摘要：建筑行业属于高能耗产业，其年平均耗能高达总耗能的40%左右。随着高分子材料的种类的不断丰富，以及科学技术的不断进步，部分高分子材料已经具备和金属材料不相上下的力学性能，同时还具有节能、保温等特殊性能。在环保理念与可持续发展战略的影响下，节能型高分子材料的应用，成为了建筑工程领域进一步发展的重要契机。基于此，本文对节能型高分子材料在建筑工程中的应用做了简单的探讨，以供相关人员的参考。
关键词：建筑工程；节能型高分子材料；应用
1、节能型高分子材料简介
高分子材料指的是一种由分子质量相对较高的物质融合而形成的化合材料，而节能型高分子材料便是在原有的高分子材料的基础上，进化而来的一种新型材料。目前，常见的节能型高分子材料主要有三种，其一是直接节能型高分子材料。例如，聚氨酯泡沫塑料、高分子相变材料以及酚醛树脂等保温性材料。其二是功能性节能或储能型高分子材料。例如，聚合物太阳能电池以及热致变色高分子材料。其三，间接节能型高分子材料。其中，直接节能型高分子材料在建筑工程中的应用已经比较成熟；功能性节能或储能型高分子材料是通过材料自身的功能，实现室内能源的供给，或者降低能源消耗；而间接节能型高分子材料，主要是通过对传统的高分子材料进行改良，进一步提高其稳定性、防水性、抗菌性、抗老化性以及可加工性等性质，进而达到延长材料使用寿命，或者降低材料成本消耗的目的。
2、建筑行业中节能型高分子材料的运用
2.1、间接节能型高分子材料
间接节能型高分子材料是通过降低材料生产成本，提高材料使用寿命等方式实现能源的节约或通过改善传统高分子材料的耐水性、化学稳定性、耐老化性、抗菌性、可加工性等来达到节能的目的。
提高水性聚氨酯保温涂料的交联度、制备超支化水性聚氨酯或纳米粒子复合型水性聚氨酯涂料，可以有效提高材料的耐水性，从而提高聚氨酯涂料在高湿度环境下的稳定性。以纳米银、纳米二氧化钛、纳米氧化锌复合的高分子杂化材料以及末端为季铵盐、季磷盐及吡啶盐烷烃长支链的高分子材料具有一定抗菌性能，将这些高分子材料应用于外墙或内墙涂料、管道等，在高湿度的工作条件下可以改善材料本身易霉变的性能，从而提高材料的使用寿命。缩短材料的成型时间或降低材料的成型条件也是间接降低能耗的一种手段，紫外光固化的涂料固化速率快，且力学性能、光学性能和稳定性优良，是一种应用前景广泛的高分子涂料。用端基为羟基的树枝状聚醚-酰胺、甲苯-2,4-二异氰酸酯、丙烯酸羟乙酯和十八异氰酸酯合成具有丙烯酸酯双肩和长链脂肪烃的紫外光固化半结晶聚合物，其玻璃化转变温度为41~45℃，熔点为122~123℃，而且通过改变固化参数可以极大提高涂层的硬度、耐摩擦性能、柔韧性及黏附性能等。
2.2、功能性储能或节能高分子材料
聚氨酯、酚醛树脂以及高分子包覆的相变复合材料等常用语建筑物外墙的高分子保温材料均属于直接节能型高分子材料，这种材料防火、防水以及保温效果极好，化学性能稳定，材料膨胀率低，能够完美的满足建筑物对保温效能和安全效能的要求，使得施工简单方便。硬质聚氨酯闭孔率高达90%，孔洞中封闭着导热率极低的发泡剂，如二氧化碳、一氟二氯乙烷等。聚氨酯的导热率一般情况下在现场是0.02W/（m•K），若是发生老化，待其稳定后导热率一般不会发生较大的变化，因此其保温性能是极其优良的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆聚氨酯材料由于其极高的闭孔率，所以其具有较好的疏水性，能防止材料遇水膨胀，有效地保持材料尺寸的稳定性。而且聚氨酯材料粘附性也特别强，对操作环境的要求较低，施工操作方便。但是聚氨酯的阻燃性并不佳，因此酚醛树脂材料逐渐发展起来。酚醛树脂材料具有良好的耐热性、隔热性，而且发烟量和毒性较低。但是酚醛树脂的力学强度和韧性不佳，这也一定程度上限制了该材料在建筑工程中的应用。高分子相变保温材料主要是力学性能较好的聚合物和相变材料混合交联而成，其包裹的保温材料一般使用液—固型相变材料，因为这种材料的转变温度在20到30之间，这是人体最舒服最适宜的温度。
2.3、功能性储能高分子材料
应用于建筑工程领域的功能性储能或节能高分子材料以聚合物太阳能电池和热致变色型高分子材料为主。聚合物太阳能电池是将光能转化为电能并储存起来，为室内提供电力支持，可应用于屋顶、外墙、玻璃等；热致变色高分子材料是一种对温度敏感的高分子材料，属于典型的功能性节能材料，主要用作建筑的屋顶和外墙涂料。
在聚合物太阳能电池问世之前，被人们广泛认知的是多晶硅和单晶硅太阳能电池。与多晶硅和单晶硅太阳能电池相比，聚合物太阳能电池质量轻，可加工成柔性太阳能电池器件，无污染，成本低，广泛应用于建筑工程领域。发展初期，聚合物太阳能电池的使用寿命较短，光电转化率也较低。聚对苯乙炔进了共轭聚合物在太阳能电池领域的发展和应用。经过近20多年的发展，聚对苯乙炔和富勒烯所构成的本体异质结型太阳能电池器件已具有较高的光电转化效率（4.00%~5.00%）。近年来，以聚3-己基噻吩为代表的噻吩类聚合物、含苯并噻二唑单元的共聚物为代表的聚芴类材料以及含吡啶和N-十二烷基吡咯重复单元等低能带间隙聚合物为主的电子给体材料发展迅速，用其制备的太阳能电池具有较高的发光效率。另外，聚合物电子受体材料的发展也在很大程度上推动了太阳能电池的应用，聚合物电子受体材料能够较好地与给体材料相容，并且存在一定程度的相分离，产生的激子分裂界面会形成无数个异质结，极大提高了有效分离界面，从而提高光电转换效率。其中，电子受体材料以杂环形聚合物和梯形聚合物为主，杂环形聚合物［如聚（1,1-二溴-2-甲氧基-5-（2-乙基己氧基）二甲苯-对苯撑乙烯撑、聚（2-甲氧基-5-十二烷氧基）-对苯撑乙烯撑等］溶解性较差，更利于制备双层P/N异质结型太阳能电池；梯形聚合物的耐高温性能较好且光学性能独特，如平面结构的苯并咪唑-苯并菲咯啉共聚物具有优异的光学性能，而且其独特的结构更利于电子传输，是一种理想的N-型半导体材料。国内外研究者通过对聚合物太阳能电池光电转换机理的研究，聚合物太阳能制备材料的开发、活性层形貌的调控以及聚合物太阳能电池制备技术和工艺的优化，使聚合物太阳能电池的光电转换效率和使用寿命得到了很大程度提升。近年来，聚合物太阳能电池的光电转换效率不断提高，2014年，澳大利亚设计师设计的绿叶型聚合物太阳能电池的光电转换效率已达11.00%以上，而且这种太阳能电池使用方便，将其贴于房间的玻璃窗上即可储存电能供室内使用，极大推进了聚合物太阳能电池在建筑工程领域的应用。
综上所述，传统节能高分子材料有直接型和间接型两种材料类型，直接型节能材料是指主要由聚氨酯、聚苯乙烯、酚醛树脂和相变材料等组成的保温材料，这些材料的应用能有效的降低建筑物供暖和制冷所需要的能量消耗；间接节能材料则主要包括能抗菌、防火、防潮和耐化学腐蚀的高分子材料，其能够有效地降低生产成本或延长建筑物的使用寿命，这将能够有效地降低建筑物的能耗和建筑施工成本。随着节能型高分子材料的不断开发和利用，其在建筑物中发挥着越来越重要的作用，必将成为建筑行业的重要材料之一，应用前景十分广泛美好。
参考文献
[1]赵璐.环保型高分析建筑材料实际应用分析[J].绿色环保建材,2019 (08):18.
[2]瞿金平,冯彦洪,何和智,晋刚,曹贤武.高分子材料成型加工节能降耗新技术及设备[J].国外塑料,2008(07):53-56.
论文作者:冯秋军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/12
标签：材料论文; 高分子材料论文; 聚合物论文; 太阳能电池论文; 聚氨酯论文; 酚醛树脂论文; 性能论文; 《基层建设》2019年第30期论文;