外墻保溫隔熱材料酚醛泡沫發展動向

　　中國是世界上建筑業發展最快的國家之一，全球保溫材料將以每年5%的速度增長，到2014年預計我國將占到全球保溫材料市場的29%，當下我國是世界上保溫材料需求最多的國家。

　　建筑用保溫材料大致可分為無機類跟有機類。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)、泡沫玻璃跟玻化微珠等，雖然有非常好的防火性能，但因導熱系數偏高，運用厚度必定擴大，增加建筑負荷跟建筑成本。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)跟酚醛泡沫(PF)等，擁有密度小，導熱系數低跟施工方便等。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殺傷力更大，人們吸了一兩口氣體就會立即倒地身亡。酚醛泡沫(PF)燃燒等級為B1級(難燃)，厚僅30mm的PF平板經受1700℃火焰噴射10分鐘后，表面略有炭化卻燒不穿，既不著火也不散發濃煙跟毒氣。

　　酚醛泡沫的生產跟應用

　　酚醛泡沫(PF)是以酚醛樹脂為主要原料，跟發泡劑、表面活性劑跟別的添加劑混合后，通過加入固化劑高速攪拌，充足混合好的漿料澆注在模具內或連續生產流水線上，控制在某恒定溫度時，使發生交聯、發泡、固化而成的硬質酚醛樹脂泡沫塑料，簡稱酚醛泡沫(PF)。

　　20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，發現它們擁有突出的防火、無煙、無毒 (Fireproof, Smokeless, Toxicity free, 簡稱FST)特性跟耐熱性。制作成的酚醛泡沫(Phenolic Foam 簡稱 PF)密度特輕(0.03~0.08)，擁有優異的節能保溫跟隔音作用，特殊是PF的耐燒蝕性(ablative resistance)，使它在火箭導彈作為耐燒蝕材料而大顯身手。

　　酚醛泡沫復合材料

　　隱身是現代戰機要求的一項尖端技術，現代隱身技術主要有材料隱身、涂層隱身、等離子體隱身、結構細節設計隱身等手段。無人機結構多為復合材料泡沫或蜂窩夾層結構，結合結構細節設計以解決無人機復合材料隱身技術。酚醛泡沫是制造無人機用復合材料之一。

　　酚醛泡沫原本是一種應使用于航天航空的尖端材料，飛機航行在一萬多米高空時，艙外溫度低到攝氏零下五十多度，而艙內卻溫暖如春，旅客既舒適又安全。酚醛泡沫既然在氣候條件如此惡劣的環境中安然無恙，為何不能使用于建筑領域中?后來國外就將它逐漸推向醫院、體育設施跟大樓住房等公共跟民用建筑領域。將酚醛泡沫應使用于建筑墻體上可認為是科學技術上的一大進步。

　　20世紀90年代以來，包括PF在內的酚醛復合材料得到非常大發展，首先受到英、美等國家軍方重視，將其使用于航天航空、國防軍工領域，后又被應使用于民用飛機、船舶、車站、油井等防火要求嚴格的場所，并逐步推向醫院、體育設施跟大樓住房等公共跟民用建筑領域。

　　2010年9月我國建科院建筑防火研究所邀請專家在北京振利高新技術有限公司進行酚醛泡沫鋁單板幕墻保溫系統窗口燃燒試驗，試驗結果表明酚醛泡沫復合板在幕墻結構中能夠滿足建立部46號文件防火A級要求。

　　PF保溫材料在墻體上的應用

　　在歐美等工業發達國家，對重要建筑跟高層建筑進行墻體保溫均有嚴格的防火要求。美國有20多個州已禁止運用PS作為墻體保溫材料;在英國，18米以上建筑不允許運用PS作為墻體保溫材料; 在德國， 22米以上建筑不允許運用PS作為墻體保溫材料。所以各國有關建立部門將目光轉向既節能又防火的PF使用于墻體保溫系統中。

　　英國金斯潘保溫材料公司：金斯潘公司是歐洲酚醛泡沫協會(European Phenolic Foam Association,簡稱EPFA)主要成員，是世界上最大的PF生產廠家之一。它的PF商標名Kooltherm, 根據用途不一樣分成10個牌號。常用牌號如下：K3是使用于地板保溫; K5 是一般傳統墻體保溫;K7是使用于屋面保溫;K10是天花板保溫;K12是使用于鋼框架或木框架結構外墻外保溫;K17是石膏板貼面使用于內保溫。

　　英國普瑪洛克制品公司：普瑪洛克制品公司是一家以生產酚醛及礦棉等外墻保溫板的知名廠家。普瑪洛克制造的酚醛泡沫保溫(Permarock phenolic insulation)板的尺寸為900~1200mm ×600mm，最厚不超過100mm。導熱系數為0.018W/m?K，防火性能達到BS476-7的class 0。這個公司經多年來的開發研究，按照英國標準制定并實施了一套完整成熟的施工應用技術體系規范，在90年代就成功地將酚醛泡沫保溫板應用在磚石或混凝土墻面上，并且無論新的或既有的建筑、高層或低層建筑都可應用。經過檢測試驗跟評審，有關建立部門在1997年2月授予了這個公司“普瑪洛克酚醛外墻保溫系統”應用許可證(證號041/97)。

　　美國西碧化學公司：西碧化學公司建設于1966年，多年來主要從事于酚醛樹脂、表面活性劑、催化劑及相關發泡設備的生產銷售跟研究開發。30多年來這個公司致力于開發名為Tripolymer的PF，1975年得到了美國能源部的支持跟認可，經過三年來的深入研究跟試驗，成功地將它推出市場。目前公司在美國國內已有8個生產廠，在英國、德國跟澳大利亞也建設了工廠。36年來已在新建或既有的民用跟商用建筑上共裝配了3.9億平方英尺的 Tripolymer。據稱在911事件中被毀的紐約世界貿易中心也曾用它作為墻體保溫材料。此外，在美國各地的沃爾瑪(Wal-Mart)大超市、萬豪 (Marriott)大酒店跟會議中心等知名建筑中都曾用過。值得一提的是在25年前使用于水泥砌塊中的Tripolymer至今仍無損壞現象。

　　近年來西碧公司又開發了一種直接將發泡漿料通過噴槍現場噴注到空心磚或中空水泥砌塊中的ZL技術，發泡漿料是改性酚醛樹脂共聚物跟固化劑的雙組份Tripolymer予聚體。

　　因為Tripolymer擁有最好的防火性跟隔音性，因此它已廣泛使用于學校、醫院跟民宅。通過美國標準<燃燒級別測試準則>(ASTM E-119)，證明沒有其它能現場噴注的有機泡沫可達到現場噴注Tripolymer優良防火性能。

　　美國泡沫技術公司：美國泡沫技術公司的Thermo-Cor是采納噴注或擠出成型PF保溫材料。這個產品的結構強度比一模一樣密度的普通PF泡沫更高，完全符合聯邦航空安全條例(FAR25.853)的各項技術指標，在222℃高溫下不分解。它的FST特性極好，所以，以這個產品為芯材制作成的復合材料可用在飛機、高速列車、船舶發動機罩等部位。Thermo-cor也適使用于醫院、樓房等防火要求嚴格的墻體保溫系統，這個產品pH值為6~6.5，接近中性，對金屬幾乎不存在腐蝕問題，尤其將它用在金屬屋面跟防火門更是合適。

　　這個公司也開發了一種常溫噴注ZL技術，A、B雙組份分別裝在大鐵桶內，A是樹脂助劑等組份;B是PSA等固化劑組份。通過專用計量噴槍將雙組份高速混合插進中空墻體砌塊中進行現場發泡，也可噴注在金屬屋面跟防火門內發泡。

　　美國愛默西奇爾公司：愛默西奇爾公司早年以生產玻璃鋼起家，后轉產飛機用蜂窩板材等高檔復合材料。因為航空工業需要，1993年又研發成功商品名為 Gillfoam 2019的PF,密度為4-20PCF(或320千克/m3)，產品符合FAR25.853的嚴格要求，能達到FST跟熱釋放量指標。其機械強度接近甚至超過PU跟聚氯乙烯(PVC)。以Gillfoam 2019填入Nomex蜂窩結構制作成的夾心板，其機械強度更高，熱穩定性最高可達232℃，隔熱隔音，是飛機內艙壁最理想用材，已應用在波音、麥道跟空中巴士飛機上。為了向建筑行業開發市場，這個公司又將紙蜂窩跟PF結合而成的夾心板應使用于防火門，快裝墻板。產品既保溫又隔音，既結實又安全。

　　日本旭化成建材公司：旭化成建材公司為了保護地球環境跟改善居住環境，多年來對PF保溫材料進行了深入研究開發。近年來這個公司推出了商標名為新曙光 (Neoma)的PF新產品。在生產經歷中，發泡劑采納碳氫化合物取代會破壞臭氧層的CFC、HCFC，從而保護了地球環境。新曙光PF保溫板已通過了日本、我國跟英國的防火等各項試驗，因為達到了日本標準<燃燒性>的技術指標(JIS D1201)，得到了日本不燃材料認定證書(證書號：NM-0315)，而且取得了日本經濟產業廳跟環境廳的節能跟環保大獎。

　　中國酚醛泡沫發展現狀跟將來

　　雖然中國當下生產的PF跟國外比較，在工藝技術跟施工應用上還存在一定差距，到當下為止，國內已建有全自動連續化生產流水線300條。據統計，本年 1~9月中國PF產量已達到51萬m3，跟上一年同期45萬m3比較，增長率高達20%。在提升防火性能角度，國內已有三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GB8624 A級。這介紹了PF作為一種安全、綠色的新型節能建筑材料，其優點已經得到更多建立部門跟公安消防部門人士的認可。

　　值得關注的是，近年來中國有關科研單位跟企業在酚醛樹脂改性跟發泡技術已有了新的突破，其一是克服了PF粉化掉渣、脆性大跟強度低的缺點;其二是PF 的成本更接近PS;其三是產品的pH值接近中性，對金屬無腐蝕性。近年來PF經過專家嚴格評審，并經有關建筑建材業市場管理總站同意，有些廠家已經推出 PF板外墻外保溫系統關于設計、施工跟驗收等相關角度的應用圖集跟標準，而且已實現一千多萬平方米的外墻外保溫工程實例，為PF在墻體保溫市場的發展帶來了新的曙光。

　　節能的建筑首先它的前提是安全，離開安全，建筑也就失去了存在的意義。惟獨杜絕了可燃、易燃、風險的保溫材料在建筑墻體上運用，才能從源頭上遏制巨大火災事故的發生，PF作為墻體保溫材料，不失為減免火災跟降低火災危害的最有效辦法。