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当前位置:聚氨酯在建造节能保温资料中利用

聚氨酯在建造节能保温资料中利用
日期:2019-11-12 人气:759

上海市聚氨酯工业开展匆匆进核心总工程师 黄茂松研讨员

内容摘要:

本文阐述了建造节能在国度动力政策中的位置与作用。先容了PU硬泡保温资料利用于建造节能的长处以及跟 其它有机保温资料跟 无机保温资料优毛病比拟。先容了TVCC火灾灾情,剖析了其内因及其汲取的经验。探讨了PU硬泡跟 聚苯乙烯泡沫焚烧机理,从实践上说明了两种保温资料烧燃机理的没有同点,探讨了聚苯乙烯疾速焚烧的起因。先容了PU硬泡的防火机能尺度,提出了需树立防火保险机能测试法子根据。探讨了建造节能采纳无机保温资料将给国度带来宏大损失的效果。(文章起源环球聚氨酯网)

一、PU硬泡资料在外墙保温建造节能中利用远景

(一)建造节能是我国见异思迁的既定国策

在寰球金融危机影响下,我国公民经济是否坚持连续波动的高速开展,动力问题已成为一个凸起的矛盾,我国目前是世界上最大的建造市场,我国既有建造面积400亿m2,每年新增建造量20亿m2,而目前我国新建造中95%以上还是高能耗建造,建造能耗已经到达全社会能耗的27%。若没有采取节能办法,到2020年将有50%全国动力耗费在建造上。占有关部门统计,我国建造围护构造保温机能广泛较低,外墙跟 窗口的热导率系数为等同发达国度的3-4倍,外墙单位建造面积耗能要高出4-5倍,我国建造单位面积总热量为天气前提濒临的发达国度高出2-5倍。由此标明我国建造节能的潜能很大,依据建设部建造节能的总体目的:到2010年全国城镇新建建造完成节能50%,对于既有建造节能改革大城市实现25%,中等城市实现15%,小城市实现10%。到2020年北方跟 沿海经济发达地域新建造完成节能65%。由此标明建造节能已成为影响我国动力可连续开展策略决议的要害要素,也是我国速决的见异思迁的国策。

占有关材料报导,欧美等发达国度跟 建造保温资料中约有49%采纳PU资料,但在我国目前还没有到10%。EPS/XPS在欧州跟 美国建造节能保温资料中据有率<10%,在中国占80%。据国际板材制造商协会公布的资料表明,PU和PIR(聚异氰尿酸酯)板材在发达国家占建筑节能板材总消费量的73.8%,EPS/XPS只占20.6%。其中有机泡沫塑料板材达到了建筑节能材料消费量的94.4%。

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中国塑料加工协会PU专业委员会高档参谋孟扬教学作过粗略计算,依照中国的建造市场每年新增建造面积20亿m2,按65%节能尺度计算,年需PU保温资料为100万t/a。对于400亿m2建造能耗既有建造每年也以20亿m2节能改革计算,每年也需100万t/aPU保温资料。

由此可见我国的建造节能将给我国PU硬泡市场带来宏大市场空间。

(二)PU硬泡与其它保温资料优毛病比拟(文章起源环球聚氨酯网)

1、PU硬泡保温资料的主要长处

(1)保温机能优胜

导热系数可到达0.017-0.025w/m.k是目前有机跟 无机保温资料导热系收最低的一种资料。在到达同样隔热后果前提下,其使用的保温层厚度最小。计算标明:在到达同样隔热后果前提下,50毫米厚的PU硬泡,相称于80毫米厚的EPS/XPS;90毫米厚的矿物棉跟 760毫米厚的混凝土构造。

(2)力学机能精良

喷涂PU硬泡与基层墙体名义粘结稳固,能在较宽温度范畴跟 较高湿度前提下抵抗蒙受风力、自重及撞击等各种负载时,PU保温层与基层分歧发生起鼓而别离。尺寸波动性小于1%,延长率大于5%,存在必定的韧性,没有易发生开裂。现象耐冲击机能精良,与其它保温资料相比存在较强的抵御外力的才能。

强度是PU硬泡最首要的力学性指标,它的大小直接抉择着外墙饰面体系抗风压、抗冲击、抗应变才能,是评价外墙保温体系使用保险机能最首要、最直接的机能指标。

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(3)防水机能良好

PU硬泡呈闭孔构造,闭孔率高达95%以上,存在精良的防水、隔汽机能。能阻隔水及水蒸汽浸透,使墙体坚持一个良好的波动的绝热形态,这是目前其它保温资料很难完成的。

2、PU硬泡同EPS、XPS外保温资料相比存在以下长处:

(1)保温性:PU硬泡保温机能分明优于EPX、XPS。(2)密封性:EPS跟 XPS有缝有空腔构造,外界空气很容易通过缝隙,空腔畅通流畅,影响保温机能。(3)抗风揭性:PU硬泡在密度35kg/m3下,抗拉强度为0.3Mpa,完整能够蒙受高层建造外墙因为风的负压荷载才能。而EPS抗拉强度在干燥状况下,仅为0.1Mpa,浸水后的抗拉强度则更低,所以普通EPS没有能用于高层建造。(4)抗裂性:PU硬泡力学机能精良,尺寸变化率<1%,有一定韧性,故抗裂性好。而EPS、XPS一般要求存放40天后才能用于施工,而实际应用很难做到,因而EPS保温工程易出现裂缝,墙体透湿和返水现象。(5)防水性:PU硬泡闭孔率达95%,自结皮闭孔率100%。而EPS和XPS为空腔粘贴,水、结露水易透过裂缝及空腔渗入室内。(6)环保性:PU发泡剂可用无氟与半氟发泡,而XPS、EPS较难做到,大都采用氟利昂发泡,破坏臭氧层,造成污染大气层。(7)阻燃性:PU硬泡离火自熄碳化,EPS和XPS遇火高温下产生熔滴,易产生二次燃烧。

3、无机保温资料利用的毛病:

岩棉、玻璃棉跟 膨胀珍珠岩等无机保温资料具有以下毛病:(1)导热系数大(0.065~0.090w/m.k),保温机能差;(2)密度大:保温层厚度大,占地面积大;(3)资料力学机能差:资料自身呈松懈构造,成型板块时需用乳化沥青做粘合剂,抗撞击强度跟 受压强度等整膂力学机能均较差。(4)吸湿性大:此类保温资料在使用进程中易吸湿,以致导热系数大幅升高,保温机能变得更差。(5)环保机能差:此类资料含有大批有害物资,在施工跟 利用中对于人体有害。玻璃棉遇潮后开释有毒气体,一些发达国度已制止使用此类资料作保温资料。

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二、PU硬泡外墙保温资料防火保险机能解析

(一)海内近年来产生的两次火灾案例剖析

1、深圳龙岗区火灾案例

2008年9月20日深圳龙岗区文明俱乐部大厅里。演员扮演节目用烟火道具枪向天花板打烟火,火花点然天花板,点燃未经阻燃处置的PU资料,惹起火灾,烧伤59名,其中48名为烟雾吸入性伤害,由此在社会上对于PU资料发生了负面影响,本地公安部为此作出划定,一概没有准在本地使用PU泡沫作为室内装潢资料。

此次火灾基本起因,采纳的PU泡沫塑料,未经阻燃消烟处置,易起火,起火后发生大批浓烟,惹起职员伤亡。

2、中央电视台新址北配楼电视文明核心(简称TVCC)火灾案例

2009年2月9日晚TVCC产生大火,焚烧连续光阴6小时,过分而积达10万平方米,7人受伤,其中一名消防职员牺牲。TVCC共有30层,高159米,建造面积103648平方米。主体构造为钢筋混凝土构造,外破面装修资料南北侧为玻璃幕墙;东面破面为钛锌板幕墙,幕墙外层名义保温资料为XPS(聚苯乙烯挤塑板)内层表皮保温资料为防火棉,外层表皮防水资料为三元乙丙防水膜。初步查明火灾系违规燃放烟花爆仗引燃保温资料所致。火灾沿保温资料面上下摆布多个标的目的迅速蔓延到整个大楼。中央电视台2月13日通报专家组对于火灾现场进行勘探的初步成果,称这次火灾系新中国成破以来建造物焚烧最快的一例。

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TVCC火灾案例起因剖析:建造部幕墙门窗尺度化技术专家组组长龙文志教学,对于此次火灾起因、经验跟 对于策作了精辟剖析。龙教学观念概括如下:

(1)火灾的内因是采纳了防火机能差的XPS(聚苯乙烯挤塑板)复合板:该复合板材采纳由德国入口的2毫米厚钛锌板作屋架幕墙。采纳竖立锁边构造的铝镁锰合金板(板厚小于1毫米)作层面防水层。钛锌板熔点4180C摆布,燃放烟火的礼炮及礼花弹其焚烧温度高达17000C。焚烧的礼花一旦落在钛锌合金板上面,熔融的钛合金向下贱淌,引燃下层XPS保温资料,从而构成XPS大面积闷烧,使连结一同的钛锌板发生“烟囱”效应,进而火焰迅速蔓延跟 积聚,终极引发TVCC整体轰燃而发生轰爆效应。

(2)深刻汲取经验,避免此类案例重演:龙教学以为此次火灾燃放烟火只是外因,该建造幕墙及屋面的XPS保温资料造就了火灾隐患具有偶然性。龙文志教学特殊指出:“这次没有涌现火灾可能在今后另外大楼使用进程中也要涌现火灾,而那时的危害性要比如今严峻上百倍”。TVCC火灾案例要从中深刻汲取其经验,XPS资料因为温度超过800C发生熔滴,引发焚烧后极易诱发二次焚烧,且存在极快的火焰传插速度。由此,公共建造跟 超高层建造采纳此类保温资料必需慎之又慎。在美国有20多个州制止使用聚苯乙烯泡沫用于建造保温;在英国,18米以上建造没有容许使用EPS板薄抹灰外墙保温体系;在德国,22米以上建造没有充许使用EPS板绵力灰外墙保温系统。在欧洲许多夹心板材厂没有再出产防火机能差的EPS板,许多安全公司已制止给EPS板作保温建造安全。同样在韩国跟 澳洲等地的建造保温市场EPS跟 XPS泡沫也被制止使用。

(3)树立合乎中国国情的建造外墙屋面保温防火节能系统:近年来重大恶性建造火灾跟 外墙屋面火灾事变频频产生,没有能机械地套用国外一些法子。龙教学以为建造火灾跟 外墙防火要联合我国的实际情形动身,做到保险与节能,防火与保温并重。树立合乎中国国情的建造幕墙屋面保温防火节能系统。针对于中国新时代防火、消防工作规律,冲破制约外墙层面防火的要害技术,构成存在强制力的、迷信性的技术尺度跟 工程规范。

(二)PU硬泡外墙保温资料防火保险机能最新技术进展

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1、上海精洽科贸公司杨宗琨教学的重大科技结果

杨教学积20多年PU硬泡防火保险机能研讨教训,研制成氧指数高、火焰传布性小、烟雾小、毒性小、耐燃性好、抗火焰贯串力强的难燃PU硬泡。其中心技术是创造了经化学构造改性的无卤阻燃聚醚多元醇,即在易燃的氨基甲酸酯分子构造中,引入了耐高温、难燃、低发烟、低毒性的环状构造化合物(异氰脲酸脂环、哑唑烷酮、芬芳族环、碳化亚二胺构造)并取舍了进步前辈的无卤、膨胀性阻燃技术。研制成的板材经国度建造工程资料监视检修核心上海建材及构件品质监视站检测,氧指数为32.7,烟密度等级SDR为61,到达了B1难燃等级。该项结果需尽快推进实在现工业化跟 市场化。

2、南京四环研讨所朱吕民教学的重大科技结果:朱教学也研制成了一种无卤阻燃聚醚,并胜利地利用于PU软泡跟 硬泡,已完成工业化跟 市场化。

亨斯迈上海研发核心与山东一家公司结合研制成了环保型双面彩钢PU夹心板,到达B1等级。韩国一山上海有限公司也研制成了PU难燃PU硬泡,经四川消防所检测到达了B1级难燃等级。

3、江苏化工研讨所研制成了阻燃PU硬泡跟 松香油聚酯多元醇;南京康塑德公司已完成了芬芳族聚酯多元醇系列化;广州朗腾PU公司已研制了阻燃PU硬泡组合料。此外跨国公司HUMTSMAN、BASF、Bayer也有多个种类的阻燃级PU硬泡。

4、我国阻燃剂、抑烟剂已有绝后开展,为我国阻燃PU硬泡研发跟 出产基定了坚实根底。

5、中国科大、北京理工大、四川大学在高分子阻燃跟 火灾迷信研讨方面已获得了令人瞩目标结果。

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(三)对于PU硬泡保温资料防火保险机能的探讨

1、PU硬泡与聚苯乙烯泡沫焚烧机理剖析

(1)PU硬泡的焚烧机理

PU硬泡是一种交联热固性资料,焚烧机理以凝集相焚烧为主要节制区。其焚烧进程:点火→凝集相产生热分解反响→凝集相名义构成碳化层→凝集相热分解产物进入气相焚烧区→气相反响区实现焚烧反响开释大批热量。

PU硬泡焚烧机理特色是在凝集相名义构成一个碳化层,此碳化层可有效起到障碍燃气气相反响区热量跟 高温反响产物向固相的传送,对于热量传送起到屏蔽作用,从而起到下降火焰的传布速率。因而对于PU硬泡采取的阻燃办法,主要是下降凝集相分解反响速率,进步碳化层的致密性跟 厚度,以及采纳PIR(聚异氰尿酸酯构造)泡沫跟 化学或物理膨胀型阻燃剂以及存在阻燃分子构造的PU硬泡,均能起到进步名义碳化层的阻燃后果。

(2)聚苯乙烯(EPS/XPS)泡沫的焚烧机理

聚苯乙烯泡沫是一种热塑性资料,其焚烧机理主要以气相焚烧为主要节制区,无阻燃剂前提下,普通名义没有构成碳化层。其焚烧进程:点火→固相产生热分解反响→固相分解产物直接进入气相区→气相区实现焚烧反响开释大批热量。因为聚苯乙烯焚烧进程中焚烧名义无碳化层构造,所以聚苯乙烯热开释速率普通要比PU硬泡要大。聚苯乙烯焚烧的另一个特色就是,在焚烧进程中会发生熔滴,熔滴易扩展焚烧面,招致二次焚烧,这也是聚苯乙烯火焰传送速率快的一个首要起因。TVCC火灾实情,验证了聚苯乙烯具有疾速传送火焰速率的致命毛病。

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2、关于PU防火保险机能阻燃等级尺度

(1)GB8624-1997《建造资料焚烧机能分级法子》划定用氧指数(着火性)、垂直(程度)焚烧法(火焰传布性)跟 烟密度三项指标作为权衡资料的阻燃机能尺度。

依照GB8624-1977尺度,PU硬泡B1级阻燃指标是:1)氧指数大于32%。2)均匀焚烧光阴30秒,均匀焚烧高度小于250毫米。3)烟密度SDR<75。

(2)GB8624-2006尺度采纳焚烧热开释速率、焚烧热开释量、焚烧烟密度跟 焚烧产物毒性四项指标作为资料阻燃机能分级尺度。把建材焚烧机能分级为A1、A2、B、C、D、E、F共7级。其中A1、A2级PU硬泡难以到达,建材用PU主要分B、C、D三种级别。

GB8624-2006 B级跟 C级对于应于8624-1997 B1级

GB8624-2006 D级跟 C级对于应于8624-1997 B2级

新尺度申引入了SBI测试(建造资料或制品单体焚烧试验GB/T20264)。SBI测试跟 以往阻燃测试最大区别是没有再独自测试泡沫的阻燃才能,而是测试包含面层在内的整体焚烧与热开释速率。

(3)GB862-2006尺度中添加了焚烧产物毒性一项。GB8624-2006比欧美国度对于PU硬泡到达的尺度要高得多,欧美国度只需到达其中二项就能够了,而我国必需四个指标全体要到达尺度。这是依据中国国情动身必需制订严厉的防火机能尺度。

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3、关于保险防火机能的测试法子

PU硬泡保温资料保险防火机能测试法子应涵盖三个方面内容:

1)树立机能化、尺度化、迷信实验法子:主要建在国度级、省市级消防跟 品质研讨单位。主要义务:制订尺度、品质监视、产品等级断定跟 防火机能研讨。

2)树立真实火灾模仿实验法子:主要建在国度级研讨跟 高校单位,如国度级火灾重点试验室。主任义务:模仿资料的真实火灾下焚烧特性。与资料的防火保险机能树立相干关联,是断定防火保险机能的终裁手腕。

3)树立简易、易以推广的惯例测试法子:主要针对于大批产品出产单位使用。作为检修产品防火保险机能的惯例检测法子。

以上三种实验法子均需存在与资料真实火灾焚烧机能有较好的相干性。

4、关于PU硬泡毒性气体问题

目前海内对于PU硬泡发生一种误会,以为PU硬泡焚烧后一定发生大批毒性气体,由此提出此种资料没有能作为建造的内保平和外保温资料,这种见解带有必定的偏面性。PU泡沫焚烧产物毒性气体的成分没有是没有能够转变的,更没有是必然的,这主要取决于PU泡沫的构造,以及采取何种阻燃剂跟 抑烟剂,通过迷信的研讨法子,完整能够研制成焚烧产物烟密度小,毒性低的PU泡沫产品。

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在中国PU产业协会2008年第十四次年会上,日本三村成利作了“日本聚氨产业协会就火灾问题的对于策——有关PU泡沫的火灾保险”讲演,在讲演中日本PU产业协会体系地对于PU泡沫焚烧气体毒性组份组成及对于老鼠作了毒性实验。得出的论断是:PU泡沫焚烧产物毒性气体组成与木材焚烧产物相近。信任日本PU产业协会是以一种负责任的立场颁布其研讨成果。海内相干单位应当真看待此研讨论断,切勿等闲否定。

5、将建造节能有机保温资料一概拒之门外

据悉比来国度有关部门试图作出划定:公共建造跟 超高层建造一概没有准使用有机保温资料,倡导采纳无机保温资料。这种片面划定,值得国度动力部跟 建设部深思。此种划定一旦施行将会带来以下恶果:

(1)国度建造节能义务将付之东流:若建造节能采纳无机保温资料则无奈实现50%跟 65%节能目的。也无奈实现将来国度节能减排的艰难义务。将会造成对于国度经济跟 动力宏大损失。依据建造系统围护构造传热系数的要求,要完成节能率65%,墙传热系数必需到达0.4~0.6,要到达此要求,无机保温资料难以到达必然被淘汰。

(2)采纳无机保温资料是历史倒退:欧美经济发达国度建造节能资料开展历史是无机保温资料→聚苯乙烯有机保温资料→PU有机保温资料。正因为有机保温资料在建造节能等方面比无机资料存在综合上风,而被这些经济发达国度普遍采纳。若采取这种因噎废食作法,片面以为有机保温资料防火保险机能达没有到要求罗唆一概加以否决,这种做法是建造保温资料开展史上一种倒退。

(3)无机资料绝非理想取舍:无机保温资料除防火机能据有必定上风外,自身具有环保机能差,吸湿性大,占地面积大,自分量大跟 含有危害人体毒性等毛病。从综合机能跟 综合经济效益评估无机保温资料并非建造保温资料的理想取舍。

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三、多少点见地

1、我国宏大的建造节能市场是拉动我国将来PU开展的主要要素,也是国际跨国公司瞄准的重点目的市场。

建造节能是国度见异思迁的既定国策。也是国度完成节能减排的一项首要举动。是确保我国公民经济连续安稳增长,人民生涯程度一直进步,动力得到充足应用跟 维护地球环境的一项极为首要的政策。

2、PU硬泡存在优胜的保温机能、精良的力学机能跟 防水机能,是完成国度建造节能目的没有可短少的一种理想建造保温资料。国外发达国度甘多年在建造节能上胜利利用,充足标明PU硬泡作为建造节能保温资料,技术上是可行的,也是牢靠的。

3、PU硬泡作为外墙保温资料,必需做到节能与保险,保温与防火两者并重,两者缺一没有可。

PU硬泡用于建造保温资料,其防火保险机能在技术是能够到达的。海内PU硬泡保温资料今后尽力标的目的是:提供出产出合乎建造节能要求,防火保险机能达标,性价比精良的产品。并尽早完成产品工业化、市场化跟 系列化。

4、尽快树立合乎中国国情的建造外墙保温防火节能系统的评价措施。包含制定尺度(合乎迷信性、合感性、可操作性)树立测试法子(合乎客观性跟 可操作性),制定现场检测跟 监视治理措施等。

5、建造节能保温资料采纳无机保温资料,并将有机保温资料一概拒之门外的作法值得有关部门深思。此种作法没有合乎建造节能保温资料的迷信开展规律,极大地限度了有机保温资料的合理开展,严峻障碍了国度节能减排的国策施行,将对于国度动力、建造跟 经济造成宏大损失。

6、TVCC火灾案例有关专家已得出明确论断:TVCC火灾是建国以来建造物火焰传布速度最快的案例,其内因是采纳了存在疾速火焰传布速度的XPS有机保温资料。TVCC火灾应惹起国度相干部门深思。

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目前我国已有高层建造近10万幢,其中100米以上的超高层建造多少千幢,将来30年,估量我国新建高层建造近10万幢。在公用建造高层建造跟 超高层建造保温资料利用上,必需深刻汲取TVCC惨痛经验,避免相似恶性事变重演。

致谢:(1)上海市普陀区华校生教学为本文提供了可贵材料在此表现衷心感激!(2)屋宇与城乡建设部政策研讨核心黄荣对于本讲演给予了鼎力支撑,在此也表现衷心感激!

阐明:本讲演没有妥之外,敬请批驳指出。

 
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