[摘要]
本文介紹了無(wú)機(jī)保溫材料、聚苯乙烯（EPS/ XPS）有機(jī)保溫材料、聚氨酯（PU）有機(jī)保溫材料和復(fù)合材料在建筑應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)，指出聚氨酯（PU）有機(jī)保溫材料是目前最理想的保溫材料和它的發(fā)展方向。
[關(guān)鍵詞]
無(wú)機(jī)保溫材料 有機(jī)保溫材料 復(fù)合材料。
作者簡(jiǎn)介：苑靜（1969- ） ，遼寧大連市人， 工學(xué)碩士，副教授。
在全球金融危機(jī)的影響下，能源問(wèn)題已成為一個(gè)突出的矛盾。我國(guó)因經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展而使能源與環(huán)保問(wèn)題的矛盾更加突出。建筑節(jié)能主要是降低能源消耗，同時(shí)減少環(huán)境污染。我國(guó)目前是世界上最大的建筑市場(chǎng)，每
年新增約有20億m 建筑，其中95% 以上是高能耗建筑，若不采取節(jié)能措施，到20 20年全國(guó)能源將有50% 消耗在建筑上，將給國(guó)家經(jīng)濟(jì)和能源帶來(lái)巨大損失。政府相繼以法律及文件的形式出臺(tái)了專(zhuān)項(xiàng)政策，大力推動(dòng)建筑節(jié)能工作，建筑節(jié)能已成為我國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略決策。因此建筑節(jié)能必須與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等協(xié)調(diào)發(fā)展，我們需要對(duì)建筑材料的保溫隔熱性能、實(shí)用價(jià)值、材料的穩(wěn)定性和使用壽命、工藝技術(shù)的可靠性、生態(tài)環(huán)保性和可循環(huán)利用等方面進(jìn)行重點(diǎn)研究和開(kāi)發(fā)。
一、建筑節(jié)能保溫材料的發(fā)展
（一）無(wú)機(jī)保溫材料
無(wú)機(jī)保溫材料以巖棉、玻璃棉和膨脹珍珠巖為主，是最先發(fā)展起來(lái)的保溫材料，對(duì)建筑節(jié)能保溫起到了積極的作用。無(wú)機(jī)保溫材料耐酸堿、耐腐蝕、不開(kāi)裂、不脫落、穩(wěn)定性高，不存在老化問(wèn)題，與建筑墻體同壽
命。施工簡(jiǎn)便，適用范圍廣，適用于各種墻體基層材質(zhì)和各種形狀復(fù)雜墻體的保溫。而且全封閉、無(wú)接縫、無(wú)空腔，沒(méi)有冷熱橋產(chǎn)生。不但可以做外墻外保溫還可以做外墻內(nèi)保溫，或者外墻內(nèi)外同時(shí)保溫及屋頂?shù)谋睾偷責(zé)岬母魺釋?。防火阻燃安全性好，可廣泛用于密集型住宅、公共建筑、大型公共場(chǎng)所、易燃易爆場(chǎng)所、對(duì)防火要求嚴(yán)格場(chǎng)所。還可作為防火隔離帶施工，提高建筑防火標(biāo)準(zhǔn)。與新興材料相比存在以下主要缺點(diǎn)：保溫性能差、占地面積大；抗撞擊和受壓強(qiáng)度差；吸濕性大、環(huán)保性能差，在施工和應(yīng)用中對(duì)人體有害，如玻璃棉遇潮后釋放有毒氣體。一些發(fā)達(dá)國(guó)家已禁止使用此類(lèi)材料作保溫材料。
（二）聚苯乙烯（EP S/XPS ）泡沫保溫材料
目前我國(guó)建筑節(jié)能有機(jī)發(fā)泡類(lèi)保溫材料有發(fā)泡聚苯板EPS、擠塑聚苯板X(qián)PS 、噴涂聚氨酯SP U及聚苯顆粒等，輔助材料是聚合物粘結(jié)砂漿、界面處理劑或界面砂漿、專(zhuān)用膨脹螺釘、耐堿玻纖網(wǎng)和鍍鋅鋼絲網(wǎng)等。塑料
板材類(lèi)保溫材料的施工工藝一般是先粘后釘、界面處理或?qū)Ｓ锰幚韯?、貼網(wǎng)、抹抗裂砂漿等。有機(jī)保溫材料具有重量輕、可加工性能好、致密性好、保溫隔熱效果好的特點(diǎn)。
聚苯乙烯（EPS /XP S）泡沫保溫材料是一種熱塑性材料，比無(wú)機(jī)保溫材料性能更加優(yōu)越，但在使用過(guò)程中逐漸暴露出它的一些缺點(diǎn)：EP S/XPS 保溫材料有空腔結(jié)構(gòu)，外界空氣容易通過(guò)縫隙在空腔流動(dòng)而影響保溫效果；抗風(fēng)揭性差：EPS抗拉強(qiáng)度在干燥狀況下，僅為0.1Mpa ，浸水后的抗拉強(qiáng)度更低，因而EPS 一般不用于高層建筑；EPS/XP S保溫材料要求存放4 0天后才能用于施工，在實(shí)際中很難做到，所以應(yīng)用EPS保溫的工程易出現(xiàn)裂縫、墻體透濕和返水現(xiàn)象；EPS/XPS保溫材料大都采用氟利昂發(fā)泡，易造成大氣污染，遇火高溫下產(chǎn)生熔滴，易發(fā)生二次燃燒且具有極快的火焰?zhèn)鞑ニ俣?。因此公共?chǎng)所和高層建筑采用此類(lèi)保溫材料必須謹(jǐn)慎。在美國(guó)有20多個(gè)州禁止使用聚苯乙烯泡沫用于建筑保溫。在英國(guó)，18米以上建筑不允許使用EPS板作外墻保溫系統(tǒng)。歐洲許多夾心板材廠(chǎng)不再生產(chǎn)防火性能差的EPS 板且許多保險(xiǎn)公司已禁止給EPS板作保溫建筑保險(xiǎn)。
（三）聚氨酯P U硬泡節(jié)能保溫材料
聚氨酯PU硬泡節(jié)能保溫材料是目前無(wú)機(jī)和有機(jī)保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)最低的一種材料。在達(dá)到同樣隔熱效果條件下，它使用的保溫材料厚度最小。50m m厚的PU硬泡相當(dāng)于80mm厚的EPS/XP S、90mm 厚的礦物棉和760mm厚的混凝土結(jié)構(gòu)；PU硬泡呈閉孔結(jié)構(gòu)， 閉孔率高達(dá)95% 以上， 具有優(yōu)良的防水、隔汽性能，能阻隔水及水蒸氣滲透使墻體保持一個(gè)良好的穩(wěn)定絕熱狀態(tài)，這是目前其它保溫材料不具備的優(yōu)點(diǎn)。聚氨酯PU硬泡節(jié)能保溫材料具有一定的韌性，不易產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象，耐沖擊性能優(yōu)良，具有較強(qiáng)的抵抗外力的能力。但是國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的的環(huán)保、阻燃和消煙性能不過(guò)關(guān)，在燃燒時(shí)易產(chǎn)生大量濃煙，引起人員傷亡。國(guó)內(nèi)的幾起火災(zāi)使人們對(duì)聚氨酯硬泡節(jié)能保溫材料的防火性能產(chǎn)生擔(dān)憂(yōu)，有些地方甚至規(guī)定不許在高層及公共場(chǎng)所建筑使用該材料。
（四）復(fù)合型材料
復(fù)合型材料指利用處理過(guò)的農(nóng)作物秸桿、具有保溫性能并經(jīng)無(wú)害化處理的垃圾及通過(guò)發(fā)泡等技術(shù)手段生產(chǎn)的空心材料等。復(fù)合材料的保溫隔熱效果好，它具有無(wú)機(jī)材料的很多優(yōu)點(diǎn)：防火阻燃、變形系數(shù)小、抗老化、性能穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)保性好、保溫層強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)、施工難度小、工程成本低等優(yōu)點(diǎn)，而且其原材料來(lái)源廣泛、能耗低，可節(jié)約資源，提高資源的循環(huán)再利用率。但復(fù)合材料仍然處于研制開(kāi)發(fā)階段，沒(méi)有市場(chǎng)
化。正在發(fā)展起來(lái)的新型保溫材料如隔熱涂料、防輻射涂料等，這些材料有一定的保溫隔熱效果，應(yīng)用上也取得了一些進(jìn)展，但其性能和應(yīng)用上存在局限性：一是成本較高，二是涂層老化快，使用壽命有限。
我國(guó)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能普遍較低，外墻和窗口的熱導(dǎo)率系數(shù)為同等發(fā)達(dá)國(guó)家的3～4 倍，外墻單位建筑面積耗能要高達(dá)4～5倍。由此說(shuō)明我國(guó)的建筑節(jié)能潛能很大，而在目前情況下節(jié)能首選材料就是聚氨酯PU硬泡節(jié)能保溫材料。據(jù)相關(guān)報(bào)導(dǎo)，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家中建筑保溫材料中約有49%采用PU材料，但在我國(guó)目前還不到10%。EPS/XPS 在歐洲和美國(guó)建筑節(jié)能保溫材料中占有率小于10%，在中國(guó)占80% 。據(jù)國(guó)際板材制造商協(xié)會(huì)公布的資料表明，PU和P IR（聚異氰尿酸酯）板材(來(lái)源:中國(guó)保溫網(wǎng))在發(fā)達(dá)國(guó)家占建筑節(jié)能板材總消費(fèi)量的73.8% EPS/XPS 只占2 0.6 % 。其中有機(jī)泡沫塑料板材達(dá)到了建筑節(jié)能材料消費(fèi)量的94.4%.中國(guó)塑料加工協(xié)會(huì)PU專(zhuān)業(yè)委員會(huì)孟揚(yáng)教授作過(guò)計(jì)算，按照中國(guó)的建筑市場(chǎng)每年新增建筑面積20億m ， 按65%節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，年需PU保溫材料為100萬(wàn)t /a。對(duì)400億m 既有建筑每年也以20億m 節(jié)能改造計(jì)算，每年也需100萬(wàn)t /a PU保溫材料。可見(jiàn)中國(guó)的建筑節(jié)能會(huì)給PU保溫材料市場(chǎng)帶來(lái)巨大市場(chǎng)空間。目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有大量使用PU保溫材料除了它的成本較高外還有它的防火性能差。有關(guān)學(xué)者對(duì)P U保溫材料防火安全性的研究已有了一些進(jìn)展。上海精洽科貿(mào)公司楊宗琨教授研制成氧指數(shù)高、火焰?zhèn)鞑バ孕?、煙霧小、毒性小、耐燃性好、抗火焰貫穿力強(qiáng)的難燃PU硬泡；南京四環(huán)研究所朱呂民教授也成功研制出了一種無(wú)鹵阻燃聚醚并成功應(yīng)用于PU保溫材料；江蘇化工研究所研制成了阻燃PU硬泡；北京理工大、中國(guó)科大、四川大學(xué)在高分子阻燃和火災(zāi)科學(xué)研究方面已取得了令人矚目的成果。國(guó)家建設(shè)部節(jié)能總體目標(biāo)是：到2020年北方和沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)新建筑實(shí)現(xiàn)節(jié)能65%。PU硬泡是實(shí)現(xiàn)國(guó)家建筑節(jié)能目標(biāo)不可缺少的一種理想建筑保溫材料。聚氨酯PU硬泡作為外墻保溫材料必須做到節(jié)能與安全、保溫與防火兩者并重，缺一不可。今后努力的方向是：在原有的基礎(chǔ)上生產(chǎn)出防火性能好、低成本且環(huán)保的產(chǎn)品。
