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建筑外墙外保温材料的研究与应用

发布时间:2018-12-10 浏览量:1452

建筑能耗已占全社会总能耗的1/3以上,成为能耗比例最高的行业,因此需要开发研制绿色建筑材料,以减少建筑能耗,起到节能的作用,其中采用保温节能墙体是实现建筑节能最重要的手段。陕西玻璃棉西安玻璃棉板西安保温材料白色无甲醛玻璃棉板http://www.xajxjc.com西安聚鑫建材有限公司体一般是指使用导热系数较低的建筑材料构筑的建筑物墙体,由于材料本身的低导热性使得整个墙体的传热系数很低,能够起到很好的保温隔热效果。目前,应用于建筑外墙的保温材料主要是有机保温材料,如EPS(Expandedpolystyrene,模塑聚苯乙烯泡沫)、XPS(Extrudedpolys1:yrene,挤塑聚苯乙烯泡沫)、PU(Polyurethanes,聚氨酯泡沫)、PF(Phenolicfoam,酚醛泡沫)等,这些材料具有密度低、吸水率小、保温性能好等优点,应用于建筑外墙能起到很好的保温节能效果。

同时,这些有机保温材料也存在粘结性能差、尺寸稳定性不高、易老化、易燃烧等问题,特别是由此引发的火灾事件时有发生,近年来相继发生的几起大火造成了严重的人员伤亡和财产损失,引起了各界对建筑保温材料防火安全性能的思考。建筑外墙保温材料根据材料的不同可分为3大类:有机类、无机类和有机/无机复合类。本文综述了几种常用的建筑外墙保温材料,从保温性能、安全性能、抗老化性能、尺寸稳定性方面,分析了它们的研究与应用情况以及存在的不足,无机保温材料因其优异的综合性能将成为未来建筑保温材料的首选。

1常用建筑外墙保温材料目前建筑外墙常用的保温材料包括:有机类的EPS、XPS、PU和PF等;无机类的岩棉、泡沫玻璃(陶瓷)、泡沫混凝土以及最新研制的无机空心球泡沫。

EPS为模塑聚苯乙烯泡沫,简称模塑聚苯板或膨胀聚苯板。EPS板是以可发性聚苯乙烯颗粒为原料,经加热预发泡,在模具中加热成型而制成的具有微细闭孔结构的泡沫塑料板材。泡沫由约98%的空气和2%的聚苯乙烯组成,蜂窝孔的直径为0.20.5mm,壁厚为0.001mm,分为普通型和阻燃型两种类型,表1是其性能指标。

与EPS板相同,XPS板的主要原料也是聚苯乙烯,由美国DowChemical公司于1941年发明,是以聚苯乙烯树脂为原料,添加阻燃剂等材料经特殊工艺连续挤出发泡成型的硬质板材,其内部具有紧密的闭孔蜂窝结构,表2是XPS板的性能指标。

EPS/XPS板具有表观密度小、质量轻、导热系数小、吸水率低、容易加工、价格低廉等优点,是目前应用最广的建筑保温材料。EPS/XPS板也存在使用温度不能超过75°C、氧指数低、遇明火极易燃烧的不足,因此人们在对其进行阻燃处理方面做了大量研究工作。聚苯乙烯的阻燃方法包括本体阻燃、卤素阻燃、磷系阻燃、无机阻燃、膨胀阻燃、黏土阻燃等,本体阻燃是指在聚苯乙烯分子链上引入具有阻燃效应的氮、磷、卤族元素,达到阻燃的效果,其他几种阻燃方法都属于添加型阻燃。

表1 EPS板物理性能指标性能指标表观密度kg/m3抗压强度/kPa导热系数W/(m尺寸稳定性/%水蒸气透过系数ng/(Pa吸水率(体积)/%氧指数/%燃烧分级达到B2级注:普通型EPS不要求燃烧性能表2 XPS板物理性能指标性能指标项目不带皮带皮抗压强度/kPa吸水率(体积)水蒸气透过系数ng/(Pams)导热系数/(W/(m尺寸稳定性/%氧指数/%燃烧分级达到B2级卤系阻燃剂阻燃效率高,是一种传统的阻燃剂,其中以溴系为主导产品,比如六溴环十二烷(HBCD)、2,4,6-三溴苯基烯丙基醚、十溴二苯醚、四溴双酚A等,但是卤系阻燃剂燃烧时会生成大量对人体和环境有害的烟、腐蚀性气体和有毒气体。随着世界范围内环保意识的增强,各国陆续出台各种法规限制和禁止含卤阻燃剂的使用。因此,从长期发展的角度看,无卤阻燃是阻燃剂今后发展的主要方向。

膨胀阻燃和无机阻燃近年来发展较快,贾娟花等研究了聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)、三聚氰胺(MEL)混合体对聚苯乙烯的阻燃作用,结果表明:高温下三者协同作用,形成一层膨松多孔的炭层,阻隔了热传递及2扩散,达到阻燃目的,同时减少了可燃气体和烟雾的释放,阻止聚合物燃烧产生熔融滴落。氢氧化铝和氢氧化镁是主要的无机阻燃剂,配合使用无机阻燃改性剂后能够取得很好的阻燃效聚氨酯CPU)是聚氨基甲酸酯的简称,是由多元醇和多异氰酸酯反应制得的一类主链上带有重复-NHCOC-基团的聚合物的总称。聚氨酯泡沫材料是以聚醚多元醇、聚酯多元醇和多异氰酸酯或改性异氰酸酯预聚物为原料,加入一定比例的发泡剂、催化剂、泡沫稳定剂等,在一定的温度条件下,经混合均匀发泡所制得的泡沫材料。20世纪40年代,德国Bayer(某公司生产的密度为140kg/m3的泡沫混凝土),这对降低导热系数非常不利,反而会使导热系数升高,因此降低密度不能以牺牲热工性能为代价。

泡混凝土的SEM形貌2结语建筑保温材料的应用日益广泛,推广其应用已经成为我国建筑节能的主要措施,因此对保温材料的性能要求也越来越高。尤其是近年来由建筑保温材料引发的火灾事故逐渐增加,引起人们对建筑保温材料安全性越来越多的关注。传统的有机保温材料具有优异的保温隔热性能,同时有机物易燃的本质很难改变,不符合建筑保温材料对安全防火性能的要求,而常用的无机保温材料虽然具有较高的防火等级,安全性好,但也存在保温性能较差,导热系数高的不足,因此亟待研制开发新型低导热系数的无机保温材料。笔者以轻质的无机空心球为主要原料,采用直接发泡工艺,制备了具有二级闭孔结构的无机空心球泡沫保温材料,该无机保温材料具备导热系数低、安全性能好的优点,这种新型的无机保温材料必将成为建筑保温材料的首选。