巖棉不燃燒，價格較低，在滿足保溫隔熱性能的同時還具有一定的隔聲效果，但質量優(yōu)劣相差很大，保溫性能好的密度低，抗拉強度也低，耐久性比較差。玻璃棉的手感好于巖棉，可改善工人勞動條件，但價格較高。聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯樹脂為主要原料，經發(fā)泡劑發(fā)泡而制成的內部具有無數(shù)封閉微孔的材料，其表觀密度小，導熱系數(shù)小，吸水率低，隔聲性能好，機械強度高，而且尺寸精度高，結構均勻，因此在外墻保溫中應用較廣。硬質聚氨酯泡沫塑料具有優(yōu)越的絕熱性能，導熱系數(shù)低，這是其它材料無法與之相比的。同時，其特有的閉孔結構具有優(yōu)越的耐水汽性能，不需要額外的絕緣防潮，簡化了施工程序，但因其價格較高且易燃，限制了其廣泛使用。

總體而言，發(fā)展新型保溫材料不但前景廣闊，而且勢在必行。目前國內外研究的保溫墻體材料正朝著輕質、高性能（高效防火阻燃功能和可靠性、耐久性）、無機化、施工安裝簡易化、綠色環(huán)保的趨勢發(fā)展。

2新型節(jié)能保溫材料的阻燃技術研究和應用目前使用最為廣泛的外墻外保溫材料暴露出一些問題，其中最為突出的是防火性能。由于外墻外保溫材料引發(fā)火災的典型案例如，中央電視臺新臺址園區(qū)文化中心29特別重大火災事故、北京大學乒乓球館火災等。因此，保溫材料的火災危險性引起了公眾的高度關注和重視，并且成為保溫材料可持續(xù)發(fā)展的一個關鍵技術。為此，公安部消防局于2009年給公安部四川消防研究所下達了新型節(jié)能保溫材料阻燃技術研究任務。課題組在充分調研現(xiàn)有外保溫材料技術的基礎上，綜合考慮經濟性、可靠性、實用性，經過2年多的工作，研制出一種便于涂抹施工，適用于外墻外保溫的漿料型節(jié)能保溫阻燃防火材料。

2.1保溫隔熱無機輕集材料的研究通常的研究認為，硅酸鹽類復合保溫砂漿的導熱系數(shù)有隨著密度增大而增加的趨勢。因此，保溫材料的功能是通過其中的核心組成一無機輕集料來實現(xiàn)的。目前市場上的無機輕集料類有開孔膨脹珍珠巖、閉孔膨脹珍珠巖、?；⒅?、膨脹蛭石、陶砂等。其中的陶砂（一般指陶粒中小于5mm的細顆粒），即使是特輕密度陶粒，其密度小于300kg/m3，也較其它輕集料大，導熱系數(shù)也就自然大了，加厚保溫層雖也能達到保溫設計要求，但是同時也加大了結構自身負載，且成本隨之增加。因此，陶砂作為保溫材料使用受到了一定限制。膨脹蛭石因為吸水性很強，最終制品的平衡含水率較高，而水的導熱系數(shù)比空氣的導熱系數(shù)大得多，導致最終制品的導熱系數(shù)相應增大，因此，它作為保溫材料使用也受到了一定限制。

本項目研究中，經過初步的篩選工作，保溫體系的核心組成一無機輕集料，確定為導熱系數(shù)小的膨脹珍珠巖和玻化微珠，其中，膨脹珍珠巖又分為傳統(tǒng)的開孔膨脹珍珠巖和球型閉孔膨脹珍珠巖。

2.2粘結劑的改性研究由于節(jié)能保溫防火阻燃材料除具有保溫隔熱、隔聲、防火阻燃和較好的理化性能外，還要求其在高溫中不炸裂和產生裂縫，同時還應具備耐候、耐水、施工簡易、粘結性強等特點，因而節(jié)能保溫防火阻燃材料所用的粘結劑是關鍵組份之一。

為使節(jié)能保溫防火阻燃材料在火災或高溫下能保持一定的強度和結構完整性，選擇的粘結劑應當是能在高溫下轉化為耐高溫的膠結材料或能被燒結的粘結材料。該節(jié)能保溫阻燃漿料體系的主體膠凝材料為普通硅酸鹽水泥，在粘結強度、抗裂性、防水性和耐候性等方面存在一定缺陷。因此，必須加入輔助膠粘劑對其進行改性。

在研究中我們采用在粘接劑分子結構中引入無機阻燃元素，賦予材料良好的阻燃性能；另外將幾種粘結劑拼合或反應形成復合粘結劑，賦予材料良好的綜合性能。利用合成粘結劑相互之間能取長補短，流平性好、成膜后韌性好等特點來達到預期目的。該保溫防火阻燃材料的輔助膠粘劑是一種以有機硅改性聚丙烯酸酯類乳液，以提高粘結劑的耐候性和在高溫下的粘結性及阻燃性。聚丙烯酸乳液主鏈由C+C鍵構成，側鏈為羧酸酯基等極性基團，這一結構特征賦予其粘附力強、耐氧化、耐氣候和耐油性等優(yōu)點，其主要缺點耐污、耐水、透濕性較差。聚有機硅氧院（簡稱有機硅）主鏈Si―O―Si為無機結構，側鏈為一CH3等有機基團，因而是一類典型的半無機半有機高分子。聚有機硅氧院Si―O鍵能高、內旋轉能壘低、分子摩爾體積大、表面能小，導致其具有優(yōu)異的耐高低溫性、耐水性、電絕緣性、耐化學性能和較高的阻燃性。用有機硅對丙烯酸酯進行改性，可綜合二者的優(yōu)點，改善丙烯酸酯“熱粘冷脆”、耐候、耐水、耐高溫等性能，提高成膜物的力學性能。我們采用在丙烯酸乳液分子結構引入有機硅等其它基團的共聚法，改善聚硅氧烷和聚丙烯酸酯的相容性，抑制有機硅分子表面攖移，使二者分散均勻，從而達到改善聚丙烯酸酯乳液物理機械性能的目的。使研究的新型節(jié)能保溫防火阻燃材料不僅有高效的保溫隔熱、耐候、耐水性能和良好的阻燃效果，受火時的粘結性也大大提高。

2.3阻燃添加劑的研究節(jié)能保溫防火阻燃材料另一關鍵成分一阻燃添加劑，其對節(jié)能保溫防火阻燃材料的防火性能影響極大。選擇的阻燃劑必須能與粘結劑和防火體系其它成分相互配合，另外還要考慮經濟性、火災時基本不產生毒氣和濃煙以及對保溫防火阻燃材料的物理性能基本無影響，同時還要提高保溫防火阻燃材料的耐候、耐水、防腐蝕等性能。研究中采用在有機阻燃劑中加入復合無機阻燃劑材料的技術路線，首先研究一種新型復合無機阻燃劑為保溫防火阻燃材料的阻燃防火體系，使該阻燃劑不僅有良好的阻燃效果，且無毒，燃燒時基本不產生濃煙和毒氣。采用錐形量熱計、熱分析儀、掃描電鏡等研究該復合無機阻燃劑在保溫防火阻燃材料中的阻燃機理和它對燃燒產物安全性、環(huán)保性的作用；并利用這些測試手段深入研究在節(jié)能保溫材料中加入該復合無機阻燃劑后，如何獲得優(yōu)良的防火阻燃效果，并且具有優(yōu)良的理化性能和環(huán)保性能。

通過研究我們發(fā)現(xiàn)，硼酸鹽類、磷酸鹽類、金屬氧化物阻燃劑的阻燃效果甚佳。它們不僅有良好的阻燃效果，且無毒，燃燒時不產生濃煙和毒氣，無環(huán)境污染，原料來源豐富，是一種新型的綠色環(huán)保型阻燃劑。在研究中采用在有機材料中加入無機復合阻燃劑材料的技術路線，使其研究的新型節(jié)能保溫防火阻燃材料不僅有高效的保溫隔熱性能和良好的阻燃效果，且無毒，燃燒時不產生濃煙和毒氣、原料來源豐富、成本亦低。對其復合阻燃劑的熱分解機理、阻燃機理、表觀密度、導熱系數(shù)、吸水率、隔聲性能、耐久性、機械強度等方面進行研究。

根據(jù)有關資料及國內資源情況，先對預選的阻燃劑進行單項性能試驗。通過熱重和差熱分析，確定阻燃劑的隔熱性和阻燃性，并對其密度、吸水、耐熱性、防腐蝕性等性能也進行了測試。我們選用的防火體系的阻燃劑是LL磷、鋁復合阻燃劑，它是以磷酸、氫氧化鋁為原料，在一定條件下反應而制得。

用熱分析儀分析該復合阻燃劑的熱分解機理。在等速升溫條件下，該復合阻燃劑的DTA和TG曲線分別見和。

表1 LL磷、鋁復合阻燃劑用量對節(jié)能保溫阻燃材料性能的影響LL磷、鋁復合爐內平均溫升試樣平均持續(xù)試樣平均質量煙氣自來水中浸泡耐濕熱性試驗鹽霧腐蝕性試驗阻燃劑用量/%/丈燃燒時間/s損失率/%毒性24 h24h3次013333.5za3表面略有起泡、無脫落表面顏色微變淺表面顏色微變淺28031.3za2表面基本無變化表面基本無變化表面基本無變化46030.9ZA1表面無變化表面無變化表面無變化66030.7ZA1表面無變化表面無變化表面無變化86030.7ZA1表面略有起泡、顏色微變淺表面基本無變化表面起泡、顏色微變淺注：燃燒性能試驗按GB/T 5464―1999定進行；煙氣毒性試驗按GB/T 20285―2006進行；鹽霧腐蝕性試驗、耐濕熱性試驗按GB由可見，該阻燃劑在506001的熱分解過程有3個吸熱過程。它具有高效的阻燃效果且無毒，燃燒時不產生濃煙和毒氣，對環(huán)境無污染，化學結合力強、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、抗震、抗剝落等特點，是一種綠色環(huán)保型高效阻燃劑，由于它是一種堿性的磷酸鹽，用于節(jié)能保溫防火阻燃材料中不僅使涂層有高效防火隔熱性，同時又具有一定的防腐作用。為了提高節(jié)能保溫防火阻燃材料的防腐蝕性能和耐火性能，我們在研究中選用加入了一定量阻燃添加劑如改性偏硼酸鋇、聚磷酸鋁及鋁的氧化物。在大量的實驗研究中發(fā)現(xiàn)，隨著LL磷、鋁阻燃劑加入量的增高反而使防腐性能有所下降。實驗研究了LL磷、鋁復合阻燃劑的用量對節(jié)能保溫防火阻燃材料性能的影響（見表1）。

當酚醛樹脂用量為40%時，膨脹玻化微珠的筒壓強度可以提高近1倍。

綜上所述，當酚醛樹脂用量為40%時，膨脹?；⒅榈耐矇簭姸瓤梢栽黾咏?倍。而此時膨脹玻化微珠的堆積密度提高約10kg/m3，吸水率下降近2倍，而導熱系數(shù)僅略有增大。因此，膨脹玻化微珠表面通過酚醛樹脂增強改性后，其綜合性能可以得到顯著提高。

3結語膨脹?；⒅榻涍^酚醛樹脂包覆改性以后，表現(xiàn)出了更加優(yōu)異的性能，筒壓強度顯著提高，吸水率大大降低，同時保持了膨脹?；⒅榱己玫慕^熱性能和低密度的特性。這使得膨脹?；⒅樵谳p質砂漿、輕質保溫隔熱板材等制品的生產中使用更為方便，在相關產品的加工和運輸過程中將有效降低膨脹?；⒅榈钠茡p率，保持膨脹?；⒅榈念w粒完整性。

同時，通過酚醛樹脂包覆改性也有望進一步拓展膨脹?；⒅榈膽妙I域。（上接第75頁）由表1可見，在該節(jié)能保溫防火阻燃材料中加入LL磷、鋁復合阻燃劑后，大大提高了保溫阻燃材料的防火隔熱效果，但是若LL磷、鋁復合阻燃劑含量太高，則會使保溫阻燃材料變脆，附著力降低，耐濕熱、耐水、耐腐蝕性能有所下降，LL磷、鋁復合阻燃劑含量為4%~6%時性能最佳。

2.4節(jié)能保溫防火阻燃材料的實驗研究通過實驗檢測分析調整配方再檢測再分析這樣大量的實驗研究，研制出在一定溫度下，用有機硅改性丙烯酸乳液的最佳量值，摸索和研究共混改性乳液、防火體系和阻燃添加劑、輕質骨料及其它成分合理配比的最佳量值。在節(jié)能保溫防火阻燃材料配方設計的具體方法上，我們利用先進的檢測儀器，借助正交設計等優(yōu)選方法，達到提高配方設計的效率及可靠性的目的，從而得到具有優(yōu)異的防火隔熱性能和理化性能的節(jié)能保溫防火阻燃材料的配方。

3結語研究出的新型節(jié)能保溫防火阻燃材料，具有綜合性能優(yōu)良，達到國內外先進水平的特點。它防火阻燃性能高，燃燒性能為A1級材料；該節(jié)能保溫防火阻燃材料是一種輕質保溫隔熱、隔音防火阻燃材料，密度小，料漿干表觀密度為292kg/m3，抗壓強度為350kPa，導熱系數(shù)為0.072W（nrK）會給建筑物的輕量化及其它方面帶來極大的好處。該保溫防火阻燃