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新型復合材料有望解決消防難題

發布:2017-06-20 點擊數:624

近年來,我國成為世界上建筑業發展最快的國家之一,預計2014年我國將占到全球保溫材料市場的29%,目前我國是世界上保溫材料需求最多的國家。
據中國復合材料學會科技發展與咨詢委員會委員趙鴻漢介紹,建筑用保溫材料大致可分為無機類和有機類。常用的無機類外墻外保溫材料有巖棉、珍珠巖、發泡水泥(混凝土)、泡沫玻璃和?;⒅榈?,雖然有很好的防火性能,但因導熱系數偏高,使用厚度必然加大,增加建筑負荷和建筑成本。有機類外墻保溫材料有聚苯乙烯泡沫(PS,分EPS、XPS二類)、聚氨酯泡沫(PU)和酚醛泡沫(PF)等,具有密度小、導熱系數低和施工方便等優點。EPS、XPS燃燒等級為B2 級(可燃),受熱80℃以上會出現融熔軟化、收縮滴落,著火后濃煙滾滾并產生毒氣。PU燃燒等級也是B2級,雖軟化溫度略高(110℃),也無熔滴現象,但著火后產生的煙毒氣體危害巨大。
上世紀80年代,國外科學家通過對酚醛樹脂及其制品進行研究,發現它們具有突出的難燃、無煙、無毒特性(簡稱FST特性),制成的酚醛泡沫的難燃程度比聚苯乙稀泡沫和聚氨酯泡沫要好。厚度僅30mm的PF平板經受1700℃火焰噴射10分鐘后,僅表面略有炭化卻燒不穿,既不著火也不散發濃煙和毒氣。
據了解,上世紀90年代以來,包括PF在內的酚醛復合材料得到很大發展,首先受到英、美等國家軍方重視,將其用于航空航天、國防軍工領域中。后來PF又被應用于船舶、車站、油井等防火要求嚴格的場所,并逐步推向醫院、體育設施和大樓住房等公共與民用建筑領域。PF由于導熱系數低,相比傳統的保溫材料如巖礦棉、玻璃棉和膨脹珍珠巖等,其節能保溫性能高約1倍。人們公認其節能保溫性能居于所有保溫材料之首,也有人稱其為“保溫之王”或第三代保溫材料。如膨脹珍珠巖保溫層厚度需60mm,而PF只需25mm就可達到同樣保溫效果。
近年來,我國重大火災事故不斷發生,分析著火的主要原因,與其使用易燃材料有很大關系。濟南大學酚醛技術中心開發、研制并生產的高效、常溫發泡酚醛樹脂及專用固化劑不需要加熱,即能在較低溫度(-5℃以上)下發泡與固化,泡沫生產成本低,操作工藝簡便,不僅能在工廠生產,而且可進行現場施工和野外作業,現已成為我國新一代的高效保溫材料。該保溫材料在國內首先實現現場野外保溫作業,已在兗礦集團、山東電力、濟南鋼廠、中原油田、華東石油管理局等單位的保溫工程中使用,取得了較好的經濟與社會效益。
在此基礎上,濟南大學酚醛技術中心采用先進的生產工藝技術,即用連續式生產工藝代替落后的間歇式生產工藝。2002年10月,PF泡沫復合板在國內率先實現了連續化生產,產品成功應用于中央空調通風系統,受到了暖通設計專家和商家的好評。2004年,酚醛樹脂生產技術和連續發泡復合技術通過了國家建筑材料新產品新技術鑒定。2005年,酚醛樹脂生產技術和連續發泡復合技術榮獲國家建筑材料科技進步二等獎。專家給予的評價是:酚醛樹脂生產技術和連續發泡復合技術達到國內領先水平、國際先進水平;產品符合企業和國家相關標準。用該產品制作的通風管道,具有絕熱耐用、質輕節能、美觀清潔、防火防水、簡便省工等特點,各項性能指標均符合行業及國家相關標準和規范要求。目前,該產品已應用于北京市地鐵改造、新建工程(地鐵5號線、10號線、奧運支線等)、水立方等體育場館,以及會展中心、商場超市、醫院、學校及老舊小區房屋改造等公共設施的暖通系統。
雖然我國目前生產的PF與國外相比,在工藝技術和施工應用上還存在一定差距,但在提高防火性能方面,國內已有3家企業研發的復合型PF板,經過國家防火建筑材料質量監督檢驗中心的檢測,其燃燒性能達到GB 8624A級。尤其值得關注的是,近年來我國有關科研單位和企業在酚醛樹脂改性和發泡技術方面已有了新的突破,其一是克服了PF粉化掉渣、脆性大和強度低的缺點;其二是PF的成本不斷降低,更接近PS;其三是產品的pH值接近中性,對金屬無腐蝕性。
在現有綜合實力下,外墻外保溫材料的效能很難兩全。是要兼顧建筑節能保溫,還是完全向消除消防隱患傾斜?在這場爭論中,到底哪種材料能在建筑外墻保溫系統中占據絕對優勢,目前還無法下結論。在中國絕熱節能材料協會常務副會長胡小媛看來,現有無機保溫材料研究重點應放在減少生產過程中能源的消耗、限制灰塵和纖維的排放、減少黏結劑的用量。有機保溫材料研究重點應放在找出更合適的發泡劑,改進材料的阻燃性能和降低材料的生產成本。

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