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酚醛泡沫建筑防火保温工程的发展

2022-05-2010

中国是世界上建筑业发展最快的国家,全国到处都是建筑工地。据市场调查报告称,全球保温材料将以5%的速度增长,2009~2014年预计中国将占到全球保温的29%,目前中国是世界上保温材料需求最多的国家。

建筑应用保温材料可简单划分为有机型、无机型和复合型,我国近15年保温材料生产和应用获得高速发展,不少产品从单一化到多样化、功能化。材料合成技术、生产设备达到先进水平,使产品质量、防火等级普遍提高,已成为品种比较齐全的产业。

根据建筑构造特,点、节能率和安全防火等要求,各类建筑保温材料采用不同技术措施,在节能建筑保温系统中被广泛选择使用。

各类保温材料性能和应用各有利弊,单从保温材料防火性能比较,无机类轻体状保温材(浆)料,虽然有很好的防火性能(燃烧等级为A级),但因导热系数偏高,在达到同等保温效果前提下,无机保温材料应用厚度必然加大,必然增加建筑荷载。因此,无机类轻体状保温材料,如不在建筑保温的构造上采取措施,除在我国南方地区可使用外墙外保温外,而按北方地区现有65%建筑节能率和防火要求,无机类轻体浆保温材料,特别适用于北方地区不采暖楼梯间、分户间隔墙、地下室顶棚保温或个别外保温、热桥等部位修补、内外墙复合保温。

有机类保温材料具有容重小、导热系数低和施工方便等优点。聚苯乙烯泡沫(XPSEPS)板燃烧等级普遍为B2级(可燃),防火改性后可达到B1级(难燃)。但聚苯乙烯泡沫受热(>≥80℃)后,开始软化、收缩,遇明火熔滴、形成空腔。

酚醛泡沫和聚氨酯硬泡同属有机质热固性保温材料,热固性保温材料的性能和应用方法都具有很多优,点,而且施工技术非常成熟。

聚氨酯硬泡燃烧后无熔滴现象,但燃烧等级多数为B2级,改性后可达到B1级(但其中氧指数很难达到30%),改性聚异氰脲酸酯(PIR)硬泡燃烧等级可达B1级。B1级聚氨酯硬泡、改性聚异氰脲酸酯一旦遇火表面炭化、无融熔滴落物,但产生有高毒浓烟。

众所周知,酚醛泡沫在具备有机类保温材料基本优点的同时,尤其具备无机类保温材料突出的防火性能,最普通的酚醛泡沫燃烧等级为B1级(其中氧指数达到40%,易达到45%),它在高温1300℃明火直接接触下,只在其表面产生炭化而无融熔滴落物,具有耐火焰穿透性能,烟雾极低、低毒。相对其他有机质能保温材料,能在建筑外保温施工过程中或工程验收后减少火灾事故发生,并能有效控制火焰蔓延。

在国内外墙外保温施工过程中或是在竣工后曾发生多起火灾事故,多因聚苯乙烯泡沫、聚氨酯硬泡引起,但没有一起是酚醛泡沫引起的。

为达到应用的更高建筑防火等级,常采用无机材料与酚醛保温板复合使用。酚醛泡沫与无机抹面材料,或与燃烧性能为A级的无机(保温)材料包裹(面层)复合后,燃烧等级可等效达到A级(不燃)。或通过其他防火保温构造设计后,更加体现其独特优势,使外保温系统的整体燃烧等级可等效达到A级(不燃),即在达到最好保温效果的同时,又具有使用范围广、施工方便和安全防火等特点。

酚醛树脂是德国化学家阿道夫··拜尔(Johann Friedrich Wilhelm Adolf von Baey er)(1835年一1917年)于1872年首次合成。1907年,比利时的美国化学家利奥·亨德里克·贝克兰(Leo Hendrik Baekeland.1863-1944年)改进了酚醛树脂的生产技术,将树脂实用化、工业化。l9l0年,他建立通用贝克莱特公司(General Bakelite),并用自己的名字赋予酚醛树脂商标名“Bakelite”,使之工业化生产。

酚醛树脂是一种合成塑料,本身具有耐高温性能好、粘结强度高、高残碳率、低烟低毒、抗化学性、热处理好等性能。合成时加入不同组分,可获得功能各异的改性酚醛树脂,如聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂、聚酰胺改性酚醛树脂、环氧改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂、硼改性酚醛树脂、二甲苯改性酚醛树脂、二苯醚甲醛树脂等,酚醛树脂已广泛应用于多个领域。

酚醛泡沫的研制技术早在1940年,德国利用其保温、防火、低烟等技术特点,首先将其应用在飞机上作为保温隔热层。在1970年前,几乎各国对酚醛泡沫研制和应用都没有太大进展,主要是经济原因和没能有效地利用酚醛泡沫的最大特点:耐温性、难燃性、低发烟性、耐火焰穿透性。之后,北美、西欧一些国家对其进行深入研究后,欧洲联邦德国、前苏联、美国,以及日本等国,将酚醛泡沫做为建筑隔热保温的主体材料。

20世纪80年代,英国(HP chemical)、美国(koppers)、德国(dynamite Nobel)、前苏联、日本和南韩等国,已经具有连续层压酚醛泡沫保温板材生产技术,其中前苏联还开发了现场喷涂酚醛泡沫的施工技术。

我国从90年代初开始,酚醛泡沫技术进入实质性研究。早期生产的酚醛泡沫存在酸性大(与金属、水泥基材料接触会有一定腐蚀性)、脆性过大(运输、应用不便)、残存甲醛味大(尤其生产中,或室内应用保温对人体健康有害)和闭孔率低(导热系数高)等普遍缺点,已逐步得到改善。特别是近几年,我国建筑业的节能率和建筑保温防火等级逐渐提高,各企业、研究部门加大了对酚醛泡沫技术的科研力度,使酚醛树脂生产质量稳定,在合成泡沫技术和应用技术上不断改性与改进。

好为尔通过借鉴国外先进技术,经工程技术人员积极努力,结合国情,围绕酚醛泡沫在建筑保温系统的材料合成和工程应用研究方向都取得突破性进展,从各方面改性研究彻底解决传统酚醛泡沫的酸、脆、粉缺陷与不足,在连续化生产线上,制造出高质量酚醛保温板,且性能分别符合国家和省级地方性能的要求。如:通过对酚醛树脂及发泡技术调整后,酚醛保温板达到有机酸的低酸性(几乎是化学中性),又使泡体弹性大大提高,可采用普通硅酸盐水泥基粘结砂浆粘贴达到规定强度;为使酚醛泡沫板在行业应用技术上达到普及,可在低酸性泡沫板的六面体通过喷、刷或浸进行专用护(界)面处理,不但封酸、提高酚醛保温板强度,同时在施工间歇(或等待保温层验收时)起到防晒、防雨、防老化等作用,而且经处理后的保温板与基层和抹面胶浆粘结极好,分别达到国家和省级地方标准要求。

为适应行业发展的要求,好为尔已成功研发出酚醛保温板专用耐酸的中性粘结胶(非水泥基)、专用单组分抹面胶浆(非水泥基),使酚醛泡沫板和墙体基层牢固粘结,以及在泡沫板表面薄抹面层后,不但耐久,而且可达到A级防火性能的要求,等等。

国内酚醛泡沫板的生产技术已完全成熟,达到自动连续化工业生产,各项技术性能指标达到国际同等水平或国际先进水平。

根据建筑节能率、防火安全提高和施工经验积累,酚醛泡沫成套系统的施工技术已向规范化发展,由于酚醛泡沫技术发展较快,也存在有的设计、施工单位对酚醛泡沫应用技术还不十分了解,有待尽快加强熟悉

酚醛泡沫在建筑业应用得到高度重视,中国工程建设协会标准、辽宁省、北京市、上海市、福建省等南方、北方地区,分别编制省级地方标准、规程(规范)与施工构造图集。国家《建筑防火设计规范》发布,使酚醛保温材料在建筑业应用市场逐渐扩大,更加广泛应用于公共、民用等节能建筑。

国家现行标准、规范和有关地方标准的发布,体现我国节能建筑保温、防火与时俱进的发展和节能建筑工程质量的提高,使酚醛泡沫在节能建筑业的施工、应用更加规范化,使设计、施工和验收有正确依据。

酚醛泡沫所构成施工的工法,适用于全国不同温度区域的各类新建、既有民用建筑和公共建筑。在我国寒冷地区、严寒地区和夏热冬冷地区大面积推广应用,已取得可喜的节能效果。

我国建筑的年竣工面积超过所有发达国家之和,在既有建筑中,超过95%以上是高耗能建筑,至少有三分之一既有建筑需要进行节能改造。从全国范围看,酚醛泡沫建筑保温已诞生很大的市场,同时相关酚醛泡沫产业链的生产企业也将迎来更好的发展良机。

酚醛泡沫从建筑防火安全、节能保温效果、施工技术、泡沫制品(工程)单价和使用寿命等全方位综合分析,相对具有很大优势,是未来很有发展的建筑保温材料,必然在节能建筑保温系统中继续扩大使用。


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