酚醛泡沫塑料在外墻外保溫中的應用

周光明

【摘要】外墻外保溫已成為引發(fā)建筑火災的一個重要因素，這個已經被一次又一次的火災證明了。隨著建筑節(jié)能的全面推進，建筑節(jié)能的防火問題也越來越嚴峻。論文介紹了酚醛泡沫保溫材料的特性以及 優(yōu)缺點，總結了酚醛泡沫材料在建筑外墻保溫工程的應用和施工方法。

【關鍵詞】酚醛泡沫塑料 外墻外保溫

我國建筑能耗約占全國總能耗的30%以上，預計到2020 年， 房屋在建造和使用過程中的能耗將占社會總能耗的40%。建筑節(jié)能是緩解我國能源緊缺矛盾、改善環(huán)保條件、減輕環(huán)境污染，促進經濟持續(xù)發(fā)展的一項直接的、廉價的系統(tǒng)工程，其中房屋隔熱是這一系統(tǒng)工程中的重要一環(huán)。

在建筑節(jié)能外墻外保溫構造中，除了對保溫材料的保溫效果有嚴格要求外，還對保溫材料的防火功能提出了更高的要求。20 世紀80 年代，國外科學家通過對酚醛樹脂及其制品進行研究，發(fā)現(xiàn)它們具有突出的難燃、無煙、無毒特性（Fireproof，Smokeless，Toxicity free，簡稱FST 特性）。用這種材料制成的酚醛泡沫（Phenolic Foam，簡稱PF）的難燃程度比聚苯乙稀泡沫（PS）和聚氨酯泡沫（PU）要好。厚僅25mm 的PF 平板經受1 700 ℃火焰噴射10 min 后，僅表面略有炭化卻燒不穿，即不著火也不散發(fā)濃煙和毒氣。

1酚醛泡沫塑料在外墻外保溫中的應用

聚氨酯和聚苯等有機保溫材料，燃燒后會產生濃煙和劇毒，容易造成人員死亡，同時也增加了滅火難度。而酚醛泡沫遇火不燃，燃燒性能最高達復合A 級， 最高使用溫度為180 ℃（允許瞬時250℃）。100 mm 厚的酚醛泡沫抗火焰能力可達1 h 以上而不被穿透。在火焰的直接作用下具有結碳、無滴落物、無卷曲、無熔化現(xiàn)象?；鹧嫒紵蟊砻嫘纬梢粚印笆谂菽睂?，可有效保護層內的泡沫結構。幾種防火材料的性能指標比較見表1

2.酚醛泡沫的特性以及優(yōu)點與缺點

2.1酚醛泡沫的特性

較傳統(tǒng)外墻外保溫材料，酚醛泡沫具有以下優(yōu)異的性能：

1）具有均勻的閉孔結構，導熱系數(shù)低，絕熱性能好，與聚氨酯相當，優(yōu)于聚苯乙烯泡沫；

2）在火焰的直接作用下具有結碳、無滴落物、無卷曲、無熔化現(xiàn)象， 火焰燃燒后表面形成一層“石墨泡沫”層， 有效地保護層內的泡沫結構，抗火焰穿透時間可達1 h；

3）適用的溫度范圍大，可在140～160℃下長期使用，優(yōu)于聚苯乙烯泡沫（80℃）和聚氨酯泡沫（110℃）；

4）酚醛分子中只含有碳、氫、氧原子，受

到高溫分解時，除了產生少量CO氣體外，不會再產生其他有毒氣體，最大煙密度為5. 0%。25 mm厚的酚醛泡沫板在經受1500℃的火焰噴射10 min后，僅表面略有碳化卻燒不穿，既不會著火更不會散發(fā)濃煙和毒氣；

5）酚醛泡沫除了可能會被強堿腐蝕外，幾乎能夠耐所有無機酸、有機酸、有機溶劑的侵蝕。長期暴露于陽光下，無明顯老化現(xiàn)象，因而具有較好的耐老化性。

2.2酚醛泡沫的優(yōu)點與缺點

酚醛泡沫導熱系數(shù)僅為0.02W/mK 左右，防火性為不燃A級。酚醛樹脂泡沫具有熱導率低、力學性能好、尺寸穩(wěn)定性優(yōu)、吸水率低、耐熱性好、電絕緣性優(yōu)良、難燃等優(yōu)點，尤其適合于某些特殊場合作隔熱保溫材料或其他功能性材料。在阻燃、隔熱方面，酚醛樹脂可以長期在130℃下工作，瞬時工作溫度可達200℃～300℃，這與聚苯乙烯發(fā)泡材料的最高使用溫度70℃～80℃相比，具有極大的優(yōu)越性。同時，在耐熱方面也優(yōu)于聚氨酯發(fā)泡材料。

2.3酚醛泡沫的應用及施工方法

近幾年已經有一些公司開始在做這方面的嘗試，并且已經成功地將酚醛泡沫板應用于外墻保溫中，收到了理想的效果。通常采用的形式主要是類似聚苯板的濕貼做法，施工工藝也和聚苯板類似，即基層墻面清理找平→彈控制線→粘貼酚醛泡沫板→抹第一層聚合物砂漿→鋪貼玻璃纖維網格布→抹第二層玻璃纖維網格布→飾面層。廈門高特高新材料有限公司因此開發(fā)出了一種GW型復合保溫板。GW 型復合保溫板主要結構為采用醛泡沫為芯材，表面復合一層聚合物砂漿以及玻璃纖維網格布。聚合物砂漿及網格布在酚醛泡沫表面的復合過程在工廠一次預制成型。

3.酚醛泡沫在建筑外墻的防火問題

3.1酚醛泡沫在建筑外墻防火的意義

目前，酚醛泡沫建材作為封閉與控制火勢的建筑外墻優(yōu)秀保溫材料，已在國外廣泛投入使用。法國馬賽、里昂等城市建造的許多大型公寓，已將酚醛泡沫板安裝在外墻上，再涂上保護層以阻止大火燃燒蔓延。日本政府更是出臺法規(guī)，將酚醛泡沫作為公共建筑的標準耐燃物，換言之，耐燃燒性能低于酚醛泡沫的，不允許在公共建筑上使用。而在我國，雖然采用酚醛泡沫生產的保溫空調風管系統(tǒng)已經在“水立方”、北京地鐵等高檔公共建筑施工中得到運用，但因為尚未出臺采用酚醛泡沫作為建筑外墻保溫材料的規(guī)范，目前酚醛泡沫在我國民用建筑外墻施工中還鮮有運用。由此可見，把酚醛泡沫列為建筑外墻保溫推薦材料，作為外墻保溫材料的升級換代產品，是從根本上解決外墻保溫防火的方法。

3.2從技術角度建筑外墻保溫防火問題

在現(xiàn)有保溫隔熱材料的基礎上進行保溫系統(tǒng)構造技術改進。根據北京振利節(jié)能環(huán)?？萍脊煞萦邢薰炯爸袊ㄖ茖W研究院防火研究所的實驗研究表明，采用無空腔黏結或固定方式、增加防火隔斷（分倉或隔離帶）的構造、增加防火保護面層及面層的厚度都可讓外墻保溫系統(tǒng)的防火安全性得到提高。二是采用新型的節(jié)能與防火兼顧的保溫材料。濟南大學化學化工學院教授劉威（保溫材料專家）分析認為，從國內外已有的建筑保溫材料運用實踐來看，使用酚醛泡沫作為建筑外墻保溫材料，可以起到安全與節(jié)能“雙保險”效果。酚醛泡沫耐熱性好，25 毫米厚的酚醛泡沫平板經受1700℃的火焰噴射10分鐘后，僅表面略有炭化而不會被燒穿，可以有效防止火災發(fā)生和火勢蔓延。值得一提的是，在火災事故中，多數(shù)傷亡都是由于著火現(xiàn)場的濃煙和毒氣所致，但酚醛泡沫即使被高溫點燃，其在燃燒時也無滴落物、發(fā)煙量低，而且?guī)缀醪划a生一氧化碳等有毒氣體。酚醛泡沫保溫效果良好，導熱系數(shù)在0.022 到 0.3 之間。另外，酚醛泡沫有很好的透氣性，在建筑上透氣性十分重要，透氣性良好的材料使用在建筑上，不會產生氣霧和霜的現(xiàn)象。不過，要想大范圍推廣酚醛泡沫，需要盡快提高酚醛泡沫的技術含量和實現(xiàn)低成本生產。

結束語

隨著酚醛泡沫行業(yè)的不斷進步，以及建筑節(jié)能領域的發(fā)展，酚醛泡沫本身具有的特性決定了其將在建筑節(jié)能領域有很好的發(fā)展前景，酚醛泡沫的應用將會越來越廣。

參考文獻

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