泡沫聚合物保温材料的研究进展及其应用

从材料的结构上看，当材料的表观密度降低、孔隙率增大，材料内部的孔隙为大量封闭的微小孔时，材料的导热系数是比较小的。对于泡沫塑料制品，要满足保温绝热材料的要求其最佳的表观密度为16~40kg/m3。

由于孔隙的存在，材料在潮湿的环境下，不可避免地要吸水，而水的导热系数（0.5815W/m·K）比静止空气的导热系数（0.0233 W/m·K）要大很多，因此，当环境湿度增大时，材料的平衡含水率增大，材料的导热系数将会降低。所以作为保温绝热材料，材料自身的吸湿率要尽量低，如不可避免时，要对材料进行憎水处理或用防水材料包覆。 另外，保温绝热材料还必须能抵抗一定的冲击荷载，具有与使用环境相一致的机械强度。其粘结性能要好，还得有小的收缩率及与环境相适应的耐久性。 2.2 常用的保温绝热材料

能满足上述性能要求而用于建筑外保温的节能材料主要有：聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS及XPS）、岩（矿）棉板、玻璃棉毡以及超轻的聚苯颗粒保温料浆等。以上各种材料所具有一个共同的特点就是在材料内部都有大量的封闭孔，它们的表观密度都较小，这也是作为保温隔热材料所必备的。它们的性能对比见表1。

岩（矿）棉和玻璃棉有时统称为矿物棉，它们都属于无机材料。岩棉不燃烧，价格较低，在满足保温隔热性能的同时还能够具有一定的隔声效果。但岩棉的质量优劣相差很大，保温性能好的密度低，其抗拉强度也低，耐久性比较差。

玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处，但其手感好于岩棉，可改善工人的劳动条件。但它的价格较岩棉为高。

聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主要原料，经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小，导热系数小，吸水率低，隔音性能好、机械强度高，而且尺寸精度高，结构均匀。因此在外墙保温中其占有率很高。

硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常优越的绝热性能，它的导热系数之低（0.025 W/(m2·K)）是其他材料所无法与之相比的。

同时其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水汽性能，由于不需要额外的绝缘防潮，简化了施工程序，降低工程造价。但因其价格较高、而且易燃，这就限制了它的使用。 聚苯颗粒保温料浆是由聚苯颗粒和保温胶粉料分别按配比包装组成。

常用保温绝热材料的主要性能

材料名称 表观密度（kg/m3） 最高使用温度（℃） 抗压强度（MPa） 导热系数[W/(m·K)] 吸水率（%）

岩棉保温板 80~150, -268~350 ,— ,0.047~0.052, — 玻璃棉毡 40~60, -120~400 ,— ,≤0.035, —

聚苯乙烯泡沫塑料板 16~30, -80~75 ,0.12~0.18, 0.033~0.044, ＜0.1 聚苯颗粒保温料浆 ≤220 ,-50~75, ≥0.01, ＜0.07

料采用预混干拌技术在工厂将水泥与高分子材料、引气剂等各种添加剂混均后包装，使用时按配比加水在搅拌机中搅拌成浆体后再加入聚苯颗粒，充分搅拌后形成塑性良好的膏状体，将其抹于墙体干燥后便形成保温性能优良的隔热层。此种材料施工方便，保温性能良好。其中聚苯颗粒可以采用工业品，也可以采用废旧聚苯保温板经机械破碎后的颗粒，这对于防制白色污染、保护环境十分有益的。但此种保温材料吸水率较其他材料为高，使用时必须加做抗裂防水层。抗裂防水保护层材料由抗裂水泥砂浆复合玻纤网组成，可长期有效控制防护层裂缝的产生。 3 结语

目前我国外墙保温技术发展很快，是节能工作的重点。外墙保温技术的发展与节能材料的革新是密不可分的，建筑节能必须以发展新型节能材料为前提，必须有足够的保温绝热材料做基础。节能材料的发展又必须与外墙保温技术相结合，才能真正发挥其作用。正是由于节能材料的不断革新，外墙保温技术的优越性才日益受到人们重视。所以在大力推广外墙保温技术的同时，要加强新型节能材料的开发和利用，从而真正地实现建筑节能。 参考文献

1. 胡小媛，许琳. 我国建筑绝热材料的应用现状及其前景. 保温材料与节能技术，2002，（6）：2~4

2. 刘洪涛等. 几种常见的外墙保温形式及材料. 建筑技术与应用，2001，（1）：39~40 3. 郭莹. 外墙内、外保温技术在建筑节能住宅中的作用. 建筑技术开发，2002，（2）：46~48

4. 齐文龙等. 聚苯板外墙保温技术的应用. 建材·建筑·装修，2000，（2）：33 5. 徐惠忠，周明. 绝热材料生产及应用. 北京：中国建材工业出版社，2001

猫咪爱睡觉 2008-07-03 13:01 检举

3 聚苯乙烯泡沫保温材料

聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)是一类使用由悬浮聚合聚苯乙烯树脂制成的含发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒为原料，采用模压发泡、挤出发泡和挤出发泡吹塑等方法制造的不同品种的泡沫塑料。这类聚苯乙烯泡沫塑料产量大、应用范围广。它具有密度范围宽、价格低、保温隔热性优良、吸水性小、水蒸气渗透性低、吸收冲击性好等优点，可制成建筑和冷库用保温隔热泡沫塑料板和泡沫塑科夹心复合板。目前，聚苯乙烯泡沫板及其复合材料由于价格低廉、绝热性能好而成为外墙绝热及饰面系统的首选绝热材料[8l。

真空聚苯乙烯泡沫材料是将气相泡沫抽真空并密封，真空泡体的热传导能力显著降低，潘晓萍等[9]对真空聚苯乙烯泡沫与传统聚苯乙烯发泡材料进行比较。研究表明：(1)真空聚苯乙烯泡沫用于制冷保温节能效果明显，并随使用的平均温度降低，保温节能效果更好。(2)聚苯乙烯是多孔状材料，应用于制冷保温时，随温度下降，孔内产生结冰现象，降低保温效果，抽真空后的聚苯乙烯泡沫孔内不存在水蒸气，就不会出现结冰现象。(3)用真空聚苯乙烯泡沫包装材料价格便宜，可大大提高经济效益。(4)真空聚苯乙烯保温材料的节能效果与真空度和钻孔的多少有关。提高真空度应在不影响材料强度的情况下，尽可能多加孔。 我国每年大量废弃的EPS，因其处理与降解困难而成为危害环境的白色污染，以废弃EPS为原料制备出的复合保温材料容重小，其保温隔热性、耐化学腐蚀性优良，且为闭孔憎水结构，不吸水，其韧性、耐水性、耐候性均优于膨胀珍珠岩，因此EPS的回用技术已经成为保温材料的发展热点之一。将废弃EPS加工成粒径(O．5～4)toni的颗粒作为轻骨料，配制的保温砂浆可有效克服珍珠岩保温砂浆吸水率大、抗裂性差的缺陷，且保温隔热性更好。EPS表面为憎水性，与硅酸盐无机胶凝材料不相容[10]。以EPS为轻骨料配制保温砂浆的关键技术之一，就是对EPS实施表面改性，使其由憎水性变为亲水性，使之能被新拌硅酸盐浆体所润湿，以增强EPS与胶凝材料的结合。彭家惠等[11]选择适宜的高分子粘结剂和偶联剂，配制低水灰比的聚合物硅酸盐胶凝材料，利用粘结剂和偶联剂的双重作用，实现复

合胶凝材料对EPS的表面包裹，使EPS表面由憎水性改变为亲水性，成功地解决了无机胶凝材料与EPS不润湿、混合料和易性差、粘结强度低的技术难题，为EPS保温砂浆的应用奠定了基础。麦守义等[12]将EPS破碎成具有粒径小于20mm的碎颗粒，然后与水泥和膨胀珍珠盐混合，可用作保温屋面。王武祥等[13]以废EPS为基料，添加水泥并加入适量的聚合物乳液、引发剂、塑化剂、增强纤维等材料，制成轻质混凝土，该混凝土具有良好的物理力学性能，还有极好的保温性能。

聚苯乙烯泡沫塑料作为保温材料也有与聚乙烯泡沫塑料相类似的防火性能较差和使用温度低的缺点。

4 酚醛泡沫塑料

多年来国内外的保温材料绝大部分是泡沫聚氨酯和泡沫聚苯乙烯，由于这两种产品的耐热和防火性差、性价比高，因此开发出性价比更低、防火和力学性能更好的酚醛泡沫塑料。酚醛泡沫塑料不需要添加特种外加剂就具有良好的防火性能，火灾时烟雾少，有毒气体极微，耐火焰穿透，使用温度可达150℃ ，炭化后其使用温度超过1000℃ ，可用于航天材料；其强度和吸湿性较高的弱点可以通过结构措施和添加各种填料来改善，前苏联和东欧的很多国家已经广泛采用酚醛泡沫塑料，特别是最近十几年，随着酚醛低温发泡技术的进步和成熟，酚醛泡沫塑料得到了飞速地发展，已逐渐取代泡沫聚氨酯和泡沫聚苯乙烯，成为硬质泡沫塑料中的佼佼者。英国、西欧和中东很多国家已经规定新建工程中优先采用酚醛泡沫保温材料[14]。

酚醛树脂与其它材料共混改性，可以制备出性能极其优良的复合保温材料。如以酚醛泡沫塑料为胶结剂，泡沫聚苯乙烯颗粒为填料，结合其它添加剂合成出具有力学性能好、难燃、工艺简单和成本低等优良特性的复合材料，它的耐久系数可达到0．82，使用年限可达20年 。如用聚氨脂预聚物改性酚醛泡沫可大大降低泡沫的粉化程度[16]，欧美日等国在这方面的研究应用已比较成熟。

目前，国内酚醛泡沫塑料的低温连续发泡生产技术已达到世界先进水平，国内已基本具备从树脂合成技术到低温连续发泡生产线以及各环节的生产技术。在空调行业正从管道安装、管道保温分步完成向一次完成安装过渡和国家建筑节能技术大力推广阶段，作为最重要的保温节能材料，中国有望缩短发达国家由使用聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨脂泡沫塑料到酚醛泡沫塑

料的过程或高起点直接采用酚醛泡沫塑料，预计不久的将来酚醛泡沫塑料将成为中国空调建筑行业中节能材料的发展重点。

5 其它泡沫聚合物保温材料 5．1 橡胶泡沫保温材料

以三元乙丙橡胶及丁腈橡胶泡沫保温材料为代表的橡胶泡沫保温材料具有比较好的柔韧性和断裂伸长率，现场施工比较方便。但其抗压强度较差，表面容易老化龟裂及燃烧产烟量大、毒性高、气味浓烈，限制了其使用领域，目前呈下降趋势。 5．2 橡塑类泡沫聚合物保温材料

橡胶或弹性体与塑料共混的橡塑泡沫保温材料，如：NBR／PVC、PE／EPDM等橡塑泡沫保温材料其各种性能得到互补和中和，使其综合性能得到一定改善，但并不十分明显，基本还以其基材性能为主，其使用主要决定于其基材的使用领域。

6 结论与展望

随着能源和制冷领域的发展，对高性能的保温材料的需求越来越迫切，保温材料沿着复合化、轻型化和低成本方向发展，使泡沫聚合物保温材料的应用领域不断拓宽。但是聚合物泡沫材料与无机保温材料相比，其耐热性、防火性等方面仍有比较大的差距；同时泡沫聚合物保温材料本身所带来的环境问题也是不容忽视的，性能与环境安全性的矛盾始终存在，尽管已经开发出各种绿色添加剂，但以环境和性能双赢的方式发展保温材料产业仍然任重而道远。