中國是世界上建筑業發展最快的國家,全國到處都是建筑工地。據市場調查報告稱,全球保溫材料將以5%的速度增長,2009~2014年預計中國將占到全球保溫的29%,目前中國是世界上保溫材料需求最多的國家。
建筑應用保溫材料可簡單劃分為有機型、無機型和復合型,我國近15年保溫材料生產和應用獲得高速發展,不少產品從單一化到多樣化、功能化。材料合成技術、生產設備達到先進水平,使產品質量、防火等級普遍提高,已成為品種比較齊全的產業。
根據建筑構造特,點、節能率和安全防火等要求,各類建筑保溫材料采用不同技術措施,在節能建筑保溫系統中被廣泛選擇使用。
各類保溫材料性能和應用各有利弊,單從保溫材料防火性能比較,無機類輕體狀保溫材(漿)料,雖然有很好的防火性能(燃燒等級為A級),但因導熱系數偏高,在達到同等保溫效果前提下,無機保溫材料應用厚度必然加大,必然增加建筑荷載。因此,無機類輕體狀保溫材料,如不在建筑保溫的構造上采取措施,除在我國南方地區可使用外墻外保溫外,而按北方地區現有65%建筑節能率和防火要求,無機類輕體漿保溫材料,特別適用于北方地區不采暖樓梯間、分戶間隔墻、地下室頂棚保溫或個別外保溫、熱橋等部位修補、內外墻復合保溫。
有機類保溫材料具有容重小、導熱系數低和施工方便等優點。聚苯乙烯泡沫(XPS、 EPS)板燃燒等級普遍為B2級(可燃),防火改性后可達到B1級(難燃)。但聚苯乙烯泡沫受熱(>≥80℃)后,開始軟化、收縮,遇明火熔滴、形成空腔。
酚醛泡沫和聚氨酯硬泡同屬有機質熱固性保溫材料,熱固性保溫材料的性能和應用方法都具有很多優,點,而且施工技術非常成熟。
聚氨酯硬泡燃燒后無熔滴現象,但燃燒等級多數為B2級,改性后可達到B1級(但其中氧指數很難達到30%),改性聚異氰脲酸酯(PIR)硬泡燃燒等級可達B1級。B1級聚氨酯硬泡、改性聚異氰脲酸酯一旦遇火表面炭化、無融熔滴落物,但產生有高毒濃煙。
眾所周知,酚醛泡沫在具備有機類保溫材料基本優點的同時,尤其具備無機類保溫材料突出的防火性能,最普通的酚醛泡沫燃燒等級為B1級(其中氧指數達到40%,易達到45%),它在高溫1300℃明火直接接觸下,只在其表面產生炭化而無融熔滴落物,具有耐火焰穿透性能,煙霧極低、低毒。相對其他有機質能保溫材料,能在建筑外保溫施工過程中或工程驗收后減少火災事故發生,并能有效控制火焰蔓延。
在國內外墻外保溫施工過程中或是在竣工后曾發生多起火災事故,多因聚苯乙烯泡沫、聚氨酯硬泡引起,但沒有一起是酚醛泡沫引起的。
為達到應用的更高建筑防火等級,常采用無機材料與酚醛保溫板復合使用。酚醛泡沫與無機抹面材料,或與燃燒性能為A級的無機(保溫)材料包裹(面層)復合后,燃燒等級可等效達到A級(不燃)。或通過其他防火保溫構造設計后,更加體現其獨特優勢,使外保溫系統的整體燃燒等級可等效達到A級(不燃),即在達到最好保溫效果的同時,又具有使用范圍廣、施工方便和安全防火等特點。
酚醛樹脂是德國化學家阿道夫·馮·拜爾(Johann Friedrich Wilhelm Adolf von Baey er)(1835年一1917年)于1872年首次合成。1907年,比利時的美國化學家利奧·亨德里克·貝克蘭(Leo Hendrik Baekeland.,1863年-1944年)改進了酚醛樹脂的生產技術,將樹脂實用化、工業化。l9l0年,他建立通用貝克萊特公司(General Bakelite),并用自己的名字賦予酚醛樹脂商標名“Bakelite”,使之工業化生產。
酚醛樹脂是一種合成塑料,本身具有耐高溫性能好、粘結強度高、高殘碳率、低煙低毒、抗化學性、熱處理好等性能。合成時加入不同組分,可獲得功能各異的改性酚醛樹脂,如聚乙烯醇縮醛改性酚醛樹脂、聚酰胺改性酚醛樹脂、環氧改性酚醛樹脂、有機硅改性酚醛樹脂、硼改性酚醛樹脂、二甲苯改性酚醛樹脂、二苯醚甲醛樹脂等,酚醛樹脂已廣泛應用于多個領域。
酚醛泡沫的研制技術早在1940年,德國利用其保溫、防火、低煙等技術特點,首先將其應用在飛機上作為保溫隔熱層。在1970年前,幾乎各國對酚醛泡沫研制和應用都沒有太大進展,主要是經濟原因和沒能有效地利用酚醛泡沫的最大特點:耐溫性、難燃性、低發煙性、耐火焰穿透性。之后,北美、西歐一些國家對其進行深入研究后,歐洲聯邦德國、前蘇聯、美國,以及日本等國,將酚醛泡沫做為建筑隔熱保溫的主體材料。
在20世紀80年代,英國(HP chemical)、美國(koppers)、德國(dynamite Nobel)、前蘇聯、日本和南韓等國,已經具有連續層壓酚醛泡沫保溫板材生產技術,其中前蘇聯還開發了現場噴涂酚醛泡沫的施工技術。
我國從90年代初開始,酚醛泡沫技術進入實質性研究。早期生產的酚醛泡沫存在酸性大(與金屬、水泥基材料接觸會有一定腐蝕性)、脆性過大(運輸、應用不便)、殘存甲醛味大(尤其生產中,或室內應用保溫對人體健康有害)和閉孔率低(導熱系數高)等普遍缺點,已逐步得到改善。特別是近幾年,我國建筑業的節能率和建筑保溫防火等級逐漸提高,各企業、研究部門加大了對酚醛泡沫技術的科研力度,使酚醛樹脂生產質量穩定,在合成泡沫技術和應用技術上不斷改性與改進。
好為爾通過借鑒國外先進技術,經工程技術人員積極努力,結合國情,圍繞酚醛泡沫在建筑保溫系統的材料合成和工程應用研究方向都取得突破性進展,從各方面改性研究徹底解決傳統酚醛泡沫的酸、脆、粉缺陷與不足,在連續化生產線上,制造出高質量酚醛保溫板,且性能分別符合國家和省級地方性能的要求。如:通過對酚醛樹脂及發泡技術調整后,酚醛保溫板達到有機酸的低酸性(幾乎是化學中性),又使泡體彈性大大提高,可采用普通硅酸鹽水泥基粘結砂漿粘貼達到規定強度;為使酚醛泡沫板在行業應用技術上達到普及,可在低酸性泡沫板的六面體通過噴、刷或浸進行專用護(界)面處理,不但封酸、提高酚醛保溫板強度,同時在施工間歇(或等待保溫層驗收時)起到防曬、防雨、防老化等作用,而且經處理后的保溫板與基層和抹面膠漿粘結極好,分別達到國家和省級地方標準要求。
為適應行業發展的要求,好為爾已成功研發出酚醛保溫板專用耐酸的中性粘結膠(非水泥基)、專用單組分抹面膠漿(非水泥基),使酚醛泡沫板和墻體基層牢固粘結,以及在泡沫板表面薄抹面層后,不但耐久,而且可達到A級防火性能的要求,等等。
國內酚醛泡沫板的生產技術已完全成熟,達到自動連續化工業生產,各項技術性能指標達到國際同等水平或國際先進水平。
根據建筑節能率、防火安全提高和施工經驗積累,酚醛泡沫成套系統的施工技術已向規范化發展,由于酚醛泡沫技術發展較快,也存在有的設計、施工單位對酚醛泡沫應用技術還不十分了解,有待盡快加強熟悉。
酚醛泡沫在建筑業應用得到高度重視,中國工程建設協會標準、遼寧省、北京市、上海市、福建省等南方、北方地區,分別編制省級地方標準、規程(規范)與施工構造圖集。國家《建筑防火設計規范》發布,使酚醛保溫材料在建筑業應用市場逐漸擴大,更加廣泛應用于公共、民用等節能建筑。
國家現行標準、規范和有關地方標準的發布,體現我國節能建筑保溫、防火與時俱進的發展和節能建筑工程質量的提高,使酚醛泡沫在節能建筑業的施工、應用更加規范化,使設計、施工和驗收有正確依據。
酚醛泡沫所構成施工的工法,適用于全國不同溫度區域的各類新建、既有民用建筑和公共建筑。在我國寒冷地區、嚴寒地區和夏熱冬冷地區大面積推廣應用,已取得可喜的節能效果。
我國建筑的年竣工面積超過所有發達國家之和,在既有建筑中,超過95%以上是高耗能建筑,至少有三分之一既有建筑需要進行節能改造。從全國范圍看,酚醛泡沫建筑保溫已誕生很大的市場,同時相關酚醛泡沫產業鏈的生產企業也將迎來更好的發展良機。
酚醛泡沫從建筑防火安全、節能保溫效果、施工技術、泡沫制品(工程)單價和使用壽命等全方位綜合分析,相對具有很大優勢,是未來很有發展的建筑保溫材料,必然在節能建筑保溫系統中繼續擴大使用。