外墻保溫隔熱材料酚醛泡沫發(fā)展動向

【導(dǎo)讀】:我國是世界上建筑業(yè)惱棺羈斕墓家之一，全球保溫材料將以每年5%的速度增長，到2014年預(yù)計中國將占到全球保溫材料市場的29%，目前中國是世界上保溫材料需求最多的國家。

我國是世界上建筑業(yè)發(fā)展最快的國家之一，全球保溫材料將以每年5%的速度增長，到2014年預(yù)計中國將占到全球保溫材料市場的29%，目前中國是世界上保溫材料需求最多的國家。

建筑用保溫材料大致可分為無機類和有機類。常用的無機類外墻外保溫材料有巖棉、珍珠巖、發(fā)泡水泥（混凝土）、泡沫玻璃和?；⒅榈?，雖然有很好的防火性能，但因?qū)嵯禂?shù)偏高，使用厚度必然加大，增加建筑負(fù)荷和建筑成本。有機類外墻保溫材料有聚苯乙烯泡沫（PS，分EPS、XPS二類）、聚氨酯泡沫（PU）和酚醛泡沫（PF）等，具有密度小，導(dǎo)熱系數(shù)低和施工方便等。EPS、XPS燃燒等級為B2級（可燃），受熱80℃以上會出現(xiàn)腥廴砘、收縮滴落，著火后濃煙滾滾并產(chǎn)生毒氣。PU燃燒等級也是B2級，雖軟化溫度略高（110℃），也無熔滴現(xiàn)象，但著火后產(chǎn)生的煙毒氣體殺傷力更大，人們吸了一兩口氣體就會立即倒地身亡。酚醛泡沫（PF）燃燒等級為B1級（難燃），厚僅30mm的PF平板經(jīng)受1700℃火焰噴射10分鐘后，表面略有炭化卻燒不穿，既不著火也不散發(fā)濃煙和毒氣。

酚醛泡沫的生產(chǎn)和應(yīng)用

酚醛泡沫（PF）是以酚醛樹脂為主要原料，與發(fā)泡劑、表面活性劑和其他添加劑混合后，通過加入固化劑高速攪拌，充分混合好的漿料澆注在模具內(nèi)或連續(xù)生產(chǎn)線上，控制在某恒定溫度時，使發(fā)生交聯(lián)、發(fā)泡、固化而成的硬質(zhì)酚醛樹脂泡沫塑料，簡稱酚醛泡沫（PF）。

20世紀(jì)80年代，國外科學(xué)家通過對酚醛樹脂及其制品進行研究，發(fā)現(xiàn)它們具有突出的防火、無煙、無毒 （Fireproof, Smokeless, Toxicity free, 簡稱FST）p性和耐熱性。制成的酚醛泡沫（Phenolic Foam 簡稱 PF）密度特輕（0.03~0.08），具有優(yōu)異的節(jié)能保溫和隔音作用，特別是PF的耐燒蝕性（ablative resistance），使它在火箭導(dǎo)彈作為耐燒蝕材料而大顯身手。

酚醛泡沫復(fù)合材料

隱身是現(xiàn)代戰(zhàn)機要求的一項尖端技術(shù)，現(xiàn)代隱身技術(shù)主要有材料隱身、涂層隱身、等離子體隱身、結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計隱身等手段。無人機結(jié)構(gòu)多為復(fù)合材料泡沫或蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，結(jié)合結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計以解決無人機復(fù)合材料隱身技術(shù)。酚醛泡沫是制造無人機用復(fù)合材料之一。

酚醛泡沫岜臼且恢鐘τ糜諍教旌嬌盞募舛瞬牧希飛機航行在一萬多米高空時，艙外溫度低到攝氏零下五十多度，而艙內(nèi)卻溫暖如春，旅客既舒適又安全。酚醛泡沫既然在氣候條件如此惡劣的環(huán)境中安然無恙，為什么不能用于建筑領(lǐng)域中？后來國外就將它逐漸推向醫(yī)院、體育設(shè)施和大樓住房等公共與嵊媒ㄖ領(lǐng)域。將酚醛泡沫應(yīng)用于建筑墻體上可認(rèn)為是科學(xué)技術(shù)上的一大進步。

20世紀(jì)90年代以來，包酨F在內(nèi)的酚醛復(fù)合材料得到很大發(fā)展，首先受到英、美等國家軍方重視，將其用于航天航空、國防軍工領(lǐng)域，后又被應(yīng)用于民用飛機、船舶、車站、油井等防火要求嚴(yán)格的場所，并逐步推向醫(yī)院、體育設(shè)施和大樓住房等公共與民用建筑領(lǐng)域。

2010年9月中國建科院建筑防火研究所邀請專家在北京振利高新技術(shù)有限公司進行酚醛泡沫鋁單板幕墻保溫系統(tǒng)窗口燃燒試驗，試驗結(jié)果表明酚醛泡沫o合板在幕墻結(jié)構(gòu)中可以滿足建設(shè)部46號文件防火A級要求。

PF保溫材料在墻體上的應(yīng)用

在歐美等工業(yè)發(fā)達國家，對重;建筑和高層建筑進行墻體保溫均有嚴(yán)格的防火要求。美國有20多個州已禁止使用PS作為墻體保溫材料；在英國，18米以上建筑不允許使用PS作為墻體保溫材料； 在德國， 22米以上建筑不允許使用PS作為墻體保溫材料。因此各國有關(guān)建設(shè)部門將目光轉(zhuǎn)向既節(jié)能又防火的PF用于墻體保溫系統(tǒng);。

英國金斯潘保溫材料公司：金斯潘公司是歐洲酚醛泡沫協(xié)會（European Phenolic Foam Association,簡稱EPFA）主要成員，是世界上最大的PF生產(chǎn)廠家之一。它的PF商標(biāo)名Kooltherm, 根據(jù)用途不同分成10個牌號。常用牌號如下：K3是用于地板保溫； K5 是一般傳統(tǒng)墻體保溫；K7是用于屋面保溫；K10是天花板保溫；K12是用于鋼框架或木框架結(jié)構(gòu)外墻外保溫；K17是石膏板貼面用于內(nèi)保o。

英國普瑪洛克制品公司：普瑪洛克制品公司是一家以生產(chǎn)酚醛及礦棉等外墻保溫板的知名廠家。普o洛克制造的酚醛泡沫保溫（Permarock phenolic insulation）板的尺寸為900~1200mm ×600mm，最厚不超過100mm。導(dǎo)熱系數(shù)為0.018W/m·K，防火性能達到BS476-7的class 0。該公司經(jīng)多年來的開發(fā)研究，按照英國標(biāo)準(zhǔn)制定并實施了一套完整成熟的施工應(yīng)用技術(shù)體系規(guī)范，在90年代就成功地將酚醛泡沫保溫板應(yīng)用在磚石或混凝土墻面上，而且無論新的或既有的建筑、高層或低層建筑都可應(yīng)用。經(jīng)過檢測試驗和評審，有關(guān)建設(shè)部門在1997年2月授予了該公司“普瑪洛克酚醛外墻保溫系統(tǒng)”應(yīng)用許可證（證號041/97）。

美國西碧化學(xué)公司：西碧化學(xué)公司建立于1966年，多年來主要從事于酚醛樹脂、表面活性劑、催化劑及相關(guān)發(fā)泡設(shè)備的生產(chǎn)銷售和研究開發(fā)。30多年來該公司致x于開發(fā)名為Tripolymer的PF，1975年得到了美國能源部的支持和認(rèn)可，經(jīng)過三年來的深入研究和試驗，成功地將它推出市場。如今公司在美國國內(nèi)已有8個生產(chǎn)廠，在英國、德國和澳大利亞也建立了工廠。36年來已在新建或既有的民用和商用建筑上共裝配了3.9億平方英尺的Tripolymer。據(jù)x在911事件中被毀的紐約世界貿(mào)易中心也曾用它作為墻體保溫材料。此外，在美國各地的沃爾瑪（Wal-Mart）大超市、萬豪（Marriott）大酒店和會議中心等知名建筑中都曾用過。值得一提的是在25年前用于水泥砌塊中的Tripolymer至今仍無損壞現(xiàn)象。

近年來西碧公司又開發(fā)了一種直接將發(fā)泡漿料通過噴槍現(xiàn)場噴注到空心磚或中空水泥砌塊中的專利技術(shù)，發(fā)泡漿料是改性酚醛樹脂共聚物與;化劑的雙組份Tripolymer予聚體。

由于Tripolymer具有最好的防火性和隔音性，所以它已廣泛用于學(xué);、醫(yī)院和民宅。通過美國標(biāo)準(zhǔn)<燃燒級別測試準(zhǔn)則>（ASTM E-119），證明沒有其它能現(xiàn)場噴注的有機泡沫可達到現(xiàn)場噴注Tripolymer優(yōu)良防火性能。

美國泡沫技術(shù)公司：美國泡沫技術(shù)公司的Thermo-Cor是采用噴注或擠出成型PF保溫材料。該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強度比相同密度的普通PF泡沫更高，完全符合聯(lián)邦航空安全條例（FAR25.853）的各項技術(shù)指標(biāo)，在222℃高溫下不分解。它的FST特性i好，因此，以該產(chǎn)品為芯材制成的復(fù)合材料可用在飛機、高速列車、船舶發(fā)動機罩等部位。Thermo-cor也適用于醫(yī)院、樓房等防火要求嚴(yán)格的墻體保溫系統(tǒng)，該產(chǎn)品pH值為6~6.5，接近中性，對金屬幾乎不存在腐蝕問題，尤其將它用在金屬屋面和防火門更是合適。

該公司也開發(fā)了一種常溫噴注專利技術(shù)，A、B雙組份分別裝在大鐵桶內(nèi)，A是樹脂助劑等組份；B是PSA等固化劑組份。通過專用計量噴槍將雙組份高速混合插進中空墻體砌塊中進行現(xiàn)場發(fā)泡，也可噴注在金屬屋面和防火門內(nèi)發(fā)泡。

乒愛默西奇爾公司：愛默西奇爾公司早年以生產(chǎn)玻璃鋼起家，后轉(zhuǎn)產(chǎn)飛機用蜂窩板材等高檔復(fù)合材料。由于航空工業(yè)需要，1993年又研發(fā)成功商品名為Gillfoam 2019的PF,密度為4-20PCF（或320kg/m3），產(chǎn)品符合FAR25.853的嚴(yán)格要求，能達到FST和熱釋放量指標(biāo)。其機械強度接近甚至超過PU和聚氯乙烯（PVC）。以Gillfoam 2019填入Nomex蜂窩結(jié)構(gòu)制成的夾心板，其機械強度更高，熱穩(wěn)定性最高可達232℃，隔熱隔音，是飛機內(nèi)艙壁最理想用材，已應(yīng)用在波音、麥道和空中巴士飛機上。為了向建筑行業(yè)開發(fā)市場，該公司又將紙蜂窩與PF結(jié)合而成的夾心板應(yīng)用于防火門，快裝板。產(chǎn)品既保溫又隔音，既結(jié)實又安全。

日本旭化成建材公司：旭化成建材公司為了保護地球環(huán)境和善居住環(huán)境，多年來對PF保溫材料進行了深入研究開發(fā)。近年來該公司推出了商標(biāo)名為新曙光（Neoma）的PF新產(chǎn)品。在生產(chǎn)過程中，發(fā)泡劑采用碳?xì)浠衔锎鏁茐某粞鯇拥腃FC、HCFC，從而保護了地球環(huán)境。新曙光PF保溫板已通過了日本、中國和英國的防火等各項試驗，由于達到了日標(biāo)準(zhǔn)<燃燒性>的技術(shù)指標(biāo)（JIS D1201），得到了日本不燃材料認(rèn)定證書（證書號：NM-0315），并且獲得了日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)廳和環(huán)境廳的節(jié)能和環(huán)保大獎。

我國酚醛泡沫發(fā)展現(xiàn)狀和未來

雖然我國目前生產(chǎn)的PF與國外相比，在工藝技術(shù)和施工應(yīng)用上還存在一定差距，到目前為止，國內(nèi)已建有全自動連續(xù)化生產(chǎn)線300條。據(jù)統(tǒng)計，今年1～9月我國PF產(chǎn)量已達到51萬m³，與去年同期45萬m³相比，增長率高達20%。在提高防火性能方面，國內(nèi)已有三家企業(yè)研發(fā)的復(fù)合型PF板，經(jīng)過國家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的檢測其燃燒性能達到GB8624 A級。這說明了PF作為一種安全、綠色的新型節(jié)能建筑材料，其優(yōu)點已經(jīng)得到越來越多建設(shè)部門和公安消防部門人士的認(rèn)可。

值得關(guān)注的是，近年來我國有關(guān)科研單位和企業(yè)在酚醛樹脂改性和發(fā)泡技術(shù)已有了新的突破，其一是克服了PF粉化掉渣、脆性大和強度低的缺點；其二是PF的成本更接近PS；其三是產(chǎn)品的pH值接近中性，對金屬無腐蝕性。近年來PF經(jīng)過專家嚴(yán)格評審，并經(jīng)有關(guān)建筑建材業(yè)市場管理總站批準(zhǔn)，有些廠家已經(jīng)推出PF板外墻外保溫系統(tǒng)關(guān)于設(shè)計、施工和驗收等相關(guān)方面的應(yīng)用圖集和標(biāo)準(zhǔn)，并且已完成一千多萬平方米的外墻外保溫工程實例，為PF在墻體保溫市場的發(fā)展帶來了新的曙光。

節(jié)能的建筑首先它的前提是安全，離開安全，建筑也就失去了存在的意義。只有杜絕了可燃、易燃、危險的保溫材料在建筑墻體上使用，才能從源頭上遏制重大火災(zāi)事故的發(fā)生，PF作為墻體保溫材料，不失為減免火災(zāi)和降低火災(zāi)危害的最有效辦法。