保温材料论文：酚醛泡沫作为外墙保温材料的应用

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1、保温材料论文：酚醛泡沫作为外墙保温材料的应用1引言近年来，由于建筑外墙保温材料燃烧引起的重大火灾事故不断发生，造成严重人员伤亡和财产损失。建筑易燃可燃外墙保温材料已成为一类新的火灾隐患。因此公安部消防局于2011年3月14日通知要求从严执行《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》（公通字[2009]46号）第二条规定，民用建筑外保温材料采用燃烧性能为a级的材料。根据公安部消防局的该通知要求，各建设单位及建筑设计单位都采取了相应的措施，但由于目前我国建筑外墙保温所用的材料主要有两类：一类是聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、发

2、泡橡胶等有机泡沫材料；另一类是岩棉、玻璃棉等无机材料。其中有机材料虽然保温性好，密度小，但是耐热差、易燃烧，而且在燃烧时释放大量热、产生大量有毒烟气，不仅会加速大火蔓延、而且容易造成人员伤亡。而无机材料虽然耐热、阻燃效果好，但存在粉尘和细小纤维，既污染空气又易滋生细菌，早已成为危害人们健康的隐患。因此目前所用的材料并没有一种能够完全满足节能、保温、防火、无污染的要求，给设计和施工造成了一定的混乱。因此，寻找一种既能绝热防火，又对人体健康影响很小的建筑保温材料，就成为解决外墙保温问题的关键。酚醛泡沫一般是采用甲阶酚醛树脂

3、经发泡、固化形成的一种材料，由于具有突出的难燃、低烟、低毒特性和优异的耐热性，成为外墙保温材料的选择之一。2酚醛泡沫的特点（1）保温性能酚醛泡沫的导热系数仅为0.02w/mk左右，密度最低仅为25kg/m3，具有优异的节能保温作用。相比传统的无机保温材料，如岩棉、玻璃棉等，其节能保温性能高约1倍；与目前常用的新型有机泡沫材料如聚氨酯、聚苯乙烯等相比也有一定的优势。因此人们公认其节能保温性能居于所有保温材料之首，被称为“保温之王”。表1为酚醛泡沫与其它保温材料的导热系数对比。（2）燃烧性能酚醛泡沫的难燃程度是目前广泛使用

4、的聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫所远远不及的。有实验将3种不同材料：酚醛泡沫、挤塑型聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫，分别切割成长100mm，宽100mm，厚25mm的试样放在火源上，经过30秒钟燃烧观察，挤塑型聚苯乙烯泡沫近火即熔化滴落并燃烧；聚氨酯泡沫燃烧时浓烟滚滚散发毒气；而酚醛泡沫的表面仅有小面积炭化薄层，既无火焰又无烟气发出。也有实验表明厚度仅为30mm的酚醛泡沫平板，可以经受1700℃火焰喷射10分钟，而表面略有炭化却烧不穿，既不着火也不散发浓烟和毒气。说明酚醛泡沫具有优异的不燃特性。表2为几种常见泡沫保温材料的氧指数对

5、比。从表中可以看出，在这些泡沫材料中，酚醛泡沫的氧指数最高，最难以燃烧。（3）热稳定性能有实验将酚醛泡沫、挤塑型聚苯乙烯泡沫和膨胀型聚苯乙烯泡沫分别切割成长150mm、宽100mm，厚25mm的试样放在烘箱内加热，观察其体积变化。3种泡沫从30℃开始升温到90℃体积基本保持不变；130分钟后升温到105℃，膨胀型聚苯乙烯泡沫体积收缩了8%，挤塑型聚苯乙烯泡沫的体积相反却扩大了15%；220分钟后升温到140℃，膨胀型聚苯乙烯泡沫体积收缩了50%，挤塑型聚苯乙烯泡沫体积收缩了70%。因此，在热性能方面，挤塑型聚苯乙烯泡沫

6、是最不稳定的。当火灾引起高温时，聚苯乙烯类保温材料因受热膨胀或缩小而导致墙面开裂脱落，暴露在外的聚苯乙烯泡沫被引燃，迅速传播蔓延，使现场极具危险性而难以扑救。而酚醛泡沫甚至加热到300℃以上也能保持体积不变，说明它的热稳定性很好。（4）安全性能酚醛泡沫是一种热固性塑料，分子中只有c、h、o元素，燃烧时不产生熔滴，不发生火势蔓延，烟雾少，co排出物少，不含其他有毒物，高温下脱水缩合时，也只是产生少量甲醛，对人体较为安全。3酚醛泡沫出现的问题及改进人们一提起酚醛泡沫，大多认为它有易粉化掉渣、脆性大和强度低等缺点，给墙体施工

7、和应用带来较大困难。随着近年来国内外研究机构、学校和企业的深入研究，通过对酚醛泡沫增韧改性、纤维增强和施工工艺方面的改进，酚醛泡沫原有的缺点正在或己经解决。针对酚醛泡沫自身的问题可以从以下几个环节入手加以解决：（1）酚醛泡沫的增韧改性一般认为酚醛树脂分子链上存在的大量刚性苯环结构，使其泡沫延伸率低、质脆、硬度大、泡沫韧性差、易粉化，从而大大限制了酚醛泡沫的应用，因此改善酚醛树脂的韧性，提高泡沫塑料的压缩强度是十分必要的。可以通过以下几种途径来实现：①在泡沫体系中加入增韧剂，通过物质共混或大分子互穿复合的方式达到增韧的目

8、的；②在泡沫体系中，甲阶酚醛树脂与增韧剂进行化学反应，形成柔韧性结构，达到体系增韧改性的目的；③用带有柔韧性链的物质改性苯酚合成树脂。这类改性研究工作目前已在各大高校及科研院所广泛展开。（2）复合材料增强用增强材料对酚醛泡沫进行复合增强也是提高其实用性的有效方法之一。美国南加州大学用玻璃纤维或芳纶纤维增强酚醛泡沫，其剥离强度提高7