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1、几种常用的建筑外墙保温材料的研究进展 一、前言 近几年来，因建筑外保温系统选用可燃性的保温材料或外墙装饰防火措施不当导致火灾的案例屡有发生，不仅给国家和人民财产造成了一定程度的损失，还造成了严重社会影响。如：2009年2月9日，央视新址大楼火灾造成1名消防队员牺牲，6名消防队员和2名施工人员受伤，直接经济损失达16383万元。2010年11月15日，上海静安区一高层住宅楼火灾造成58人死亡。2011年2月3日除夕夜，沈阳第一高楼皇朝万鑫国际大厦发生火灾，造成巨大财产损失。 上述几起高层建筑火灾都具有一个共同点，就是建筑物外墙均包覆可燃保温材料，保温材料助长了火势的蔓延扩大，从而造成重大损失。哈
2、尔滨双子星大厦、北京大学体育馆、济南奥体中心等起火灾也与保温材料密切相关。 2011年“11.15”上海火灾后，公安部消防局朱力平副局长在接受新华社采访时指出，大楼外墙大量包覆聚氨酯泡沫保温材料，燃烧速度快，燃烧时产生剧毒氰化氢气体，是导致大量人员伤亡的主要原因。因此，朱力平副局长建议，尽快禁止可燃性外墙保温材料的使用，大力推广不燃性、阻燃性建筑外保温材料。 2009年9月20日，公安部和住房和城乡建设部联合颁布民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定(以下简称规定，公通字200946号文)，对民用建筑墙体保温材料的燃烧性能级别和防火构造提出了具体要求。规定指出：民用建筑外保温材料的燃烧性能宜
3、为A级，且不应低于B2级。非住宅类的高层建筑，外保温材料的燃烧性能宜为A级，且不应低于B1级。 二、外保温材料的基本性能参数 现阶段，市场建筑外保温材料主要分为有机保温材料和无机保温材料两大类。其中有机保温材料主要为聚苯板（EPS）、挤塑板(XPS)、聚氨酯泡沫塑料(PU)、酚醛树脂等，无机保温材料主要有岩棉、玻璃棉、加气混凝土、泡沫玻璃、泡沫混凝土等。附表1（见附件）是几种主要的外保温材料的性能指数对比 从附表1可以看出，无机保温材料与有机保温材料相比，应用温度范围广，不燃性能好。但泡沫玻璃价格高，不宜成为有机保温材料的替代品；而岩棉、矿棉等纤维保温材料虽然价格略低，但污染环境，且使人浑身剌
4、痒，不宜作为外墙保温材料。玻璃纤维不是硬质块状材料，应用比较困难。膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等颗粒状松散保温材料，吸水率高，制品不抗冻融，松散不易使用。加气混凝土密度大，吸水率更高。泡沫混凝土保温材料具有轻质、保温隔热、防火、抗震、耐久、隔音、绿色环保、价格低等特点，但存在密度较大、韧性较差、保温性较差、易碎、韧性不足等缺点，要想取代聚苯乙烯等有机外保温材料需要在技术上有所突破，解决其不足。有机保温材料，如聚氨酯硬泡塑料PU、酚醛树脂泡沫塑料虽然不燃性较EPS、XPS略好，但成本的造价较高。目前，关于外墙保温材料的研究，国内集中在提高聚苯乙烯膨胀泡沫塑料(EPS)、挤塑聚苯乙烯泡沫材料(XPS)的阻
5、燃性能，提高泡沫混凝土材料的保温性能。 三、几种常用的外保温材料的发展趋势 (一) 聚苯乙烯膨胀泡沫塑料EPS 我国EPS阻燃建材的防火等级定在B2级，在“绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料”(GB/T10801.1)中有明文规定。 聚苯乙烯膨胀泡沫塑料(EPS)，通常含有93%的聚苯乙烯及6-7%的发泡剂，广泛应用于电器电子包装/食品容器/轻质墙体及道路堤坝软土基处理等。 近期国内关于EPS的研究主要集中在通过添加阻燃剂纳米化工艺处理、设计聚合物的分子量、选择特定比例组成的发泡剂及筛选具有调节聚合物分子间作用力的添加剂，将EPS的防火等级提高到B1级。 主要工作原理有四个方面：一是阻燃剂纳米化工艺处
6、理。超细粒度的阻燃剂再经表面活性处理，能够大大增强阻燃剂与聚合物链结构的分子间作用力，显著提高阻燃性能。二是设计聚合物的分子量。分子量是EPS产品的重要指标，直接影响加工性能及力学性能。常规EPS聚合物的分子量在55000-70000，低戊烷品种由于其发泡剂含量显著低于常规值，为保持加工性能(预发速度/发泡密度)的一致性，低戊烷品种的分子量会调低控制，初定范围39000-46000，通过改变触媒浓度和添加方式实现分子量调控。三是选择特定组成的发泡剂。发泡剂戊烷的规格有正戊烷/异戊烷/新戊烷三种同分异构体，其物理性能差异大，选择比例合适的戊烷混合物满足发泡和成型的特定要求。四是选择分子链作用力调
7、节剂。聚合反应过程中，添加适合的高性能助剂，改变高分子链结构，助剂具有充分吸收戊烷功能，改善泡孔结晶度，降低链段间的作用力，利于发泡成型。 (二) 挤塑聚苯乙烯泡沫材料XPS 挤塑聚苯板乙烯泡沫材料（XPS）防火等级也是B2级，属于可燃的建筑材料，在“绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料”(GB/T10801.2)中有明文规定。 XPS 的生产过程是将熔化了的聚苯乙烯树脂或其共聚物和少量添加剂、发泡剂在特定的挤出机中加热挤出, 经压辊延展并在真空成型区( 也有的工艺不需要真空成型) 中冷却。它与EPS 不同, 由于是连续挤出成型, 所以成型后的产品结构呈一体性, 而不是由聚苯乙烯粒子膨胀后加压成型。XP
8、S 具有十分完整的闭孔式结构, 没有粒子间的空隙存在，特殊的分子结构使产品具有极佳的保温隔热性能、高抗湿性能、极低的吸水性、良好的隔音性能、高抗压强度和较好的尺寸稳定性及抗蠕变性能。 随着节能水平的逐步提高，人们希望获得保温效果更好的保温材料，以减薄墙体总厚度。XPS板因其导热系数比EPS板低便顺应了这种要求。同时由于XPS板几乎不吸水，在潮湿条件下仍可长期保持优良的保温隔热性能、强度较高等优点，使用也越来越普遍。 目前，国内对XPS的研究也是集中在XPS板中添加阻燃剂来将其耐火等级从B2级提高至B1级。其中六溴环十二烷（HBCD）是最为常用的阻燃剂，但HBCD的热稳定性欠佳，一般在180开始
9、熔解，即使热稳定后的HBCD，熔点也只是提高20左右，但是XPS挤塑板生产线中的加工温度一般大于200。HBCD在高温下熔解的过程中不仅阻燃效率降低，还会分解产生HBr，而HBr具有强腐蚀性。国内的研究集中在寻找添加分解温度至少在300以上的添加剂。不影响XPS基料的加工性能, 在XPS 加工温度下不分解, 与XPS树脂的分散性或相容性好。 (三) 泡沫混凝土保温材料 泡沫混凝土材料是用机械的方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂组成的浆体中，经混合搅拌、浇筑成型、养护而成的一种多孔材料。 泡沫混凝土中含有大量封闭的孔洞，这种结构决定了其一系列良好的物理
10、力学性能：（1）轻质。泡沫混凝土的密度小，一般为200-450kg/m3；（2）保温隔热性能好。通常用于保温材料的泡沫混凝土，其导热系数在0.03-0.1W/(mK)之间。（3）耐火、隔音性能好。泡沫混凝土是不燃材料，具有良好的耐火性，在建筑物上使用，可提高建筑物的防火性能。泡沫混凝土属多孔材料，因此它也是一种良好的隔音材料，在建筑物的楼层和高速公路的隔音板、地下建筑物的顶层等可采用该材料作为隔音层。（4）其他性能。泡沫混凝土还具有施工过程中可泵性好，防水能力强，冲击能量吸收性能好，可大量利用粉煤灰、矿渣、氧化铝赤泥等工业废渣做填充材料，价格低廉等优点。这些良好的性能使得泡沫混凝土在许多领域得
11、到了广泛应用。 但目前泡沫混凝土存在密度较大、韧性较差、保温性较差、易碎、韧性不足等缺点。目前国内对泡沫混凝土改性方面的研究集中通过添加剂对泡沫混凝土的物理性质进行改性的研究。例如通过添加硅粉、粉煤灰和纤维等外加物对泡沫混凝土进行改性。通过添加纤维有效地对混凝土进行增强、增韧，如：聚丙烯纤维、稻草纤维、玻璃纤维等，通过添加物一方面使其具有更好的材料性质，便于制成预制板进行外墙安装；另一方面提高其孔隙率，降低其热传导系数，提高保温性能。对纤维增强泡沫混凝土进行优化，并找到最优配比，使之具有质量轻、韧性好、保温隔热、防火阻燃等防火型外保温材料所应有的性能。 四、结论 随着消防安全、火灾防控受到越来
12、越多的重视，努力开发耐火性能好、保温性能好、易于施工的外墙保温材料是目前国内外研究的一个热门方向。从常用的外保温材料的综合指数的比较可以得出，聚苯乙烯膨胀泡沫塑料(EPS)、挤塑聚苯乙烯泡沫材料(XPS)、泡沫混凝土材料等三种材料市场应用前景最为广泛。从火灾防控、安全保障的需求出发，EPS、XPS板需要进一步提高耐火等级，增加阻燃性能。泡沫混凝土材料需要通过改性，改变其保温隔热性差，密度大，易碎、韧性不足的缺点，增加其保温隔热，轻质的性能。 参考文献: 1GB/T10801.2-2002,绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)S.北京:中国标准出版社 2朱春玲，陈景辉，吕振刚，季广其. 高层建筑外墙外保温防火研究J. 墙体保温与围护结构，2010,2 3张磊蕾, 王武祥. 泡沫混凝土的研究进展及应用J. 建筑砌块与砌块建筑, 2010, 1