耐熱和防火性能優(yōu)良的熱固性材料—酚醛泡沫

　　高分子化合物根據(jù)分子結(jié)構(gòu)不同可以分為兩種基本類型：第一種是線型結(jié)構(gòu)，具有這種結(jié)構(gòu)的高分子化合物稱為線型高分子化合物，即熱塑性化合物。第二種是體型結(jié)構(gòu)，具有這種結(jié)構(gòu)的高分子化合物稱為體型高分子化合物，即熱固性化合物。此外，有些高分子是帶有支鏈的，稱為支鏈高分子，也屬于線型結(jié)構(gòu)范疇。有些高分子雖然分子鏈間有交聯(lián)，但交聯(lián)較少，這種結(jié)構(gòu)稱為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，屬體型結(jié)構(gòu)范疇。

　　提要：涉及1500萬平方米改造面積的老舊小區(qū)綜合整治工程，其外墻保溫材料都將選擇目前最高級別的防火建材。在北京市公安局、北京市住房和城鄉(xiāng)建委、北京市規(guī)劃局聯(lián)合下發(fā)的“京公消字〔2012〕391號”（關(guān)于加強老舊小區(qū)綜合改造工程外保溫材料使用與消防安全管理工作的通知）第二條第一款中規(guī)定：本市老舊小區(qū)綜合改造的建筑外保溫工程中應(yīng)采用燃燒性能為A級的保溫材料以及燃燒性能為復(fù)合A級的熱固性保溫材料。什么是熱固性材料以及它與熱塑性材料有什么區(qū)別，成為業(yè)內(nèi)亟待了解的問題。

　　在線型結(jié)構(gòu)（包括帶有支鏈的）高分子物質(zhì)中有獨立的大分子存在，這類高聚物的溶劑中或在加熱熔融狀態(tài)下，大分子可以彼此分離開來。而在體形結(jié)構(gòu)（分子鏈間大量交聯(lián)的）的高分子物質(zhì)中則沒有獨立的大分子存在。交聯(lián)很少的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子物質(zhì)也可能被分離的大分子存在（猶如一張張“魚網(wǎng)”仍可以分開一樣）。

　　兩種不同的結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出相反的性能。線型結(jié)構(gòu)（包括支鏈結(jié)構(gòu)）高聚物由于有獨立的分子存在，故具有彈性、可塑性，在溶劑中能溶解，加熱能熔融，硬度和脆性較小的特點。體型結(jié)構(gòu)高聚物由于沒有獨立大分子存在，故沒有彈性和可塑性，加熱時不能軟化和反復(fù)塑制，不能溶解和熔融，只能溶脹，硬度和脆性一般較大。

　　熱固性塑料固化前是線型或帶支鏈的，第一次加熱時可以軟化流動，加熱到一定溫度，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)一交鏈固化，固化后分子鏈之間形成化學(xué)鍵，成為三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種變化是不可逆的，此后，再次加熱時，已不能再變軟流動了，不能再熔觸，在溶劑中也不能溶解。正是借助這種特性進行成型加工，利用第一次加熱時的塑化流動，在壓力下充滿型腔，進而固化成為確定形狀和尺寸的制品。這種材料稱為熱固性塑料。 在隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等在惡劣環(huán)境中使用的塑料，大部分是熱固性塑料。常用的熱固性材料有酚醛塑料、環(huán)氧塑料、聚氨酯塑料、不飽和聚酯塑料等。

　　熱塑性塑料中樹脂分子鏈都是線型或帶支鏈的結(jié)構(gòu)，分子鏈之間無化學(xué)鍵產(chǎn)生，加熱時軟化流動，冷卻后可以保持一定的形狀。大多數(shù)線型聚合物均表現(xiàn)出熱塑性，在一定溫度范圍內(nèi)，能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化，很容易進行擠出、注射或吹塑等成型加工。日常生活中，像塑料袋、塑料衣掛等物都具有熱塑性。因此，它們可以通過加熱熔化來進行封口、粘合等操作。常用的熱塑性材料主要有材料聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料、聚苯乙烯塑料。

　　熱固性材料一般耐溫比較好，受熱后尺寸穩(wěn)定性好，特別是含有苯環(huán)剛性結(jié)構(gòu)的熱固性材料表現(xiàn)更好的耐溫性能和高溫下的尺寸穩(wěn)定性。熱固性塑料遇火后，會碳化，不熔融，不產(chǎn)生熔滴，并根據(jù)材料的不同、碳化層深度和成碳量的不同，材料表現(xiàn)出不同的燃燒性能。熱塑性塑料高溫軟化熔融，遇火產(chǎn)生滴落物，并且易燃。總之，熱塑性有機泡沫具有輕質(zhì)、高效等特性，遇火收縮熔化、滴落燃燒；熱固性有機泡沫遇火燃燒碳化、積炭自阻。由此可見，熱固性有機泡沫比熱塑性有機泡沫具有更好的防火性能。實驗證明，B2級熱固性有機泡沫比B1級熱塑性有機泡沫的防火性能優(yōu)越。B1級熱固性有機泡沫的防火性甚至優(yōu)于普通的巖棉、玻璃棉等A級無機纖維保溫制品，熱固性有機泡沫燃燒時形成的積炭阻燃層可以阻止火焰蔓延。

　　酚醛泡沫屬于熱固性材料，其結(jié)構(gòu)中含有高密度的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，成碳率高，因而表現(xiàn)很好的耐熱性和阻燃性，屬于本質(zhì)阻燃材料。酚醛泡沫耐熱性好，25毫米厚的酚醛泡沫平板經(jīng)受1700℃的火焰噴射10分鐘后，僅表面略有炭化而不會被燒穿，可以有效防止火災(zāi)發(fā)生和火勢蔓延。值得一提的是，在火災(zāi)事故中，多數(shù)傷亡都是由于著火現(xiàn)場的濃煙和毒氣所致，但酚醛泡沫即使被高溫點燃，其在燃燒時也無滴落物產(chǎn)生。酚醛泡沫發(fā)煙量低，而且?guī)缀醪划a(chǎn)生一氧化碳等有毒氣體。酚醛泡沫保溫效果良好，導(dǎo)熱系數(shù)在0.018~0.030之間。另外，酚醛泡沫有很好的透氣性，在建筑上透氣性十分重要，透氣性良好的材料使用在建筑上，不會產(chǎn)生氣霧和霜的現(xiàn)象。