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外墙保温隔热材料酚醛泡沫发展动向

2013-12-12 11:10
科技那回事
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  我国是世界上建筑业发展最快的国家之一,全球保温材料将以每年5%的速度增长,到2014年预计中国将占到全球保温材料市场的29%,目前中国是世界上保温材料需求最多的国家。

  建筑用保温材料大致可分为无机类和有机类。常用的无机类外墙外保温材料有岩棉、珍珠岩、发泡水泥(混凝土)、泡沫玻璃和玻化微珠等,虽然有很好的防火性能,但因导热系数偏高,使用厚度必然加大,增加建筑负荷和建筑成本。有机类外墙保温材料有聚苯乙烯泡沫(PS,分EPS、XPS二类)、聚氨酯泡沫(PU)和酚醛泡沫(PF)等,具有密度小,导热系数低和施工方便等。EPS、XPS燃烧等级为B2级(可燃),受热80℃以上会出现融熔软化、收缩滴落,着火后浓烟滚滚并产生毒气。PU燃烧等级也是B2级,虽软化温度略高(110℃),也无熔滴现象,但着火后产生的烟毒气体杀伤力更大,人们吸了一两口气体就会立即倒地身亡。酚醛泡沫(PF)燃烧等级为B1级(难燃),厚仅30mm的PF平板经受1700℃火焰喷射10分钟后,表面略有炭化却烧不穿,既不着火也不散发浓烟和毒气。

  酚醛泡沫的生产和应用

  酚醛泡沫(PF)是以酚醛树脂为主要原料,与发泡剂、表面活性剂和其他添加剂混合后,通过加入固化剂高速搅拌,充分混合好的浆料浇注在模具内或连续生产线上,控制在某恒定温度时,使发生交联、发泡、固化而成的硬质酚醛树脂泡沫塑料,简称酚醛泡沫(PF)。

  20世纪80年代,国外科学家通过对酚醛树脂及其制品进行研究,发现它们具有突出的防火、无烟、无毒(Fireproof,Smokeless,Toxicityfree,简称FST)特性和耐热性。制成的酚醛泡沫(PhenolicFoam简称PF)密度特轻(0.03~0.08),具有优异的节能保温和隔音作用,特别是PF的耐烧蚀性(ablativeresistance),使它在火箭导弹作为耐烧蚀材料而大显身手。

  酚醛泡沫复合材料

  隐身是现代战机要求的一项尖端技术,现代隐身技术主要有材料隐身、涂层隐身、等离子体隐身、结构细节设计隐身等手段。无人机结构多为复合材料泡沫或蜂窝夹层结构,结合结构细节设计以解决无人机复合材料隐身技术。酚醛泡沫是制造无人机用复合材料之一。

  酚醛泡沫原本是一种应用于航天航空的尖端材料,飞机航行在一万多米高空时,舱外温度低到摄氏零下五十多度,而舱内却温暖如春,旅客既舒适又安全。酚醛泡沫既然在气候条件如此恶劣的环境中安然无恙,为什么不能用于建筑领域中?后来国外就将它逐渐推向医院、体育设施和大楼住房等公共与民用建筑领域。将酚醛泡沫应用于建筑墙体上可认为是科学技术上的一大进步。

  20世纪90年代以来,包括PF在内的酚醛复合材料得到很大发展,首先受到英、美等国家军方重视,将其用于航天航空、国防军工领域,后又被应用于民用飞机、船舶、车站、油井等防火要求严格的场所,并逐步推向医院、体育设施和大楼住房等公共与民用建筑领域。

  2010年9月中国建科院建筑防火研究所邀请专家在北京振利高新技术有限公司进行酚醛泡沫铝单板幕墙保温系统窗口燃烧试验,试验结果表明酚醛泡沫复合板在幕墙结构中可以满足建设部46号文件防火A级要求。

  PF保温材料在墙体上的应用

  在欧美等工业发达国家,对重要建筑和高层建筑进行墙体保温均有严格的防火要求。美国有20多个州已禁止使用PS作为墙体保温材料;在英国,18米以上建筑不允许使用PS作为墙体保温材料;在德国,22米以上建筑不允许使用PS作为墙体保温材料。因此各国有关建设部门将目光转向既节能又防火的PF用于墙体保温系统中。

  英国金斯潘保温材料公司:金斯潘公司是欧洲酚醛泡沫协会(EuropeanPhenolicFoamAssociation,简称EPFA)主要成员,是世界上最大的PF生产厂家之一。它的PF商标名Kooltherm,根据用途不同分成10个牌号。常用牌号如下:K3是用于地板保温;K5是一般传统墙体保温;K7是用于屋面保温;K10是天花板保温;K12是用于钢框架或木框架结构外墙外保温;K17是石膏板贴面用于内保温。

  英国普玛洛克制品公司:普玛洛克制品公司是一家以生产酚醛及矿棉等外墙保温板的知名厂家。普玛洛克制造的酚醛泡沫保温(Permarockphenolicinsulation)板的尺寸为900~1200mm×600mm,最厚不超过100mm。导热系数为0.018W/m·K,防火性能达到BS476-7的class0。该公司经多年来的开发研究,按照英国标准制定并实施了一套完整成熟的施工应用技术体系规范,在90年代就成功地将酚醛泡沫保温板应用在砖石或混凝土墙面上,而且无论新的或既有的建筑、高层或低层建筑都可应用。经过检测试验和评审,有关建设部门在1997年2月授予了该公司“普玛洛克酚醛外墙保温系统”应用许可证(证号041/97)。

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