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酚醛泡沫应用于彩钢夹芯板的分析与探讨
www.xlc.cn 昕龙春XLC网 来源:《墙材革新与建筑节能》2010年第八期
彩钢夹芯板是由上下两层彩色涂层钢板作为面层，以既有刚度又可保温而强度比较低的材料，如硬质泡沫塑料、岩棉板等保温材料作为芯材，在专用的自动化生产线上复合而成的，具有承载能力的结构板材。因其构造特征，此种板也被称为“三明治”板。按照建筑物的使用部位和面板板型的不同，可分为屋面板、墙板、隔墙板和吊顶板等。
作为一种多功能新型建筑板材，彩钢夹芯板同时具有保温隔热出色、隔音、承载力强、色泽鲜艳、安装灵活、造价低、防水、抗震等特点，自20世纪80年代开始已广泛应用于大型工业厂房、钢结构厂房、活动房、洁净车间、建筑物加层、临时房屋、仓库、冷库、体育馆、超市以及需要保温隔热防火的场所。
彩钢夹芯板外形美观，色泽艳丽，整体效果好，它集承重，保温，防火，防水于一体，且无需二次装修，安装快捷方便，施工周期短，综合效益好，是一种用途广泛，极具潜力的高效建材。
彩钢夹芯板的良好性能不仅仅取决于面板及面板与芯材的最佳组合，更重要的是取决于芯材的材质。然而，目前彩钢夹芯板普遍使用的保温芯材或多或少都有一些弊端，大多无法同时满足高效防火保温、耐高温、环境友好性等特点；另一方面，该种产品的厂商越来越多，并且生产出来的产品大同小异，造成市场竞争十分激烈。因此，企业应采用一种新型替代保温芯材来赶上彩钢夹芯板领域不断更新发展的强劲势头，提高产品竞争优势，取得更大的经济效益。
1 彩钢夹芯板保温芯材种类及现状
彩钢夹芯板的保温、隔热、吸声等性能主要取决于它的芯材——绝热材料。这种材料不仅要保温性好，同时还需要有足够的强度和刚度，与彩钢板也要有很好的粘合力，只有这样，组合的复合板才能承受设计荷载，满足建筑功能要求。
彩钢夹芯板芯材材料按其产品的化学成分可分为两大类，即一类是有机化学泡沫材料，如聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料、三聚氨泡沫塑料等。另一类是无机纤维材料，如岩棉板、矿棉板、玻璃棉板等。
目前，国内彩钢夹芯板生产商使用的彩钢夹芯板保温层芯材最广泛的有聚苯乙烯夹芯板（EPS夹芯板）、硬质聚氨酯夹芯板（PU夹芯板）、岩棉夹芯板即RW夹芯板。但聚氨酯、聚苯乙烯等有机材料耐热温度低、遇火易燃烧、易产生毒气，成为火灾事故的主要因素之一。
近年来，建筑防火已得到人们的广泛重视，一些建筑物由于使用防火性能差的保温材料，火灾事件也是层出不穷。如2009年2月9日发生的央视新台址园区文化中心特大火灾事故，就是因为在建工程使用易燃材料及不合格保温板引发火灾造成巨大损失。因此，国家政府极其重视。2009年9月25日，由中华人民共和国公安部、住房和城乡建设部联合颁布的《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》里第一章第二条就有明文规定：“民用建筑外保温材料的燃烧性能宜为A级，且不应低于B2级”，同时第四章第十一条规定：“用于临时性居住建筑的金属夹芯复合板材，其芯材应采用不燃或难燃保温材料”。
然而，普遍采用的彩钢夹芯板保温芯材——聚氨酯泡沫本身不防火，燃烧后产生的大量浓烟里含有氰化氢，危害人体健康。而聚苯板除了不防火、用久后会收缩外保温性能也很差。聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫都易燃，不耐高温，严重影响建筑工程质量和防火安全，目前正受到消防部门的限制使用。岩棉、玻璃棉等无机矿物棉材料虽然能达到防火要求，但是对环境不友好（施工过程中漂浮的棉絮对人体有害）、容易滋生细菌、吸水率高、绝热效果较差，并且强度也不够好，使用寿命较短。
而新型的酚醛泡沫材料（PF），在阻燃、毒性方面具有非常优秀的性能，其市场前景广阔，经济潜力巨大，将逐步取代其他的泡沫材料。
2 酚醛泡沫介绍
酚醛泡沫保温材料常简称为酚醛泡沫。酚醛泡沫是以酚醛树脂和阻燃剂、抑烟剂、固化剂、发泡剂、及其它助剂等多种物质，经科学配方制成的闭孔型硬质泡沫塑料。酚醛泡沫具有导热系数低、容重轻、不燃、无毒、无烟、吸水率低于无机保温材料如玻璃棉、岩棉等。同时，机械强度大于其他泡沫塑料，且加工性好，施工方便，在建筑保温、墙体保温中具有无可争议的优势，是当前最新最好的泡沫保温材料，被誉为“保温之王”。
20世纪80年代，国外科学家开始对酚醛树脂及其制品进行研究，20世纪90年代以后，包括酚醛泡沫在内的酚醛复合材料得到很大发展。近些年来，由于高层建筑、交通运输、舰船、航空、空间技术等方面对合成泡沫塑料的热稳定性和耐燃性提出了严格要求，使得酚醛泡沫的应用得到了广泛关注和迅速发展。
3 酚醛泡沫作为彩钢夹芯板保温芯材的优势
酚醛泡沫作为一种新型安全的保温节能材料，性能及生产工艺均达到世界先进水平。总的来说，酚醛泡沫作为彩钢夹芯板保温芯材较其他的保温材料具有以下多种优异的特性。
3.1 优异的防火性能：聚氨酯和聚苯等有机保温材料，燃烧后，会产生浓烟和剧毒，容易造成人员死亡，同时也增加灭火难度。而酚醛泡沫遇火不燃，燃烧性能最高达A级，最高使用温度为180℃（允许瞬时250℃），100 mm厚的酚醛泡沫抗火焰能力可达 1 小时以上而不被穿透。在火焰的直接作用下具有结碳、无滴落物、无卷曲、无熔化现象，火焰燃烧后表面形成一层“石墨泡沫”层，有效地保护层内的泡沫结构。
3.2 优良的绝热性能：导热系数低（＜0.025W/m×K，为聚苯的2倍多，与聚氨酯相近），为保温、隔热的优良材料；
3.3 抗腐蚀抗老化：几乎能够耐所有无机酸、有机酸、有机溶剂的侵蚀。长期暴露于阳光下，无明显老化现象，因而具有较好的耐老化性；
3.4 密度小、重量轻：酚醛泡沫材料的密度为80㎏/m?以下，可达到50㎏/m?左右。可减轻建筑物的自重，降低建筑物的载荷，减少结构造价，且施工简便、快捷，可提高工效；
3.5 吸声性能：酚醛泡沫具有优良的吸声性能，开孔型的泡沫结构更有利于吸声；
3.6 环保：岩棉、玻璃棉对环境和人有伤害，聚氨酯、聚苯乙烯燃烧受热时会分解出氰化氢、一氧化碳等剧毒气体。而酚醛泡沫采用无氟发泡技术，无纤维，符合国家、国际的环保要求。
3.7 使用寿命：聚苯板、聚氨酯的使用寿命一般在10年左右，耐候性比较差，而酚醛泡沫不收缩不变形，使用寿命可高达30年，是不可多得的建筑保温材料。
酚醛泡沫这些独特的优势将对我国工业与民用建筑尤其是钢结构建筑的质量水平起到良好的促进作用，同时，也提高了我国隔热保温材料行业的竞争力。
保温性能对比表
材料名称 导热系数[W/(m.k)] 容重（kg/m?） 节能保温 最高工作温度
酚醛泡沫 0.02~0.036 40~80 极佳 180℃
聚氨酯 0.022~0.036 25~35 极佳 110℃
聚苯乙烯 0.033~0.045 25~50 一般 60℃
岩棉板 0.042~0.064 40~60 差 500℃
从表中可以看出，酚醛泡沫塑料具有跟聚氨酯一样优良的保温性能。32mm厚的酚醛泡沫的保温性能相当于30mm的聚氨酯、40mm的聚苯、800mm厚普通砖墙的保温效果。
燃烧性能比较表
项目 材料 使用温度范围（℃） 极限情况 氧指数（%） 垂直燃烧时间 烟密度等级
燃烧时间（s） 火焰高度（mm） 指标值 实测值
聚苯乙烯 +75~-80 70℃收缩 ≤30 ≤250 ≤75 60
聚氨酯 +130~-110 140℃软化 ≥32 ≤30 100 ≤75 39
聚乙烯 +65~-80 80℃收缩 ≥32 ≤30 68
酚醛泡沫 +180~-200 220℃变色 ≥52 —— 10 ≤75 1
从表中可以看出，酚醛泡沫塑料具有很好的燃烧性能。具有防止火焰扩散的能力，即绝热材料局部一旦产生火焰，火焰将不扩散而自行熄灭。
4 酚醛泡沫彩钢夹芯板的应用前景
国外对建筑材料的防火性能特别重视，防火规范也很健全。为了满足建筑防火要求，近几年，他们除采用硬质聚氨酯泡沫塑料、聚苯泡沫塑料、岩棉、玻璃棉作为金属复合板的芯材材料外，酚醛泡沫塑料的使用量也日渐增多。国外对酚醛泡沫金属复合板的应用性能做了大量的试验工作，特别是美国、德国、欧洲、日本、澳大利亚等工业发达国家应用很广泛，建筑为实现保温基本离不开此材料。据资料介绍，在美国酚醛泡沫占保温材料的比例是38%，在欧洲是30%。日本政府更是出台法规，将酚醛泡沫作为公共建筑的标准耐燃物。
由于聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫都易燃，不耐高温，在一些工业发达国家中正受到消防部门的限制使用，对防火要求严格的场所，政府部门已有明文规定只能用酚醛泡沫及其夹芯板。因而，酚醛泡沫彩钢夹芯板在有苛刻要求的环境条件下使用，有着良好的发展前景。
而近年来国内研发生产酚醛泡沫彩钢夹芯板的厂家也越来越多，以厦门高特高新材料有限公司为代表的一批生产商纷纷投入资金探索并推广酚醛泡沫彩钢夹芯板，取得不错的成绩。相信，在不久的将来，酚醛泡沫在彩钢夹芯板应用领域及其他建筑节能保温领域将得到越来越多人的认可。
5 结语
综上所述，酚醛泡沫材料作为一种新型的保温隔热材料，其各方面性能都大大优于其他材料。随着国家对建筑行业的安全要求越来越高，人们对环保越来越重视，酚醛泡沫在建筑保温领域的作用也将得到更大的发挥。同时，对于每年数千万吨消费量的彩钢夹芯板来说，酚醛泡沫应用在彩钢夹芯板上的推广将创造不可低估的经济效益。
【参考文献】
[1] 涂平涛. 建筑轻质板材[M]. 北京：中国建材工业出版社,2005；
[2] 中华人民共和国建设部. 民用建筑热工设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，1993；
[3] 建设部标准定额研究所. 建筑外墙外保温技术导则[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2005；
[4] 徐峰、张雪芹、华七三. 建筑保温隔热材料与应用[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2007
附件---
中国挤塑保温板行业前景与现状
www.xlc.cn 昕龙春网 来源:中国保温网
提要：XPS/挤塑式聚苯乙烯发泡硬质保温是以聚苯乙烯为原料加上其它原辅料及防火剂，通过加热混和同时注入发泡剂，然后挤压成型的硬质板发泡塑料板。化学名称是挤塑式聚苯乙烯板(简称XPS)。XPS板具有完美的闭孔蜂窝结构，这种结构让XPS板在吸水率、导热系数以及蒸气渗透系数等方面均低于其他类型板状保温材料
XPS/挤塑式聚苯乙烯发泡硬质保温是以聚苯乙烯为原料加上其它原辅料及防火剂，通过加热混和同时注入发泡剂，然后挤压成型的硬质板发泡塑料板。化学名称是挤塑式聚苯乙烯板(简称XPS)。XPS板具有完美的闭孔蜂窝结构，这种结构让XPS板在吸水率、导热系数以及蒸气渗透系数等方面均低于其他类型板状保温材料，因此具有高抗压、轻质、不透气、耐腐蚀、不降解等特点。XPS板在欧美国家是极为普通的保温热材料，特别适用于采用倒置式屋面保温隔热工艺(up-set down)的屋面保温隔热系统、冷动库、墙体内外的保温隔热、家庭装潢等方面。该产品适用于屋面隔热层无论隔热效果、施工简便性、总造价、使用寿命等都比传统的珍珠岩更具有优势，为新型环保节能材料，是目前建筑装饰行业的首选材料。
XPS/挤塑板的导热系数小于等于0.028w/mk，远远低于其他的保温材料，因此具有高热阻、低线性膨胀率的特点。普遍适于屋面保温隔热系统、冷冻库、墙体内外的保温隔热，效果无与伦比。
作为一种完美的保温隔热材料，吸水率为极其重要的技术指标。吸水率高会导致隔热性能变差。XPS板具有完整的闭孔式结构，板的正反两面都没有缝隙，使漏水、冷凝和水冻，解冻循环等情况所产生生的湿气无法渗透，因此能有效的阻止水分子的进入，所以不可能使板材发生老化，几乎与建筑物同寿命。
XPS/挤塑板在保温行业的发展状况
近几年来，挤塑成型的聚苯乙烯板在世界范围内得到广泛应用，这种新材料内部为闭孔结构，具有优异和持久不变的保温性能、极强的憎水阻止水蒸汽渗透的能力、相当高的抗压强度、加工容易、便于安装等特点，是目前世界上公认的适用于倒置屋面的理想保温材料。
挤塑聚苯乙烯的吸水率要比发泡聚苯乙烯要小10倍左右，且比泡沫玻璃还要低。试验还表明，该材料浸水之后仅在最初阶段能吸入少量水份，随后就不再吸水，这一性质使它具有极佳的保温性能且持久不变，这一特点对于倒置保温屋面至关重要。此外，挤塑聚苯乙烯的水蒸汽渗透性能要比发泡聚苯乙烯小2~4倍，因此，这种保温材料既能阻止雨水的浸入又能防止湿气渗透，从而避免了在材料内部因冷凝而积水，这是绝大多数保温材料望尘莫及的。
优异和持久不变的保温性能
根据美国与瑞典在常温下试验结果，挤塑聚苯乙烯的导热系数为0.0289W/m?K，这比发泡聚苯乙烯的保温性能要好25%。又据试验比较，挤塑聚苯乙烯板的保温性能在5年内仍能维持其使用180天时的保温性能的90~/o~95%之内，但聚胺酯经180天之后，因老化作用其保温性能丧失达30%。挤塑聚苯乙烯的使用温度在-54—74℃之间。又据1987-05-04德国专家C,ptze，H发表的“保温涂膜防水屋面内挤塑聚苯乙烯板的长期性能判断”一文中介绍的实测结果指出：“其导热系数增长极为缓慢，从干燥状态的0.028W/m?K经30年之后，其含水体积分数2.65%时为 0.030W/m?K，因此，可以说挤塑聚苯乙烯具有优异和持久不变的保温性能。a
较高的抗压强度
根据GB50207-94中的有关规定，考虑到施工及上人的需要，仅对隔热措施所采用的粘土砖及混凝土强度等级作了规定;而对泡沫塑料类板状保温材料只规定了质量要求，其抗压强度))0.1Mpa，表观密度在30-13()Kg/m3之间。显而易见，挤压聚苯乙烯的抗压强度在104~690Kpa之间，足以满足施工及上人的要求。综上所述，这种抗压强度较高、保温性能优异、具有极强的憎水抗湿气渗透性能，使挤塑板至少能有60年的使用寿命。特别是当作屋面保温材料，即使屋面中的其它材料需要翻修，这种保温材料仍可重复使用。
XPS/挤塑式聚苯乙烯发泡硬质保温板是在欧美国家建筑装潢业中广泛采用的隔热保温材料之一，1938年美国欧文斯科宁公司率先生产该产品，中国的台湾地区也是生产和使用较早的地区之一。二十世纪九十年代初开始进入中国大陆，主要以成品进口的方式在部分地区宣传推广和销售，由于当时生产厂家没有在大陆直接投资生产，产品的推广工作一直停滞不前。1996年，美国的欧文斯科宁公司开始在南京投资设厂直接在国内生产和销售该产品，并投巨资开辟大陆市场。 1998年在台湾的禹昌集团开始在其大陆分公司上海上福公司投资生产XPS板，产品的宣传和推广工作也开始加强。在随后的不到两年的时间里，欧文斯科宁和上海上福公司会同国家有关部委完成了对产品检验的相关技术指标的制定，并取得了国家有关部门的支持，产品的推广在国家的高层部门得支认可，同时产品也在国内的重大工程项目中陆续开始使用。
XPS在建筑节能领域里的现状
我国政府的能源方针是"开发和节约并重"，把节约放在首位。节约能源依然是中国能源工业的战略要点。1986年建设部颁布了《民用建筑节能设计标准》，其后又将标准的指标进一步提高。在实施建筑节能标准以前，我国历年建造住宅面积累积近80亿平方米。从2000年起，对采暖区热环境差或能耗大的原有建筑的节能改造工作已经开始。2005年重点城镇开始成片进行建筑热环境及节能改造。而XPS由于具有低导热系数、质轻、高强、防水、防渗、便于施工等优异性能，所以在节能住宅中极具吸引力。
“十五”期间，我们的住宅建设还会有一个巨大的发展。现在城市建筑的保有量大概是70多亿平米，其中住宅有40多亿平米，在未来十年城乡还要建57亿平米的住宅，其中城市27亿平米，农村30亿平米。在这个情况下，保温材料的发展要产业化。以前我们只搞了1.8亿平米的节能住宅，远远达不到节能的要求。新建住宅将从规划、设计、相关材料及设备的应用等方面采取节能措施，提高住宅质量，提倡使用新材料、新技术、新工艺、带动建筑材料工业的升级换代。所以要有更高水平的绝热材料及绝热技术，XPS挤塑保温板迎合这一发展趋势，所面对的将是一个潜力巨大的市场。
XPS/挤塑式聚苯乙烯保温板的性能与应用
www.xlc.cn 昕龙春XLC网 来源：互联网
XPS/挤塑式聚苯乙烯保温板是以聚苯乙烯为原料加上其它辅料及防火剂，通过加热混和同时注入催化剂，然后挤压成型的硬质发泡塑料板,化学名称是挤塑式聚苯乙烯板（简称XPS）。
XPS板具有完美的闭孔蜂窝结构，这种结构让XPS板在吸水率、导热系数以及蒸气渗透系数等方面均低于其他类型板状保温材料，因此具有绝佳的隔热性、绝低的透湿系数及高抗压、轻质、不透气、耐腐蚀、不降解等特点。特别适用于建筑物的隔热、防潮工程，是建筑业界最物美价廉之隔热材料。
XPS板在欧美国家是极为普通的保温隔热材料，特别适用于采用倒置式屋面保温隔热工艺的屋面保温隔热系统,冷库、墙体内外的保温隔热,家庭装潢等方面。该产品无论隔热效果、施工简便性、总造价、使用寿命等都比传统的珍珠岩及EPS板更具有优势，为新型环保节能材料，是目前建筑装饰行业的首选材料。
一、产品性能
XPS保温板是以聚苯乙烯为主要原料,采用高混炼挤塑成型方法制造的轻质板材。产品具有连续均匀的闭孔式蜂窝状结构，每个微孔间的互联壁有一致的厚度，特殊的分子结构使产品具有极佳的保温性能、出色的抗压性能、极低的吸水率、良好的隔音稳定性、超长的耐久性能、较好的尺寸稳定性及抗蠕变性能。产品性能稳定，同时质量轻、便于运输、可自由切割，是一种理想的建筑节能材料。
卓越的保温隔热性能 热工试验表明：20mm厚XPS板的保温效果与120mm厚的水泥珍珠岩或50mm厚的EPS发泡聚苯板或650mm厚的实芯粘土砖墙相当。
出色的抗压性能 XPS保温板的抗压强度有150KPa的各种等级,可以满足各种不同荷载要求。如：机场跑道、广场地面、屋面停车场、屋顶网球场、屋顶花园及平台、受长期荷载的冷库地面、高速公路及铁路路基等。
超长的耐久性能 在70%相对湿度下，XPS保温板优越于其他的保温材料。其保温性能随时间的变化很小，即使使用50年之久，仍能保持初始时的80%以上。
高抗水蒸气渗透能力 XPS保温板完美的闭孔式结构,使它的吸水率比EPS板要小10倍左右,蒸气渗透性能比EPS板小2-4倍;又能防止湿气渗透，避免了材料内部因冷凝而积水、因融冻而胀裂。
良好的隔音减噪性能 XPS保温板特有的隔音减噪性能，在宾馆、娱乐场所房间隔断上应用，可减少外界的干扰。在家庭装潢、工程装潢中尤显优势
万无一失的吸水性能 用于路面及路基之下，有效防止水渗透。尤其在北方能减少冰霜渗入及受冰霜影响的泥土结冻等情况的出现，控制地面冻胀的情况，有效阻隔地气湿气破坏等
同时，XPS保温板还具有质地轻、性能稳定、环保节能等诸多性能优势。
二、系统应用
建筑墙体保温、防潮 建筑物的大量热量是通过墙体散失的，XPS保温板不仅可以适用各种类型结构墙体的保温隔热，而且还可以增强墙体的耐用性，为墙体装饰提供平滑的表面，同时XPS保温板作为水泥质涂层的基料,并能隔绝水气、减少潮气。
冷库地面、墙体、顶面保温 冷库建筑由于内外环境温差大,水汽渗透压力严重,使应用于冷库建筑的保温材料面临着极为严峻的考验。XPS聚苯乙烯挤塑保温板卓越的抗水汽渗透和抗压性能,使它在冷库建设中的应用尤显优势,并能应用于各种部位,包括冷库地面、内外墙体、屋顶或吊顶等。
广场地面 XPS保温板良好的保温性能，可以改善广场地下空间的环境；它的倒置式防水系统能有效防止地下结构渗漏；与通常的保温材料相比，XPS保温板可以以更薄更轻的用料获得相对较强的抗压能力。
航空、交通基础设施 在严寒和相对潮湿的地区，因潮气而造成的地面冻涨，会导致机场跑道，公路，铁路地基变形，地下管道移位，甚至造成基础受损。放置XPS保温板在路面基础上下，不但可以有效地解决地面冻涨，降低整体造价，延长设施使用寿命，而且还可以增强设施的抗冲击力、减震能力，并能降低噪音。
建筑物屋面保温 1、倒置式屋面 与传统的保温层在防水层下面不同，在倒置式屋面结构中，是将XPS板置于防水层上,使防水层免受温差、紫外线和外力的破坏，从而有效地保护防水层，在提高保温效果的同时，可以延长防水层使用寿命。2、钢结构屋面 在钢结构屋面或墙体中使用XPS板，不仅令钢结构屋面持久耐用，而且可以避免冷桥发生。切实保证建筑物内部不结露、不滴水，并可以增强结构的牢固性和隔音减噪功能。
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