高志松
辽宁新天地建筑设计有限公司 辽宁省营口市 115000
摘要：随着社会经济的快速发展与科技水平的不断提高，建筑行业得到飞速发展。建筑领域出现了众多新技术与新材料，推进了建筑节能化发展，同时在高层民用建筑外墙中也使用了多种类型的保温材料。
关键词：民用建筑；外墙保温；材料种类
引言
保温材料和制品对于高层民用建筑的节能具有非常重要的影响，外墙保温材料的应用和研究得到国内外建筑行业的广泛关注。20世纪70年代，国外开始重视保温材料在建筑外墙中的应用，通过降低建筑能源的消耗来减少温室效应与环境污染。为此国内也逐渐重视对建筑节能材料与建筑保温材料的应用与研究。
1高层民用建筑外墙无机保温材料的种类与特点
1.1岩棉
作为性能相对不错的无机保温材料，岩棉是应用于民用建筑外墙最早的一批无机保温材料之一。在欧洲，岩棉在高层民用建筑外墙中的应用高达1/5。岩棉的主要原料是辉绿岩、玄武岩，通过添加适当的辅助料，在池窑或是冲天炉里融化，用极大的压力加以强吹，然后骤冷形成纤维状态，或是把溶液放在多级回转转子中利用离心力转动形成纤维状态。当前建筑行业的岩棉板包括三维法岩棉板、摆锤法岩棉板及沉降法岩棉板。熔体配方酸度系数是最重要的纤维内在因素，如果酸度系数过低，纤维的强度便不能满足生产需求。岩棉是一种纤维保温材料，具有很强的吸水性，吸水过多会极大的增加导热系数。因此，应在一定程度上降低岩棉的吸水性。作为一种外墙保温材料，岩棉的制作流程较为严格，这样才能使制作出的岩棉应用于建筑外墙时能发挥较好的保温效果。
1.2泡沫玻璃
泡沫玻璃的主要原料包括非金属矿、粉煤灰、废玻璃等，加入一定的改性剂、助溶剂、稳泡剂及发泡剂后，进行粉碎和混合成为配合料，通过模具的使用及加热处理，最终制作成为内部气泡均匀的一种多空玻璃材料。20世纪40年代，法国第一次成功制作泡沫玻璃，这种泡沫玻璃将玻璃作为主要原料，将碳酸钙作为发泡剂，使用耐火模具加热发泡，最终制作成一种轻石状材料。泡沫玻璃的主要应用领域是工业保温隔热工程，在民用建筑保温领域的应用相对较少，而在高层民用建筑外墙保温领域中的应用份额更是少之又少，原因在于泡沫玻璃的生产成本十分高昂，会耗费建筑企业大量的建筑资金成本。目前，降低泡沫玻璃的制作成本、提高成品率成为其应用于民用建筑外墙保温的重要问题。
2高层民用建筑外墙有机保温材料的种类与特点
2.1PF
PF指的是由酚醛树脂、不燃填料、固化剂、发泡剂、表面活性剂等组成的泡沫类塑料，与PU相比较，PF具有较高的氧指数，不属于易燃材料，拥有强大的耐火性，甚至能达到难燃B1级。将酚醛树脂应用于高层民用建筑外墙中，能在高达130℃的环境下长时间运行，而且能承受的瞬时温度为300℃。酚醛受到分子结构的影响，存有很多粉状物，亚甲基容易被氧化，致使酚醛泡沫材料具有粉化度高、脆性大等特点，基于这些特点，不少专家学者对酚醛泡沫增韧进行了研究，并找到了几种增韧途径。第一种途径是添加适量的外增韧剂，如短切玻璃纤维、热塑性树脂、橡胶弹性体改性剂等。第二种途径是用改性苯酚取代苯酚合成树脂，如腰果壳油、对苯二酚、对甲酚、邻甲酚等。第三种途径是化学增韧，使羟甲基与酚羟基进行充分的化学反应，然后与柔性链相接。三种增韧方法中第二种增韧效果最佳。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆研究表明，聚氨酯预聚体可以增强酚醛泡沫热性，改变耐高温性与泡孔的分布状况，酚醛树脂中聚氨酯用量为9%时，可以发挥最好的物理性能。另外，酚醛中加入聚氨酯会产生两类反应，一是多羟基化合物与异氰酸酯基团产生扩链、交联反应，二是羟甲基与异氰酸酯基团产生交联反映。这两类反应都可以有效改变酚醛树脂分子的结构，使泡沫制品的韧性提高，脆性降低。
2.2EPS
EPS指的是模塑聚苯乙烯泡沫，又称为膨胀聚苯板或是模塑聚苯板。EPS板将聚苯乙烯颗粒作为基本原料，经过预发泡加热后，利用模具制作出的泡沫塑料板材。泡沫中含有98%空气及2%的聚苯乙烯，主要可分为阻燃型与普通型两类。EPS板具有价格低廉、易于加工、吸水性弱、导热性小、质量轻、密度小等特点，在高层民用建筑外墙中得到了广泛应用。但是EPS板使用的温度不能高于75℃，遇火易燃、氧气指数低，于是不少专家学者进行了一系列的EPS阻燃研究工作。聚苯乙烯阻燃方式有很多，主要包括黏土阻燃、膨胀阻燃、无机阻燃、磷系阻燃、卤系阻燃、本体阻燃等方式，其中，本体阻燃指的是将卤、磷、氮族元素适当引入聚苯乙烯分子链上面，实现阻燃的目的，而另外几种阻燃方式为添加型阻燃。卤系阻燃是一种传统的阻燃方式，具有很高的阻燃效率，但是在燃烧过程中会出现大量的有毒气体和烟雾。随着城市化进程的加快，人们环保意识逐渐增强，相关部门也制定了一系列政策与法律法规明令禁止使用含卤阻燃剂，无卤阻燃成为未来阻燃剂发展的主要趋势。无机阻燃与膨胀阻燃的发展也较为迅速，研究表明，三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵在高温下能够共同形成一道保护层，对O2与热传递的扩散起到了一定的阻隔作用，实现了阻隔的目的，而且降低了可燃烟雾与气体的排放量，防止聚合物的燃烧与滴落。氢氧化镁与氢氧化铝作为重要的无机阻燃剂，和无机阻燃改性剂结合使用后可以获得更好的阻燃效果。
2.3 PU
PU指的是聚氨基甲酸酯，主要由多异氰酸酯和多元醇反应而制成，是重复NHCOO基团聚合物的统称。聚氨酯泡沫材料将多异氰酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇作为主要原料，加入一定剂量的稳定剂、催化剂、发泡剂，在特定的温度下混合均匀所制作的泡沫材料。在20世纪中叶，德国用多元醇和二异氰酸酯作为原料，将聚氨酯硬质泡沫研发成功。聚氨酯泡沫具有很强的隔音性、隔热性、防水性、耐油性及耐磨性，是当前最好的合成材料，被国际公认为理想的建筑外墙保温材料。在所有保温材料中，聚氨酯泡沫材料的热导率是最低的，于上世纪末开始逐渐应用于高层民用建筑，种类有浇注聚氨酯、喷涂聚氨酯、聚氨酯泡沫板等。没有受到阻燃处理的硬质PU泡沫氧指数只有不到1/5，而且燃烧时会释放大量一氧化碳等有毒气体，如果用于高层民用建筑外墙，那么在发生火灾时会给人们的逃生和灭火工作带来极大的阻碍。因此，不少专家学者对于PU阻燃效果进行了一系列研究，研究表明，季戊四醇和聚磷酸铵粉末构成的阻燃系统应用于硬质泡沫塑料的制作时，添加2：1的膨胀阻燃剂会使硬质泡沫的阻燃性能做好。将磷酸三苯酯及氢氧化铝当做PU泡沫塑料的复配阻燃剂时，两者比例为1：5时会达到硬质泡沫塑料氧气数的最大值。同时，研究还发现蒙脱土经过一定的化学改性，能够有效提升聚氨酯的抗燃烧性。
结束语
建筑保温技术是建筑节能技术的主要组成部分之一，外墙保温技术则是建筑保温技术的核心元素。我国通过多年来对外墙保温技术的应用与研究，获得了不错的成就。在高层民用建筑中采用适合的外墙保温材料，能够有效推动我国建筑节能的进程，实现建筑行业的又好又快发展。
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论文作者:高志松
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第18期
论文发表时间:2019/3/26
标签：保温材料论文; 阻燃论文; 外墙论文; 民用建筑论文; 泡沫论文; 聚氨酯论文; 建筑论文; 《建筑细部》2018年第18期论文;