酚醛泡沫塑料防火保温材料的性能和应用

【摘 要】建筑结构的防火和保温是结构设计需要考虑的重要环节，防火功能主要用于保障生命和财产的安全，而节约能源的主要措施之一是提高建筑结构的保温性能。酚醛泡沫塑料因具有良好的防火保温性能在目前的建筑结构中逐渐被大量采用，本文针对酚醛泡沫塑料的制备、加工成形和应用进行了研究和总结。分析了温度、发泡剂、固化剂、表面活性剂对发泡的影响，通过酚醛泡沫塑料与目前常用的四大类防火保温材料性能进行了对比，为建筑结构防火保温材料的合理选取和使用提供参考。

【关键词】建筑结构；酚醛泡沫塑料；防火；保温；应用

1 引言

酚醛保温板由酚醛泡沫制成，酚醛泡沫是一种新型不燃、防火低烟保温材料，它是由酚醛树脂加入发泡剂、固化剂及其它助剂制成的闭孔硬质泡沫塑料[1]。它最突出的特点是不燃、低烟、抗高温歧变。它克服了原有泡沫塑料型保温材料易燃、多烟、遇热变形的缺点，保留了原有泡沫塑料型保温材料质轻、施工方便等特点。目前，研究认为在现有的酚醛泡沫保温材料、水泥基泡沫保温板、石棉板、聚苯颗粒保温砂浆、聚氨酯等保温材料中，只有酚醛泡沫有较好的防火保温性能、更加适合实际应用[2-3]。与其他面层材料复合后的酚醛板，可用于建筑物的墙体和房屋屋面保温层。在外墙及屋顶安装上酚醛泡沫保温板后，房屋的隔热保温性能大大增强，比未加保温的建筑可节能60%以上[4]。

本文对酚醛泡沫塑料的发泡原理、制备方法、性能以及应用等方面进行了研究，通过酚醛泡沫塑料与目前常用的四大类防火保温材料性能进行了对比为建筑结构防火保温材料的合理选取和使用提供参考。

2 制备方法和性能

酚醛泡沫材料可分为线性酚醛树脂泡沫材料和甲阶酚醛树脂泡沫材料。线性酚醛树脂泡沫材料是由苯酚和甲醛在酸性条件下聚合，甲阶酚醛树脂泡沫材料由苯酚和甲醛在碱性条件下聚合成预聚体。聚合后还要经由发泡固化成型工艺形成泡沫材料。

发泡剂使用量的增大将使泡沫塑料的密度减小，可根据密度的要求加入合适的发泡剂，在选择时可以选用价廉且有利于保护环境的发泡剂品种。在确定发泡剂用量时还要考虑密度对抗压强度和导热系数的影响，抗压强度随着密度的增大而提高，导热系数随着密度的增大而增大。

固化剂是控制泡孔结构、大小和泡沫体孔隙率的重要因素，具有是泡孔稳定的作用。随着固化剂用量的增加，气泡和固化时间缩短。表面活性剂可以使得泡沫体更均匀、重现性好。研究表明当表面活性剂用量低于3%时，不能形成均匀的泡体，高于10%时会发生泡体陷落，生产时可取3-4%。

酚醛泡沫的导热系数在0.023 W/m.k左右。酚醛泡沫板表面强度低，不利于保证其粘结的可靠性。可以采用复合其他材料，或采用锚栓、挂网的方法解决。聚酚醛泡沫的特性：（1）高阻燃、低发烟。氧指数可达56%，烟密度小于5。1200℃不燃烧，遇火只碳化无滴落物。（2）绝缘性好，导热系数低。酚醛泡沫材料是由“密闭式小气泡”组成，能良好阻断温度形成的热对流现象。（3）耐候性稳定，耐热性较高。酚醛保温发泡材料使用温度为-60℃～150℃， 尺寸稳定，不吸水，抗老化，使用寿命长。无氟发泡，无毒无味，是绿色环保建材。发泡过程不使用氟氯碳化物，配比合理，反应完全，形成的化合物无残留毒物，无任何气味，耐酸耐碱，对于酸性碱性具有良好的抵抗性。

3 与其他保温材料对比

水泥基泡沫保温板具有良好的防火性能，是A级不燃无机保温材料。 保温性能稍差，根据其导热系数0.05～0.059W/m.k，黑龙江省地区外墙保温一般需120mm厚，每平方米造价约110元。这种保温板较酚醛板和苯板重，密度200～250kg/m3，荷载较大。水泥基泡沫保温板缺点是脆性大，边角容易损坏，尺寸规格小；吸水率较高，易收缩、开裂，保温系统易发生开裂、渗漏甚至脱落等质量通病，尤其在板缝处容易开裂，难于做到与建筑物同寿命。因其强度较低，脆性大，不宜用于屋面，不宜做面砖饰面，不适合做干挂幕墙的受力层。水泥基泡沫保温板生产情况和土建施工一样受室外温度的影响。

聚氨脂做为芯材，是B级有机保温材料，保温性能好。但在高温下会产生剧毒氰腈酸，人体吸入毫克量的氰腈酸会产生窒息死亡，且在高温燃烧中滴落，最终产生轰燃，产生大量的氰腈酸对周围环境产生极其恶劣的后果。当今建筑市场因火灾造成的人员伤亡多数是因为毒烟所致。酚醛树脂板在高温分解时产生大量的固型碳（碳化），微量的二氧化碳、苯、苯酚等低毒性物质，同时不滴落。

岩棉板质量轻，保温性能较好，是A级不燃无机保温材料。但强度较低，吸水率较高，易收缩、开裂，保温系统易发生开裂、渗漏甚至脱落等质量通病，难于做到与建筑物同寿命。

聚苯颗粒保温砂浆导热系数0.05～0.061W/m.k，是A级不燃无机保温材料，对基层平整度要求不高，抹灰成型，整体性能好，适用于异型墙面，但当使用厚度大于70mm时施工较困难，厚度不易控制，在寒冷地区不适用。

4 应用现状和前景

酚醛泡沫保温板不仅可以用于传统外墙外保温系统，也可以与饰面层复合制作保温装饰一体化板，还可以用于构筑传统EPS/XPS/PU外墙保温系统防火隔离带，用作幕墙内的防火保温隔热材料、防火门内隔热材料，以及低温或高温场合的防火保温隔热材料。酚醛泡沫保温板广泛用于隧道保温、民用、工业、石油、化工、国防军工、轮船船体、火车车厢、冷库等领域的保温隔热工程，适用于新建各类多层、中高层建筑节能施工及旧房的节能改造。

酚醛泡沫保温板内外墙保温施工方法一般采用由下至上从支撑部位开始，用聚合物粘裂砂浆，将酚醛保温板粘贴在墙面上粘接面积大于35%，首层要大于50%，外保护层较厚的，每平方米要4-6个。粘接后要停24小时在进行保护施工，再隔24小时可进行外施工面的施工。特别注意新生产的酚醛板一定要熟化21天后才能使用，防火隔离带按设计要求的间距采用粘贴结合方法进行不能低于30cm，非透明幕墙可粘贴在幕墙内面板上或者粘贴固定于墙面于幕墙面板之间形成的封闭层[5]。

近年来，我国重大火灾事故不断发生，分析火灾没有被很好控制且损失重大的主要原因，是使用的防火材料存在某些问题。因此，国家非常重视此方面相关法规的建立，并积极推广优良的防火保温材料。

5 结论

酚醛泡沫塑料防火保温材料在我国建筑市场上逐渐受到重视，并被推广应用，具有良好的适用前景。本文介绍到了酚醛泡沫塑料防火保温材料的制备、加工和应用。分析了温度、发泡剂、固化剂、表面活性剂对发泡的影响。介绍了酚醛泡沫塑料的施工方法，结论可为建筑结构防火保温材料的合理选取和使用提供参考。

参考文献：

[1]邓丽娟. 立方体酚醛泡沫塑料的发泡成型与应用. 广东建材， 2011， 3： 130-132

[2]刘新民， 郭庆杰， 曹长青， 等. 建筑用分权泡沫塑料制备与性能研究. 中国塑料， 2006， 20（8）： 47-50

[3]王富鑫. 酚醛泡沫塑料应用及制备. 热固性树脂. 2002， 17（7）： 36-38

[4]程珏， 梁明莉， 金关泰. 聚氨酯预聚物改性酚醛泡沫塑料脆性的研究. 塑料工业， 2004， 32（1）： 7-9

[5]钱伯章. 酚醛泡沫塑料新产品新应用. 国外塑料， 2011， 29（3）： 36-41