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中国保温防水展

酚醛保温板是建筑保温之“王”

2017-05-22

  建筑业应用保温材料,习惯分为无机质(按形状分为板、块、浆料或纤维状)和有机质(包括热固性和热塑性)两大类。

  “王”通俗代表所有的第一、首位,又代表最强、最凶,还有最大、最好、最佳等等,综合这些,这里可表示酚醛保温板有很多“王”的褒含义。

  “王”是通过相对比较而认同、认可,所谓保温材料之“王”,是指酚醛保温板与在建筑应用所有保温材料的之比为第一的称呼。

  通过材料间的综合性比较才有鉴别,酚醛保温板以绝对优势,位居保温材料之首,综合其特点有防火等级最高、氧指数最高、防窒息的安全性最好、导热系数低,节能效果最好、耐温性高、耐溶剂性最好、环保性,防虫害最好、保温板类型多,应用措施灵活等。

1 酚醛保温板防火等级最高       

  酚醛泡沫保温材料(板)属于热固性塑料(Thermosetting materials),酚醛泡沫是以酚醛树脂为主体原料,在催化剂作用下自身交链发泡、固化成型,在不添加任何阻燃剂情况下,自身具有固定防火性能。它具有体型聚合物、稳定芳烃结构,按GB8624标准的防火等级划分,酚醛泡沫自身很容易达到B1级的防火等级,接近A级(按GB8624-2012标准检测,只差热值稍高一点点),位于B1级和A级两者燃烧等级之间。据有关资料介绍,日本已将酚醛保温材板定为“准不燃”产品。

  酚醛泡沫保温材料(phenolic foam,PF)或具体称酚醛保温材板(phenolic insulation board ,PIB),是采用固有防火、耐温性能的酚醛树脂为主体原料,经过技术改性生产的酚醛保温材板(modified phenolic foam,MPF)其突出特点是在超高温明火直接接触下,形成炭化骨架和CO、CO2等气态物,气体不仅能冲稀燃烧区可燃气体及氧气浓度,且有覆盖作用,没有火焰传播和蔓延,只在酚醛泡沫表面产生炭化而无融熔滴落物(外墙外保温用岩棉板、“真金板”、热固改性聚苯板,均是利用酚醛树脂防火特性为粘结材料,将散装保温材料粘结模制成型),酚醛泡沫板体现极好耐火焰穿透性能。

  聚氨酯硬泡(polyurethance rigid foam  PUR)或聚异氰脲酸酯硬泡(polyisocyanurate foam,PIR)是以聚醚和异氰酸酯为双组分的主体原料,在催化剂、固化剂作用下交链固化成型。目前主要通过添加防火助剂、或异氰酸酯三聚、或用特制防火聚醚等技术措施,提高聚氨酯硬泡防火等级,但喷涂泡沫较难达到B1级。

  热塑性保温材料(EPS/SMEPS/XPS) 为线型聚合物,属于热塑性塑料(Thermoplastic materials)。热塑性保温材料和热固改性聚苯板,因添加阻燃材料随意性较大,是该工艺决定其达到B1级防火等级,其质量很不稳定,有瑕疵、波动较大。

  事实证明,有机质类保温材料在外墙外保温应用或施工中,热塑性保温材料(包括热固改性聚苯板)和聚氨酯硬泡都曾发生多起重大火灾事故,而酚醛保温材料(板)无论是施工过程中,还是应用中,在任何情况下、任何时,酚醛保温材料(板)都没有发生过任何火灾事故。

  常用几种有机质保温材料遇火现象见表1。

表 1 有机质保温材料遇火现象比较

项   目

热固性保温材料

(酚醛保温板、B1级聚氨酯硬泡)

热塑性保温材料

(模塑聚苯板、石墨聚苯板板、挤塑聚苯板)

热固改性聚苯板(酚醛树脂包覆聚苯发泡颗粒板,如真金板)

裸板直接

遇明火现象

泡体表面炭化、不熔化,无熔融滴落物

B1级泡体迅速收缩、成空腔;当燃烧时不断有熔融滴落物下落;

B2不但具有B1现象,且燃烧时熔融滴落物造成火势蔓延

聚苯泡沫颗粒完全成为空腔,余下极酥酚醛树脂骨架

2 酚醛保温板氧指数最高                           

  氧指数(oxygen index,OI)是指在规定条件下,泡沫在氧、氮混合气流中,维持平稳燃烧所需的最低氧含量,以氧所占氧氮混合体积百分数表示。

  氧指数是评价塑料及其他高分子材料燃烧性的一种表示方法。我们所处的大气中含有21%的氧气即氧指数为21%,当材料氧指数大于26%时,在平常的空气是不能燃烧的即难燃,所以一般认为氧指数小于22%时属于易燃材料,等等。

  换句话说,氧指数高或低是代表材料燃烧难宜程度,材料氧指数相对高,则体现材料相对不易燃烧,在火灾发生时延缓火势曼延。相反,材料氧指数相对低,则体现材料相对容易燃烧,在火灾发生时火势迅速扩展,难以施救。

  一般认为材料氧指数与其阻燃性有直接的对应关系(参见表2)。

表 2   泡沫氧指数与其阻燃的对应关系

     氧指数(OI)范围

      燃烧行为

OI  < 26

易   燃

27 ≤ OI  < 32

可   燃

OI ≥ 32

难   燃

 

  通过常用有机质保温材料的相互间氧指数比较看出(见表3),酚醛泡沫(板)氧指数最高,则酚醛泡沫(板)属于不易燃烧,难燃的有机质、热固性保温材料。

表 3常用有机质保温材料相互间氧指数比较

项   目

热固性保温材料

热塑性保温材料

热固改性聚苯板(树脂包覆聚苯发泡颗粒板)

PF

PUR(PIR)

EPS

    XPS

氧指数(%)

36

26(30)

30

26

       30

  注:1表中PF、PUR、EPS和XPS数据,引用现行国家行业标准(JG/T287-2013)中表2指标。

   2 如在树脂原料中添加适量阻燃剂,PF氧指数很容易达到45%以上,且不降低其他物理指标。

   3 热固改性聚苯板,是利用酚醛树脂本身具有防火性,将其包覆聚苯发泡颗粒板称为热固改性聚苯板,如“真金板”。

3酚醛保温板与高温火焰接触烟雾量极小,防窒息的安全性最好

  凡是有机质类的材料遇高温明火后,都会体现不同的受热特征或行为。具体的说,凡是有机质类难燃、可燃和易燃的保温材料(甚至所谓无机质不燃的岩棉保温板),遇高温明火后,都会根据保温材料化学组成或化学结构,产生一定量、不同组分,对环境、人身有毒害的气体或烟雾。

  在保温材料和外墙外保温系统技术指标上,虽然没有规定释放烟雾量的指标控制,但其确实是一个潜在、不可忽视的指标。

  上海教师公寓的大火,夺走50多条鲜活生命,大部分伤员是窒息灼伤。有些在建筑围护结构采用的保温材料,虽然难燃,但当遇到火焰时,其所产生的烟雾量的确是无法抑制。

  用电焊火焰(>1200℃)接触酚醛保温板时,不但酚醛保温板耐火焰穿透,而且酚醛保温板与高温火焰接触所产生的烟雾量也极小。

  常用有机质保温材料用遮光—时间对应关系测试证明(见表4),在同等测试条件下,酚醛泡沫板出烟雾速度最慢、出烟雾量最低,防窒息、安全性最好。  

表 4 有机质保温材料出烟雾量比较

 

时间(min)

PF

PIR

EPS、XPS

PUR

出 烟 量   (%)

0.5

0.5

25

76

80

   1

1

40

75

78

   2

  2

  47

    46

  76

   3

3

38

25

74

   4

4

34

24

72

 

4 酚醛保温板导热系数最低,节能最高效        

  导热系数是衡量单一材料的导热能力物理量,它与材料的组成结构、密度、含水率等因素有关。

  根据热工理论证明,保温材料的导热系数越小,热阻越大,保温效果越好,即建筑墙体采用同等厚度保温材料的情况下,酚醛保温板最好。相当在建筑达到同等保温效果时,应用酚醛保温板厚度与任何保温材料比较,酚醛保温板都是最薄。

  具体的说,酚醛保温板采用环保类发泡剂,为泡沫提供均匀物理栅栏(闭孔结构),使酚醛保温板导热系数最低(见表5),通过采用最薄的酚醛保温板(见表6),保温材料占用面积小,保温系统稳定,施工又方便,应用可达到最好的保温效果。

  1)酚醛保温板与有机质、无机质保温材料导热系数的比较。

          表 5导热系数大小的比较

有机质保温材料

无机质保温材料

材料名称

导热系数[W/m.K]

材料名称

导热系数

[W/m.K]

酚醛保温板(PF)

≤0.024

膨胀珍珠岩、膨胀玻化微珠保温砂浆、无机保温砂浆

≤0.070

硬泡聚氨酯(PUR、PIR板)

0.024

发泡水泥(胶粉聚苯颗粒保温浆料)

0.060

模塑聚(EPS板)

0.041

无机轻质保温浆料

≤0.09

挤塑板(XPS板)

0.030

泡沫玻璃

≤0.066

热固改性聚苯板

0.038

发泡陶瓷保温板

≤0.060

岩棉板

≤0.040

注:表中保温材料的导热系数分别从相应标准中摘录。

  2)在建筑节能率同等条件下,保守计算酚醛保温板与有机质、无机质保温层应用厚度的比较。

  无机质保温材料防火等级为不燃,但其容重大、导热系数高

表 6  保温材料应用厚度的比较

有机质类保温材料

无机质保温材料

材料名称

厚度(mm)

材料名称

厚度(mm)

改性酚醛保温板(PF)

70

膨胀珍珠岩、膨胀玻化微珠保温砂浆、无机保温砂浆

207

硬泡聚氨酯(PUR、PIR板)

70

发泡水泥(胶粉聚苯颗粒保温浆料)

177

模塑聚(EPS板)

121

无机轻质保温浆料

266

挤塑板(XPS板)

87.8

泡沫玻璃

195

热固改性聚苯板

112

发泡陶瓷保温板

177

岩棉板

118

 

5  酚醛保温板耐温性最高        

  泡沫保温材料生产成型后,应按相关产品标准的规定,在一定的温度下进行陈化,又叫熟化。陈化主要目的是促使热固性泡沫材料在一定温度下逐步平稳反应完全,使热塑性泡沫中水分排出,等等。通过陈化后,最终使泡沫材料性能达到一个稳定使用状态。

  在工程中曾见:仅经过一个夏季的使用,外墙外保温系统就出现翘曲、变形(阳光面偏多),究其主要原因是,工程使用不经陈化或陈化条件不够的保温板。

  往往保温材料耐温的性能容易被人忽视,泡沫保温材料在墙体实际应用温度,高于陈化温度。在炎热夏季保温墙体的温度较高,加之保温材料导热系数较低,所产生的热量不向墙体内传递而保留在泡沫保温材料内,极易导致保温板起鼓、翘起或其它变形,它涉及保温材料稳定性,内在原因是结构、密度与温度有直接关系。

  酚醛泡沫的耐温性能,高于在建筑外墙外保温应用的一切有机质保温材料(见表 7)。由于酚醛泡沫具有耐高温的优势,当用于建筑围护结构保温时,不会因长时间高温天气暴晒、基层温度偏高或其它高温因素,而导致酚醛泡沫保温板出现收缩、膨胀等因素的变形。

  酚醛保温装饰板等,凡是酚醛保温板与不燃面层复合而构成的保温板,一旦接触高温情况下,或长期处于高温环境应用,相对比其它保温材料更趋于稳定,在较宽温度范围内,酚醛保温的线膨胀系数值不变,能使保温系统具有很好耐温性、耐久性。用于其他耐温保温也是首选。

表 7 有机质保温材料耐温性能比较

项   目

热固性保温材料

(酚醛泡沫、聚氨酯硬泡)

热塑性保温材料

(模塑聚苯板、石墨板、挤塑聚苯板)

热固改性聚苯板

(树脂包覆聚苯发泡颗粒板,如真金板)

受热、耐温现象

酚醛泡沫:≤210℃不变形,不变色;

聚氨酯硬泡:≤120℃不变形

    ≤80℃不变形

≤85℃不变形

 

6 酚醛保温板耐溶剂性最好                  

  有机质泡沫保温材料经用适当溶剂浸泡结果证明:不溶者为热固性,溶者为热塑性。溶剂浸泡泡沫保温材料发生的现象,不仅是鉴别热固性或热塑性属性方法之一,充分体现热固性的酚醛泡沫(含聚氨酯硬泡)具有很好的化学结构的稳定性、应用的安全性(见表 8)。

  酚醛泡沫能耐多种有机溶剂和无机溶剂,如乙酸乙酯、汽油、煤油、苯、甲苯、过氯乙烯,以及硫酸(10%)、盐酸(10%)、氢氧化胺(浓)、氢氧化钠(10%)等等。

                        表 8  有机质保温材料耐溶剂现象比较

 

项   目

热固性保温材料

(酚醛泡沫、聚氨酯硬泡)

热塑性保温材料

(模塑聚苯板、石墨板、挤塑聚苯板)

热固改性聚苯板

(树脂包覆聚苯发泡颗粒板,如真金板)

 

保温材料与乙酸乙酯溶剂接触的现象

  泡体无任何改变,不溶、不变形

 

 

立即溶解

 

 

瞬间全部溶解

 

注:热固改性聚苯板是通过使用少量、薄层的酚醛树脂包覆聚苯发泡颗粒板,虽然利用酚醛树脂耐温、不燃特点来提高防火性能,但此薄层不耐溶剂。

 

7 酚醛保温板环保性、防虫害最好         

  发展环保材料,构筑绿色建筑,一直是国家倡导基本原则,不能因为建筑节能而破坏周围生态环境。保温材料生产必须保护环境,不得对生态造成不良影响,应用健康、卫生,不降低外墙外保温系统使用寿命。酚醛保温板生产和发展符合国家相关规定的要求(见表 9)。

                       表9 材料生产和使用对生态影响

项   目

热固性保温材料

热塑性保温材料

(模塑聚苯板、石墨板、挤塑聚苯板)

热固改性聚苯板

 

酚醛泡沫

聚氨酯硬泡

耐生物现象

不长虫、不招白蚁 

 

受潮长虫,招鼠、招白蚁,菌类繁殖等

长虫,招鼠、招白蚁

 发泡剂现状

用环保类环戊系

含用环保类,但有使用限用141b类,甚至还有使用明令禁用F11

有用环保类,有使用明令禁用的F11

     

阻燃剂影响

不用阻燃剂,无挥发

有阻燃剂挥发

有阻燃剂挥发

     

注:1  目前,戊烷类发泡剂为环保型,141b发泡剂为限用,F11发泡剂为国家规定绝对禁用。

   2  聚氨酯硬泡(PU)、挤塑聚苯板(XPS)发泡还有个别存在使用F11发泡剂,严重破坏大气环境、犯法。

  3  模塑聚苯板(EPS)或挤塑聚苯板(XPS)使用六溴环十二烷为阻燃剂,应用建筑外墙保温后,它长期对周围环境、人体影响较大。

  4  酚醛泡沫(板)一律使用环保类戊烷类发泡剂。

 

8 酚醛保温板应用范围最广          

  根据设计要求,酚醛保温板有多种类型(见表 10),因是自动连续化生产线,完全可按用户要求任意加工生产,如酚醛保温板厚度可在120mm内任意厚度生产,可连续生产几十米长度,应用潜力巨大。

表10 酚醛保温板类型

 

酚醛保温板类型

 

 

 喷涂界面的复合保温板(外观为水泥基色、各类彩色)

保温装饰板

(酚醛保温板与带有饰面的硅钙板、水泥基板、薄石板、金属板复合而成)

铝箔面或金属压花金属板复合的PF夹芯板

酚醛泡沫板与上下层镀膜防腐亚光铝箔经复合而成

应用范围

外墙外保温薄抹灰系统(如涂料饰面、真石漆饰面等);飞机、船舶隔热保温

外墙外保温薄抹灰系统(如涂料饰面、真石漆饰面等);冷库

外墙外保温的保温装饰一体化系统

 

空调通风管道

 

  综上,从建筑保温行业发展来看,酚醛保温板生产没有环境污染,在产品性能和应用技术上具有高效保温、防火阻燃、低容重、性能稳定和环保健康等多项优势,使其在建筑保温行业应用位于一切保温材料之首,一致认为是不可替代的保温材料。

 

来源:辽宁省酚醛材料协会(地址:辽宁省沈阳市皇姑区陵东街121巷1号,邮编:110032,电话024-86691942)

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