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中国保温防水展

筑起建筑节能与防火安全的双重屏障

2015-05-21

  如今,能源已日益成为我国制约国民经济发展的重要因素,为了实现社会的可持续发展,对节能的要求越来越高,节能环保是实 现国家经济转型的重要手段。建筑能耗是我国三大能源消耗途径之一,建筑墙体作为建筑物外维护结构,建筑物内外热交换约有1/3是通过维护结构(墙体)进行的。建筑维护结构的节能在建筑节能中占据重要地位,其节能效果是实现建筑节能指标的重要环节。

  外墙外保温是现阶段我国建筑墙体节能的首选方案,其中保温材料以EPS、XPS、PU等有机材料为主。建筑外墙外保温中膨胀聚苯板薄抹灰系统应用量最大, 在达到相同保温效果时与其他保温技术相比价格最低。

  近年来,与建筑外墙外保温系统相关的火灾事故频发,给人们的生命和财产安全造成了重大损失。由于所用保温材料都是可燃性材料,防火性能差,燃烧时会产生大量有毒烟雾,即使有些产品加入大量阻燃剂提高其难燃等级,但是一般阻燃剂的沸点不足300℃,火灾发生时,环境温度可高达1000℃,阻燃剂挥发,所以防火性能很不理想。现有的保温材料及系统难以达到建筑防火性能和保护生命财产安全的要求。随着国家政策逐步的颁布和实施,对外墙保温系统防火技术的研究和重视程度日益提高,节能标准与防火安全并重是目前国家对墙体保温工程的基本要求,保温和防火兼具的保温材料是未来保温市场不可逆转的发展趋势,但单一类型的保温材料难以满足逐步提高的节能标准和安全要求。于是,多种类型的复合保温材料及系统应运而生。而现有的复合保温材料,仅是对有机和无机材料的机械混合或简单粘附,不能有效发挥各材料的优势。

  为此,科技部批准立项了“十二五”国家科技支撑计划课题“高效难燃保温材料及配套墙体保温系统的研究”。该课题由中国建筑材料科学研究总院(以下简称“中国建材总院”)牵头,中国建筑科学研究院和北新集团建材股份有限公司共同参与承担。课题主要以提高建筑节能保温墙体的安全性能和长期耐久性为目标,针对有机保温材料防火性能差,燃烧释放出有毒气体,不能满足安全防火的要求;无机保温材料的导热系数高,容重大,保温性能较差,不能满足建筑高效节能要求等问题进行研究。通过优选材料组份和构成,在微观尺度上设计材料构架,开发全新的加工工艺,充分发挥各自功能特点和组合优势,开发新型有机/无机复合保温材料及配套材料。目前已开发多项技术产品,成功进行了产业化生产,并进行了工程示范,取得了建筑节能和防火安全的双重效果。

  成果一:无机材料改性酚醛复合保温材料及墙体保温系统

  酚醛泡沫作为唯一一种不外加阻燃剂就能达到难燃等级的本质阻燃有机保温材料,具有导热系数低、保温隔热效果好、化学稳定性好、施工方便等优势。目前,酚醛泡沫存在价格较高、力学性能差、掉粉、脱落、防火性能需进一步提高的问题,限制了其推广应用,因此需要对其进行改性,提高使用性能,同时降低材料成本。

  课题组经过多年的努力和实践验证,成功开发了无机材料改性酚醛复合保温材料。一方面对酚醛树脂进行柔性改性,增加材料韧性,改性酚醛树脂硬化后力学性能得到改善;另一方面利用无机材料轻质、耐火、价格低廉的优点,采用表面改性处理的无机改性剂降低材料的燃烧热值,提高材料的耐燃烧性能;使用偶联剂增强有机和无机的相界面性能,通过将表面改性的合适密度及粒径的无机材料和酚醛树脂发泡材料复合发泡,制备出复合保温材料。这种新型复合保温材料保留了酚醛泡沫保温材料优秀的保温性能,提高了材料的防火性能、热稳定性、压缩性能,同时大幅度降低材料成本。可应用在建筑的外墙外保温、防火隔离带等,可以作为保温板,也可以作为芯材,用于制作保温装饰一体化板,满足了市场的多方位需求。同时开发的建筑节能保温系统的配套材料——储能调温砂浆,进一步使建筑能耗平均每年节省15%。目前,该复合保温材料已工业化生产,产品在北京的老旧小区改造工程上示范应用,达到了旧房改造65%的节能指标。

  成果二:聚氨酯——玻化微珠复合保温材料及墙体保温系统

  硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常优越的绝热性能。但因其价格较高、喷涂施工会对环境造成污染,而且聚氨酯泡沫塑料毕竟是一种有机高分子可燃材料,在生产、储存及使用过程中都有可能引发火灾事故,限制了它的使用。
  利用无机颗粒相对低廉的价格、优异的防火性能、良好的耐久和耐候性,来对聚氨酯进行改性,充分发挥聚氨酯材料的优异保温性能、质量轻、粘着力强、防水、隔音、抗老化等优点,制备保温性能和使用性能优异的复合保温材料。课题组选用玻化微珠作为改性的无机材料,采用喷涂的工艺途径制备了聚氨酯——玻化微珠复合保温材料产品。复合产品燃烧性能在B1级-A2级之间可调,导热系数为0.030W/(m.k),体积吸水率1.1%,复合材料综合性能优异,且在一定范围内可根据使用需求调节。针对该产品,课题组还开发了保温装饰一体化应用技术,建立1条年产100万m2的生产线,并在示范工程中应用。

  成果三:高等级防火外墙外保温系统用改性岩棉保温材料

  岩棉是一种优质高效的保温材料,它具有良好的保温隔热、隔声及吸声性能,与传统保温材料相比,具有密度小、导热系数低、不燃烧、防火无毒、适用范围广、化学性能稳定、使用周期长等优点,是国内外公认的理想保温材料。在欧美的建筑市场中大量使用了岩棉制品,美国岩矿棉占70%,德国超过22m高的建筑外保温几乎全部采用岩棉保温材料。但在我国,岩棉作为建筑保温材料的使用率还较低,主要原因是国内产品的质量不高,吸湿率、抗拉强度、短期吸水量等性能与国外产品有差距,与大规模用于墙体保温的要求还相差甚远。

  课题组通过对岩棉原材料进行优选,在炉料配比、炉况调整、熔体温度控制、熔体冷却过程控制、甩丝过程与工艺控制、集棉、定型过程控制等多环节进行综合攻关,改善材料的酸度系数,提高耐水性能,同时对材料进行憎水处理,进一步提升材料的憎水性能;通过新开发的深度打褶加工工艺,提高材料的强度性能;对生产工艺过程中的温度、助剂、固化等进行优化,综合提高岩棉产品的使用性能。改性后的岩棉保温材料,其酸度系数为2.0,抗拉强度为13.8KPa,导热系数为0.040W/(m·K),解决了岩棉大规模用于高等级防火外墙外保温的关键技术难题。

  利用本课题的研究成果,成功改造了年产2万T的岩棉生产线,产品在国内多个重大工程中得到了应用。

  随着国家节能和绿色建筑发展的需求,对保温材料提出了高效节能、绿色、环保、安全的要求,开发与应用兼具保温和防火功能的复合保温材料是未来保温材料发展的主流趋势,将具有很好的市场应用前景。

  来源:中国墙材信息网


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