外墻保溫隔熱材料酚醛泡沫發(fā)展動(dòng)向

　　我國(guó)是世界上建筑業(yè)發(fā)展最快的國(guó)家之一，全球保溫材料將以每年5%的速度增長(zhǎng)，到2014年預(yù)計(jì)中國(guó)將占到全球保溫材料市場(chǎng)的29%，目前中國(guó)是世界上保溫材料需求最多的國(guó)家。

　　建筑用保溫材料大致可分為無(wú)機(jī)類(lèi)和有機(jī)類(lèi)。常用的無(wú)機(jī)類(lèi)外墻外保溫材料有巖棉、珍珠巖、發(fā)泡水泥（混凝土）、泡沫玻璃和?；⒅榈?，雖然有很好的防火性能，但因?qū)嵯禂?shù)偏高，使用厚度必然加大，增加建筑負(fù)荷和建筑成本。有機(jī)類(lèi)外墻保溫材料有聚苯乙烯泡沫（PS，分EPS、XPS二類(lèi)）、聚氨酯泡沫（PU）和酚醛泡沫（PF）等，具有密度小，導(dǎo)熱系數(shù)低和施工方便等。EPS、XPS燃燒等級(jí)為B2級(jí)（可燃），受熱80℃以上會(huì)出現(xiàn)融熔軟化、收縮滴落，著火后濃煙滾滾并產(chǎn)生毒氣。PU燃燒等級(jí)也是B2級(jí)，雖軟化溫度略高（110℃），也無(wú)熔滴現(xiàn)象，但著火后產(chǎn)生的煙毒氣體殺傷力更大，人們吸了一兩口氣體就會(huì)立即倒地身亡。酚醛泡沫（PF）燃燒等級(jí)為B1級(jí)（難燃），厚僅30mm的PF平板經(jīng)受1700℃火焰噴射10分鐘后，表面略有炭化卻燒不穿，既不著火也不散發(fā)濃煙和毒氣。

　　酚醛泡沫的生產(chǎn)

　　酚醛泡沫（PF）是以酚醛樹(shù)脂為主要原料，與發(fā)泡劑、表面活性劑和其他添加劑混合后，通過(guò)加入固化劑高速攪拌，充分混合好的漿料澆注在模具內(nèi)或連續(xù)生產(chǎn)線上，控制在某恒定溫度時(shí)，使發(fā)生交聯(lián)、發(fā)泡、固化而成的硬質(zhì)酚醛樹(shù)脂泡沫塑料，簡(jiǎn)稱(chēng)酚醛泡沫（PF）。

　　酚醛泡沫防火保溫性能在尖端材料上的應(yīng)用

　　20世紀(jì)80年代，國(guó)外科學(xué)家通過(guò)對(duì)酚醛樹(shù)脂及其制品進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)它們具有突出的防火、無(wú)煙、無(wú)毒 (Fireproof, Smokeless, Toxicity free, 簡(jiǎn)稱(chēng)FST)特性和耐熱性。制成的酚醛泡沫（Phenolic Foam 簡(jiǎn)稱(chēng) PF）密度特輕（0.03~0.08），具有優(yōu)異的節(jié)能保溫和隔音作用，特別是PF的耐燒蝕性(ablative resistance)，使它在火箭導(dǎo)彈作為耐燒蝕材料而大顯身手。

　　酚醛泡沫復(fù)合材料

　　隱身是現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)要求的一項(xiàng)尖端技術(shù)，現(xiàn)代隱身技術(shù)主要有材料隱身、涂層隱身、等離子體隱身、結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)隱身等手段。無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)多為復(fù)合材料泡沫或蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，結(jié)合結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)以解決無(wú)人機(jī)復(fù)合材料隱身技術(shù)。酚醛泡沫是制造無(wú)人機(jī)用復(fù)合材料之一。

　　美國(guó)直升飛機(jī)航空母艦，其艦面船室裝甲是用預(yù)浸料模塑成型技術(shù)制成，預(yù)浸料是酚醛樹(shù)脂，由于它不會(huì)著火,僅僅燒蝕而已，有效地避免了大火蔓延。所用的S-2玻纖具有能吸收高能量的能力。這種復(fù)合材料的組合被命名為“HJ1”復(fù)合材料裝甲系統(tǒng)。

　　美國(guó)AGY公司用新一代酚醛復(fù)合材料裝甲取代了金屬的輕量裝甲。價(jià)格低廉的S-2玻纖體系也代替了芳綸增強(qiáng)體系。它優(yōu)良的防彈性和FST特性可適用于裝甲車(chē)狹小空間的更高防護(hù)作用。

　　酚醛泡沫原本是一種應(yīng)用于航天航空的尖端材料，飛機(jī)航行在一萬(wàn)多米高空時(shí)，艙外溫度低到攝氏零下五十多度，而艙內(nèi)卻溫暖如春，旅客既舒適又安全。酚醛泡沫既然在氣候條件如此惡劣的環(huán)境中安然無(wú)恙，為什么不能用于建筑領(lǐng)域中？后來(lái)國(guó)外就將它逐漸推向醫(yī)院、體育設(shè)施和大樓住房等公共與民用建筑領(lǐng)域。將酚醛泡沫應(yīng)用于建筑墻體上可認(rèn)為是科學(xué)技術(shù)上的一大進(jìn)步。

　　20世紀(jì)90年代以來(lái)，包括PF在內(nèi)的酚醛復(fù)合材料得到很大發(fā)展，首先受到英、美等國(guó)家軍方重視，將其用于航天航空、國(guó)防軍工領(lǐng)域，后又被應(yīng)用于民用飛機(jī)、船舶、車(chē)站、油井等防火要求嚴(yán)格的場(chǎng)所，并逐步推向醫(yī)院、體育設(shè)施和大樓住房等公共與民用建筑領(lǐng)域。

　　2010年9月中國(guó)建科院建筑防火研究所邀請(qǐng)專(zhuān)家在北京振利高新技術(shù)有限公司進(jìn)行酚醛泡沫鋁單板幕墻保溫系統(tǒng)窗口燃燒試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明酚醛泡沫復(fù)合板在幕墻結(jié)構(gòu)中可以滿(mǎn)足建設(shè)部46號(hào)文件防火A級(jí)要求。

　　PF保溫材料在墻體上的應(yīng)用

　　在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)重要建筑和高層建筑進(jìn)行墻體保溫均有嚴(yán)格的防火要求。美國(guó)有20多個(gè)州已禁止使用PS作為墻體保溫材料；在英國(guó)，18米以上建筑不允許使用PS作為墻體保溫材料; 在德國(guó), 22米以上建筑不允許使用PS作為墻體保溫材料。因此各國(guó)有關(guān)建設(shè)部門(mén)將目光轉(zhuǎn)向既節(jié)能又防火的PF用于墻體保溫系統(tǒng)中。

　　英國(guó)金斯潘保溫材料公司：金斯潘公司是歐洲酚醛泡沫協(xié)會(huì)（European Phenolic Foam Association,簡(jiǎn)稱(chēng)EPFA）主要成員,是世界上最大的PF生產(chǎn)廠家之一。它的PF商標(biāo)名Kooltherm, 根據(jù)用途不同分成10個(gè)牌號(hào)。常用牌號(hào)如下：K3是用于地板保溫； K5 是一般傳統(tǒng)墻體保溫；K7是用于屋面保溫；K10是天花板保溫；K12是用于鋼框架或木框架結(jié)構(gòu)外墻外保溫；K17是石膏板貼面用于內(nèi)保溫。

　　英國(guó)普瑪洛克制品公司：普瑪洛克制品公司是一家以生產(chǎn)酚醛及礦棉等外墻保溫板的知名廠家。普瑪洛克制造的酚醛泡沫保溫（Permarock phenolic insulation)板的尺寸為900~1200mm ×600mm，最厚不超過(guò)100mm。導(dǎo)熱系數(shù)為0.018W/m·K，防火性能達(dá)到BS476-7的class 0。該公司經(jīng)多年來(lái)的開(kāi)發(fā)研究，按照英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)制定并實(shí)施了一套完整成熟的施工應(yīng)用技術(shù)體系規(guī)范，在90年代就成功地將酚醛泡沫保溫板應(yīng)用在磚石或混凝土墻面上，而且無(wú)論新的或既有的建筑、高層或低層建筑都可應(yīng)用。經(jīng)過(guò)檢測(cè)試驗(yàn)和評(píng)審，有關(guān)建設(shè)部門(mén)在1997年2月授予了該公司“普瑪洛克酚醛外墻保溫系統(tǒng)”應(yīng)用許可證（證號(hào)041/97）。

　　美國(guó)西碧化學(xué)公司：西碧化學(xué)公司建立于1966年，多年來(lái)主要從事于酚醛樹(shù)脂、表面活性劑、催化劑及相關(guān)發(fā)泡設(shè)備的生產(chǎn)銷(xiāo)售和研究開(kāi)發(fā)。30多年來(lái)該公司致力于開(kāi)發(fā)名為T(mén)ripolymer的PF，1975年得到了美國(guó)能源部的支持和認(rèn)可，經(jīng)過(guò)三年來(lái)的深入研究和試驗(yàn)，成功地將它推出市場(chǎng)。如今公司在美國(guó)國(guó)內(nèi)已有8個(gè)生產(chǎn)廠，在英國(guó)、德國(guó)和澳大利亞也建立了工廠。36年來(lái)已在新建或既有的民用和商用建筑上共裝配了3.9億平方英尺的Tripolymer。據(jù)稱(chēng)在911事件中被毀的紐約世界貿(mào)易中心也曾用它作為墻體保溫材料。此外，在美國(guó)各地的沃爾瑪(Wal-Mart)大超市、萬(wàn)豪（Marriott）大酒店和會(huì)議中心等知名建筑中都曾用過(guò)。值得一提的是在25年前用于水泥砌塊中的Tripolymer至今仍無(wú)損壞現(xiàn)象。

　　近年來(lái)西碧公司又開(kāi)發(fā)了一種直接將發(fā)泡漿料通過(guò)噴槍現(xiàn)場(chǎng)噴注到空心磚或中空水泥砌塊中的專(zhuān)利技術(shù)，發(fā)泡漿料是改性酚醛樹(shù)脂共聚物與固化劑的雙組份Tripolymer予聚體。

　　由于Tripolymer具有最好的防火性和隔音性，所以它已廣泛用于學(xué)校、醫(yī)院和民宅。通過(guò)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)<燃燒級(jí)別測(cè)試準(zhǔn)則>（ASTM E-119），證明沒(méi)有其它能現(xiàn)場(chǎng)噴注的有機(jī)泡沫可達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)噴注Tripolymer優(yōu)良防火性能。

　　美國(guó)泡沫技術(shù)公司：美國(guó)泡沫技術(shù)公司的Thermo-Cor是采用噴注或擠出成型PF保溫材料。該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比相同密度的普通PF泡沫更高，完全符合聯(lián)邦航空安全條例（FAR25.853）的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，在222℃高溫下不分解。它的FST特性極好，因此，以該產(chǎn)品為芯材制成的復(fù)合材料可用在飛機(jī)、高速列車(chē)、船舶發(fā)動(dòng)機(jī)罩等部位。Thermo-cor也適用于醫(yī)院、樓房等防火要求嚴(yán)格的墻體保溫系統(tǒng)，該產(chǎn)品pH值為6~6.5，接近中性，對(duì)金屬幾乎不存在腐蝕問(wèn)題，尤其將它用在金屬屋面和防火門(mén)更是合適。

　　該公司也開(kāi)發(fā)了一種常溫噴注專(zhuān)利技術(shù)，A、B雙組份分別裝在大鐵桶內(nèi)，A是樹(shù)脂助劑等組份；B是PSA等固化劑組份。通過(guò)專(zhuān)用計(jì)量噴槍將雙組份高速混合插進(jìn)中空墻體砌塊中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡，也可噴注在金屬屋面和防火門(mén)內(nèi)發(fā)泡。

　　美國(guó)愛(ài)默西奇爾公司：愛(ài)默西奇爾公司早年以生產(chǎn)玻璃鋼起家，后轉(zhuǎn)產(chǎn)飛機(jī)用蜂窩板材等高檔復(fù)合材料。由于航空工業(yè)需要，1993年又研發(fā)成功商品名為Gillfoam 2019的PF,密度為4-20PCF(或320kg/m3)，產(chǎn)品符合FAR25.853的嚴(yán)格要求，能達(dá)到FST和熱釋放量指標(biāo)。其機(jī)械強(qiáng)度接近甚至超過(guò)PU和聚氯乙烯（PVC）。以Gillfoam 2019填入Nomex蜂窩結(jié)構(gòu)制成的夾心板，其機(jī)械強(qiáng)度更高，熱穩(wěn)定性最高可達(dá)232℃，隔熱隔音，是飛機(jī)內(nèi)艙壁最理想用材，已應(yīng)用在波音、麥道和空中巴士飛機(jī)上。為了向建筑行業(yè)開(kāi)發(fā)市場(chǎng)，該公司又將紙蜂窩與PF結(jié)合而成的夾心板應(yīng)用于防火門(mén)，快裝墻板。產(chǎn)品既保溫又隔音，既結(jié)實(shí)又安全。

　　日本旭化成建材公司：旭化成建材公司為了保護(hù)地球環(huán)境和改善居住環(huán)境，多年來(lái)對(duì)PF保溫材料進(jìn)行了深入研究開(kāi)發(fā)。近年來(lái)該公司推出了商標(biāo)名為新曙光（Neoma）的PF新產(chǎn)品。在生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)泡劑采用碳?xì)浠衔锎鏁?huì)破壞臭氧層的CFC、HCFC，從而保護(hù)了地球環(huán)境。新曙光PF保溫板已通過(guò)了日本、中國(guó)和英國(guó)的防火等各項(xiàng)試驗(yàn)，由于達(dá)到了日本標(biāo)準(zhǔn)<燃燒性>的技術(shù)指標(biāo)（JIS D1201）,得到了日本不燃材料認(rèn)定證書(shū)（證書(shū)號(hào)：NM-0315）,并且獲得了日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)廳和環(huán)境廳的節(jié)能和環(huán)保大獎(jiǎng)。

　　新曙光PF保溫板在外墻上的應(yīng)用

　　旭化成公司正在大力推廣新曙光PF保溫板在外墻、屋面、天花板、地板和隔墻等保溫應(yīng)用，并已制定了相應(yīng)的施工技術(shù)規(guī)范。該公司為了人們健康、舒適、安全的居住環(huán)境，推出了“新曙光”新世紀(jì)新型高性能保溫材料。

　　我國(guó)酚醛泡沫發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)

　　雖然我國(guó)目前生產(chǎn)的PF與國(guó)外相比，在工藝技術(shù)和施工應(yīng)用上還存在一定差距，到目前為止，國(guó)內(nèi)已建有全自動(dòng)連續(xù)化生產(chǎn)線300條。據(jù)統(tǒng)計(jì)，今年1~9月我國(guó)PF產(chǎn)量已達(dá)到51萬(wàn)m3，與去年同期45萬(wàn)m3相比，增長(zhǎng)率高達(dá)20%。在提高防火性能方面，國(guó)內(nèi)已有三家企業(yè)研發(fā)的復(fù)合型PF板，經(jīng)過(guò)國(guó)家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的檢測(cè)其燃燒性能達(dá)到GB8624 A級(jí)。這說(shuō)明了PF作為一種安全、綠色的新型節(jié)能建筑材料，其優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)得到越來(lái)越多建設(shè)部門(mén)和公安消防部門(mén)人士的認(rèn)可。值得關(guān)注的是：近年來(lái)我國(guó)有關(guān)科研單位和企業(yè)在酚醛樹(shù)脂改性和發(fā)泡技術(shù)已有了新的突破，其一是克服了PF粉化掉渣、脆性大和強(qiáng)度低的缺點(diǎn)；其二是PF的成本更接近PS；其三是產(chǎn)品的pH值接近中性，對(duì)金屬無(wú)腐蝕性。近年來(lái)PF經(jīng)過(guò)專(zhuān)家嚴(yán)格評(píng)審，并經(jīng)有關(guān)建筑建材業(yè)市場(chǎng)管理總站批準(zhǔn)，有些廠家已經(jīng)推出PF板外墻外保溫系統(tǒng)關(guān)于設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收等相關(guān)方面的應(yīng)用圖集和標(biāo)準(zhǔn)，并且已完成一千多萬(wàn)平方米的外墻外保溫工程實(shí)例，為PF在墻體保溫市場(chǎng)的發(fā)展帶來(lái)了新的曙光。

　　節(jié)能的建筑首先它的前提是安全，離開(kāi)安全，建筑也就失去了存在的意義。只有杜絕了可燃、易燃、危險(xiǎn)的保溫材料在建筑墻體上使用，才能從源頭上遏制重大火災(zāi)事故的發(fā)生，PF作為墻體保溫材料，不失為減免火災(zāi)和降低火災(zāi)危害的最有效辦法。我們深信：不久的將來(lái)，新一代保溫材料酚醛泡沫一定能成為建筑節(jié)能的主力軍。我們更期待PF能在超低能耗高層建筑中做出更大的貢獻(xiàn)。