眾所周知，實行建筑外墻保溫政策已成為我國建筑行業(yè)節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的一項國策。于是，高效、保溫且安全的保溫材料的研發(fā)生產(chǎn)工作也從來沒有停止過。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，行業(yè)內(nèi)對保溫材料的性能要求越來越高。目前，只具備高效保溫性能的聚氨酯材料、聚苯乙烯材料不能滿足建筑物的防火要求，而具備A級防火要求的材料則起不到高效保溫的作用。這一難以解決的矛盾始終困擾著管理層和建材使用者，更是留給保溫板生產(chǎn)和研究單位的一道難解的課題。
然而，問題總有解決的這一天。猴年伊始，兩份同一種防火保溫材料的型式檢驗報告展示在人們眼前。報告中的數(shù)據(jù)組合似乎只有專業(yè)人士才會感到某些驚喜：燃燒性能符合A級，導熱系數(shù)在0.04w/（m?k），吸水率3.4%，抗沖擊性4次，抗壓強度0.18MPa，抗折強度0.21MPa，以及軟化系數(shù)、抗拉強度等多達16項指標同時表現(xiàn)在同一種材料本身。為了增加檢測結(jié)果的準確性和可信度，該材料的研發(fā)者——北京歐潤德聚合物保溫材料技術(shù)中心以目前行業(yè)內(nèi)高難度指標體系制訂了企業(yè)標準，并將這種材料批量生產(chǎn)后送國家建筑防火產(chǎn)品安全質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心和國家建筑材料測試中心同時進行型式檢驗。結(jié)果殊途同歸，雙雙得到合格的結(jié)論?？此破椒驳臋z驗報告數(shù)據(jù)卻揭示了非凡的結(jié)果。也許這一結(jié)果宣告了真正的A級防火保溫材料的誕生。然而，就像我們以往看到過的大大小小的新技術(shù)發(fā)明專利一樣，德固斯聚苯基A級防火保溫板這項發(fā)明專利，也凝結(jié)了許許多多過去的故事，也會在現(xiàn)實中產(chǎn)生技術(shù)扼殺效應，也會在將來同發(fā)明者一樣從青年走向老年，被人們所漸漸地遺忘。這就是技術(shù)生命的軌跡。
一、德固斯聚苯基A級防火保溫板的技術(shù)亮點有哪些
想了解德固斯聚苯基A級防火保溫板（以下簡稱防火保溫板）的概況，首先應認真觀察、研究北京歐潤德聚合物保溫材料技術(shù)中心的企業(yè)標準Q/FSORD0001—2016《聚苯基防火保溫板》和兩份近期完成的《德固斯聚苯基防火保溫板》型式檢驗報告的全部內(nèi)容：
注：
檢驗結(jié)果1：國家建筑防火產(chǎn)品安全質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心型式檢驗報告的檢驗結(jié)果
檢驗結(jié)果2: 國家建筑材料測試中心型式檢驗報告的檢驗結(jié)果
以上表1的內(nèi)容為防火保溫板企業(yè)標準的主要指標體系及兩份型式檢驗報告的實際檢驗結(jié)果，送檢的產(chǎn)品為同一批次I型的大貨產(chǎn)品。
在同一種材料上實現(xiàn)某一種高指標不是太難的事，比如：我們很容易使其達到A2級燃燒性能，或是很容易達到高效保溫效果。在強度方面，如抗折強度、抗拉強度，能達到很高的水平。然而，當眾多指標都成為衡量尺度時難度則大幅度上升，不是一種思路或是某個技巧所能解決的問題。需要對保溫材料、防火材料、防水材料、高強度聚合物材料等的系統(tǒng)研究實驗，并得到深刻理解且有足夠的多種狀態(tài)下的數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)實驗的線索。日積月累，將大量實驗中的一點一滴的技術(shù)亮點疊加起來，這樣便成為解決一些重大課題的有效途徑，也使得所研究的防火保溫板在滿足眾多物理力學和燃燒性能指標的情況下，一點一點提升指標高度。最典型的是企標中的I型產(chǎn)品，它的指標組合就是一種較完美的搭配。例如：密度≤160（kg/m3），導熱系數(shù)能達到0.045 w/（m.k）以下，燃燒性能不低于A2級且抗折、抗壓、抗拉強度、抗沖擊性、軟化系數(shù)都在傳統(tǒng)材料指標之上。這里值得重點介紹的有四個方面：燃燒性能、保溫性能、板材強度和吸水率。
（1）燃燒性能與保溫性能是一對矛盾。當單獨研究保溫板的燃燒性能時，使得它具有A2級性能的方案有很多。比如：使用珍珠巖、發(fā)泡水泥等。但這種方案很快又掉進保溫性能差、吸水率很高的陷阱。之所以說這是陷阱，是因為就目前技術(shù)現(xiàn)狀而言，想使珍珠巖顆粒形成有強度的板材且保持低密度、少吸水是個難題。當密度≥170kg/m3時，導熱系數(shù)已高達0.065 w/（m.k）以上，當?shù)陀谶@一密度時，強度、密實度都下降，吸水率大幅度攀升。另外，珍珠巖板的另一個大問題是：目前使珍珠巖板形成強度的凝結(jié)材料是硅酸鈉，而不是硅酸鹽類水泥。這樣從根源上就注定這種板材的耐候性和穩(wěn)定性存在大問題，不能作為可靠的材料使用。因此，在研究德固斯聚苯基A級防火保溫板的過程中，曾經(jīng)進行過大量有關(guān)珍珠巖的實驗，結(jié)論是否定的。還有一種途徑也曾經(jīng)下大力氣探討過：改良發(fā)泡水泥。目前行業(yè)內(nèi)流行的發(fā)泡水泥大都是用化學發(fā)泡方式，在這個體系中，再增加填充物或添加劑都不方便。比如在其中增加一定量的聚苯顆粒，加多了發(fā)泡體系被破壞，又保持不了A級燃燒性能，加少了提高不了保溫性能。同時還有一個難解的問題：化學發(fā)泡水泥在密度≤150kg/m3時，強度變得很差，吸水率很高，這一點專業(yè)從業(yè)者最清楚。另外，發(fā)泡水泥的脆硬性與泡沫玻璃一樣難以有效消除，使其在增加本質(zhì)的韌性方面幾乎是與物質(zhì)內(nèi)在規(guī)律相對抗。以上只是例舉了在研究過程中的一小段插曲，在眾多失敗的實驗結(jié)果之后，研究者在大量排除的基礎上，繼續(xù)展開更寬范的探討，研究重點轉(zhuǎn)移到改變聚苯乙烯熱值性能和降低高強度聚合物密度這兩個關(guān)鍵點上來。在經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)選之后，這兩方面都有重要突破，首先將傳統(tǒng)的聚苯乙烯材料通過少量助劑和改變發(fā)泡工藝，使其熱值降低，并提高阻燃性。同時將高強度聚合物材料在降低體密度的情況下改變內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，在這樣的路徑上，經(jīng)過應用數(shù)學概率學實驗方法，找到最佳配合，便形成了目前所確定的實用配方和工藝。概括地講，德固斯聚苯基A級防火保溫板應用了有機和無機相結(jié)合的方式，解決了燃燒性能與保溫性能之間的矛盾，使兩者得到統(tǒng)一。使這樣材料在保證燃燒性能≥A2級的情況下，導熱系數(shù)保持在0.035～0.044 w/（m.k），保溫性能與EPS聚苯板相同。
（2）保溫性能與板材強度相矛盾。這里所講的板材強度包括抗壓強度、抗折強度、抗沖擊性、抗拉強度以及與水泥砂漿粘接拉伸強度。這些強度指標往往在不同的配方上都是同升同降。在找到燃燒與保溫性能相匹配方案的同時，強度又會拖后腿。不過作為北京歐潤德聚合物保溫材料技術(shù)中心來說，多年來的主攻課題就是聚合物的強度，比如混凝土路面上的道路修補劑、瓷磚高強度粘接劑、能代替聚氨酯膠的彩鋼板粘合劑等，都是較成功的技術(shù)儲備。為提高防火保溫板所用材料方案提供了許多歷史數(shù)據(jù)。當然在選擇高強度聚合物材料這個問題上，所做的實驗和花費的時間最多。
在研究起步階段，滿眼都是可用的材料，比如：硅酸鹽水泥類、高鋁水泥類、石膏類、菱鎂水泥類、樹脂類（含酚醛樹脂、尿醛樹脂、丙烯酸樹脂等等）。但是結(jié)合到要生產(chǎn)外墻保溫防火板這個特定主題上，似乎上述沒有一種能直接拿來使用。例如：菱鎂水泥系就不能選用，單就強度而言，菱鎂水泥是比較合適的。目前行業(yè)內(nèi)有一些板材廠家就是生產(chǎn)菱鎂保溫板。這些廠家的產(chǎn)品沒有被市場廣泛認可，原因還是菱鎂水泥本身上存在缺陷。菱鎂水泥是用85%純度的氧化鎂和氯化鎂鹵水結(jié)合，形成放熱反應，結(jié)成很高的強度。由于有氯化鎂的長期存在，它與空氣中的水份特別親合，這樣會產(chǎn)生返鹵現(xiàn)象，從而失去強度。這個返鹵過程短則一個月長則幾年，總會發(fā)生。用它生產(chǎn)的保溫板就象人類中有些人生來就攜帶乙肝病毒一樣，去病根較難，還不知什么時候會發(fā)病。當然，不采用鎂水泥，不等于不研究它。在這幾年的實驗中做過不少菱鎂保溫板的實驗，也取得一些有益的結(jié)果。比如：將保溫體可制成1.2×1.2×2m的大塊，然后切割成板狀。畢竟，本課題不采用這種材料。另外，有關(guān)樹脂類，熱值都很高，比如酚醛熱值幾乎與聚氨酯一樣，談不上防火性能。在排除了上述諸多材料的情況下，只剩普通水泥類可供研究。那么，水泥的最高強度是有限的，它甚至趕不上菱鎂水泥，而水泥的優(yōu)點又很多，它穩(wěn)定可靠，在其生命周期中隨著時間的推移，它的強度是增長的而不是衰減。這樣，課題研究便有了主攻方向，應用本中心所掌握的核心技術(shù)，研制一款以硅酸鹽水泥為主體，輔以增強、增韌、快強功能，使所產(chǎn)防火保溫板比市面上普遍使用的聚苯板、擠塑板強度略好即可。型式檢驗報告中顯示，Ⅰ型的抗壓強度0.18MPa，抗折強度0.21MPa，遠好于EPS板。在這種強度指標組合下，導熱系數(shù)為0.043 w/（m.k），與EPS板相當，這樣的指標配合是令人滿意的。
（3）降低吸水率與多重因素有關(guān)。對于一種保溫板材，如果吸水率居高不下其保溫性能將被大打折扣，縱然是取得了較低的導熱系數(shù)和較好的保溫性能。經(jīng)常操作導熱系數(shù)實驗的技術(shù)人員都知道，導熱系數(shù)與含水率正相關(guān)。例如：同一塊保溫板含水率在5%以下時的導熱系數(shù)為：0.04w/（m.k），當含水率在10%時導熱系數(shù)高達0.055w/（m.k）。因此，降低保溫板的吸水率實際上是提高保溫性能的必要環(huán)節(jié)。在實際運用當中的泡沫水泥的吸水率就很高，一般在15%以上，而菱鎂保溫板都在9%以上。當然，有些廠家為了避開這一缺陷，經(jīng)常用表面憎水的表象來迷惑用戶。其實，憎水性與吸水率不是一個概念，它們之間的關(guān)系是這樣的：吸水率低就等于有較好的憎水性，而憎水性好不一定是吸水率低。要降低吸水率，添加憎水劑不起主要作用，要靠改善保溫板材料的內(nèi)部微結(jié)構(gòu)和選擇主材來解決。因此，降低吸水率不是簡單地加某種防水劑或憎水劑就能解決問題。這里應該說明的是，很多防水劑和憎水劑會傷害主材的強度。因此，這個課題就會延伸到主材的選擇、主材的優(yōu)化改善和特殊的生產(chǎn)工藝。由此可以看出，為了解決吸水問題，在主材被選定的情況下，如何使它在與改性的聚苯乙烯顆粒結(jié)合中實現(xiàn)輕質(zhì)化、密閉化、形成最穩(wěn)定空間。在實際操作中，本課題是采用了多重添加劑。在保溫體形成強度過程中，使其出現(xiàn)95℃恒溫3小時保持期。這也是該專利項目中的核心技術(shù)之一。當這種工藝成功地運用之后，保溫板的吸水率由原來的10%降低到了5%以下，型式檢驗報告中顯示的吸水率為3.4%，而在平時大量的日常檢驗中基本都在2～4%，數(shù)據(jù)的可信度很高。在企標中有4個類型產(chǎn)品，分別為tI型、I型、Ⅱ型、Ⅲ型，它們分別對應了不同的比重和導熱系數(shù)，但是吸水率標準是一個，都在5%以下。
在研究突破了上述幾個方面的重要環(huán)節(jié)之后，余下的就是與水有關(guān)的軟化系數(shù)、抗沖擊性和實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的工藝問題。在企業(yè)標準中I型的軟化系數(shù)為0.6，而實例結(jié)果為0.89，這說明本材料的耐水性能屬上呈。抗沖擊性為4次，該指標反映保溫板的宏觀韌性較好,比泡沫水泥、泡沫玻璃和酚醛板好很多。另外，工藝方面，該項技術(shù)已實現(xiàn)大塊批量生產(chǎn)，普通板型切割前尺寸為1.2×1.2×1.8m，可以實現(xiàn)降低人工成本、提高產(chǎn)能的目標。這樣，德固斯聚苯基A級防火保溫板專利技術(shù)已初步實現(xiàn)整體性能指標有本質(zhì)提升，真正做到無短板，無重要缺陷。
2、實驗數(shù)據(jù)豐富，工藝方案全面，可滿足多重市場需求。
對于防火保溫輕質(zhì)材料這樣一個專一的研究課題，專設一個科技團隊，又投入大量資金，經(jīng)過5年的不間斷工作，所涉獵的方方面面是完全可以做到細致、全面、透徹的。單就攻關(guān)陣容和工作時間而言，他人便很難做到。更何況攻克這一科技難關(guān)還需大量的相關(guān)技術(shù)儲備作為基礎。可以這樣講，沒有過去在技術(shù)發(fā)明方面的成功經(jīng)歷，是沒有勇氣和膽量從事科技創(chuàng)新這樣一項高風險項目的。如果沒有所積累的大量的關(guān)于高聚合物方面的技術(shù)成果，就無法成功地突破一系列的難關(guān)。正因為具備了上述種種重要因素，也使得成功的可能性大大提高。在主要指標系列取得成功的同時，許多在其中產(chǎn)生的技術(shù)亮點也會展示出許多可以被利用的技術(shù)手段或是嶄新的生產(chǎn)工藝。
比如：在研究高強度聚合物材料的過程中，也同時得到了保溫板雙面覆層材料和新工藝，在此基礎上又發(fā)明了新型建筑藝術(shù)線條的材料、工藝和戶外藝術(shù)浮雕的新材料新工藝。單就防火保溫板材而言，在從事專題研究時，比如：如何降低密度、提高保溫性能的課題方面，進行過多層次、多方案的實驗，形成系列基礎配方。再比如，研究防火保溫板的強度主題時，也會形成系列基礎配方和工藝手段。當回過頭來翻讀已有數(shù)據(jù)的時候，便發(fā)現(xiàn)其中的不少方案正是目前市場上特別需要的。例如：在企標中所列tI型產(chǎn)品就是在研究高效保溫方案中發(fā)現(xiàn)的一款配方，使用這一配方，導熱系數(shù)可達0.036w/（m.k）以下，在A2級燃燒、吸水率和板材韌性方面都很優(yōu)異。只是在抗拉強度方面有所降低（比酚醛板略好）。這種板材性能完全可以成為一款較好的防火保溫板產(chǎn)品，特別適合寒冷地區(qū)的東北、內(nèi)蒙、新疆等地的外墻保溫，也適合鍋爐、管道保溫以及工程現(xiàn)場澆鑄保溫。
目前遼寧、吉林省為了防火需要，由于找不到合適的產(chǎn)品，不得不選擇達不到A級的酚醛板作為A級材料使用，因為酚醛板能勉強達到B1級，強度和耐候性都存在問題，只有一項優(yōu)點是被公認的，那就是保溫性能，導熱系數(shù)在0.038w/（m.k）以下。至于強度指標、抗拉、抗折指標都很低，運輸過程中易碎，工地到場破損率較高。通過上述比較，本企標中的tI型產(chǎn)品性能有充分理由來代替酚醛板。當然這需要有一個循序漸進的過程。在企標中的I型產(chǎn)品是用于外墻保溫工程的主推產(chǎn)品，這類產(chǎn)品的各項指標較為均衡，保溫隔熱性能與其它性能的搭配比較好，適合我國大部分地區(qū)使用。在配方系列中也是數(shù)據(jù)最多、認知度最為可靠的。
這款產(chǎn)品在配方和生產(chǎn)工藝方面可變化的量較小，要求所掌握的生產(chǎn)精度比較高。只要是熟悉了生產(chǎn)線的運轉(zhuǎn)規(guī)律，控制好投料量和方式就能順利生產(chǎn)出達標產(chǎn)品。另外，企標中的Ⅱ型、Ⅲ型產(chǎn)品特別適合我國中部、南部地區(qū)。這兩型產(chǎn)品導熱系數(shù)在0.05～0.059 w/（m.k）之間，在強度方面有明顯提升，很適合用于保溫裝飾一體化板。這種板材抗折強度有很大程度的提高，在溫度變化、濕度變化很大的環(huán)境氣候下，板面變形量很小，適合用于金屬裝飾面、硅鈣水泥板裝飾面以及工廠化附合硅酸鹽類裝飾面。所產(chǎn)出的一體板，實現(xiàn)了真正A級防火。同時，抗變形能力、上墻后的穩(wěn)定性大大提高。
在這方面，專業(yè)生產(chǎn)裝飾一體板的廠家最熟悉的一個難題就是：裝飾板面與保溫材料空鼓、脫開問題不好解決。上墻一段時間后，裝飾面變形，翅曲問題較多，嚴重阻礙保溫裝飾一體板的推廣使用。應用Ⅱ型、Ⅲ型產(chǎn)品后，由于保溫主材強度高、內(nèi)應力小，在環(huán)境變化中自身變形極小，有效地提高了一體化板的尺寸、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。特別是運用該技術(shù)中工廠化附合裝飾面工藝后，可靠性比粘合一層水泥板更高，且成本更低。這樣，為今后大規(guī)模推廣保溫裝飾防火一體化板提供了新技術(shù)新工藝。除上述企標的4個類型之外，防火保溫材料的編外配方和工藝還有很多，如：達到A1燃燒性能的、導熱系數(shù)在0.036w/（m.k）之下的這種材料的成板強度較弱，不適合做建筑保溫材料。而特別適合于軍工和化工領域，在耐高溫（700℃以上），高效隔熱方面表現(xiàn)良好，也是代替巖棉、玻璃棉的好材料。
這款產(chǎn)品由于其剛剛問世，不為人所知，相信今后會有廣闊的應用空間。與之對應的還有另一級產(chǎn)品：比重較大，性能可以是多樣化的Ⅲ型之上的系列配方，在這類標外產(chǎn)品中，重點可發(fā)展強度很高、導熱系數(shù)和燃燒性能不做刻意要求的材料。這類材料可用來生產(chǎn)保溫磚、隔墻板、隔音板之類。特別適合用于生產(chǎn)高中檔活動房、彩鋼房、鋼結(jié)構(gòu)建筑的圍護墻等。這類產(chǎn)品的性能要求還需要市場定位，由市場提出必要的性能指標，通過配方的簡單調(diào)整和生產(chǎn)線的配合，形成大生產(chǎn)、大需求的產(chǎn)業(yè)。
