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酚醛泡沫保溫材料國內(nèi)外發(fā)展概況、發(fā)展趨勢及技術需求分析
來源:
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作者:sounrun
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發(fā)布時間: 2018-03-21
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酚醛泡沫保溫材料是在低熱條件下，在可發(fā)性酚醛樹脂中加入固化劑（酸）、表面活性劑（乳化劑）、發(fā)泡劑及其他填料后，經(jīng)澆注、發(fā)泡、層壓、修邊、切割及熟化等工序后制成的閉孔型熱固性硬質(zhì)泡沫塑料。以難燃、低煙、低毒、抗高溫歧變、絕熱隔熱、隔音、易成型加工等特點以及較好的耐久性被稱為“保溫之王”，是最理想的有機保溫材料。
1. 國內(nèi)外發(fā)展概況與技術對比
早在1940年，德國便已經(jīng)首次將酚醛泡沫作為保溫隔熱層應用在飛機上。1970年以后，北美、西歐等一些國家對酚醛泡沫進行深入研究后，原聯(lián)邦德國、前蘇聯(lián)、美國及日本等國首次將酚醛泡沫作為建筑隔熱保溫的主體材料。20世紀80年代，英國（HP chemical）、美國（koppers）、原聯(lián)邦德國（dynamite Noble）、前蘇聯(lián)、韓國及日本等國已具有酚醛泡沫保溫板材連續(xù)層壓生產(chǎn)技術，其中前蘇聯(lián)還開發(fā)了現(xiàn)場噴涂酚醛泡沫的施工技術。
美國泡沫技術公司（American Foam Technologies，Inc.）生產(chǎn)的Thermo-Cor型酚醛泡沫保溫材料pH為6.5（幾乎為中性），對金屬幾乎不存在腐蝕，尤其適用于建筑外墻保溫、金屬屋面保溫和防火門的保溫芯材。英國普瑪洛克制品公司生產(chǎn)的同類產(chǎn)品導熱系數(shù)低至0.016～0.018W/（m?K），保溫性能極好。德國可耐福集團公司生產(chǎn)的酚醛泡沫墻體保溫板產(chǎn)品的抗拉強度達到0.15MPa，尤其適用于外墻內(nèi)保溫和隔墻。英國金斯潘保溫材料公司（Kingspan Insulation Ltd）是世界上最大的酚醛泡沫保溫材料生產(chǎn)廠家，該公司根據(jù)產(chǎn)品用途的不同，將酚醛泡沫保溫材料劃分為10個型號，其中K8系列產(chǎn)品應用于外墻保溫，該型號產(chǎn)品pH值接近于中性，密度為40kg/m3，導熱系數(shù)不高于0.020W/（m?K）。美國西碧化學公司（C.P.Chemical Company，Inc.）推出了Tripolymer型酚醛泡沫保溫產(chǎn)品，該產(chǎn)品韌性極好，已經(jīng)完全解決了產(chǎn)品粉化及易掉渣等問題。值得一提的是，日本旭化成建材公司近年來推出了商標名為“新曙光”的改性酚醛泡沫保溫產(chǎn)品，通過采用獨特的發(fā)泡技術和工藝配方，該型號產(chǎn)品閉孔率超過96%，吸水率極低，導熱系數(shù)接近于0.020W/（m?K），密度低于30kg/m3，生產(chǎn)成本顯著降低，而且泡沫表面細膩光滑。
國內(nèi)對酚醛泡沫的技術研究起步于20世紀90年代初，且初期多為開孔型泡沫產(chǎn)品，主要用作花卉泥。21世紀初，因國內(nèi)外墻保溫工程中保溫材料的燃燒而引發(fā)的火災事故呈逐年遞增的趨勢，人們開始研究閉孔型酚醛泡沫生產(chǎn)技術，并逐漸將其應用于建筑外墻保溫領域。由于國內(nèi)對酚醛泡沫的研究起步較晚，致使我國同類產(chǎn)品技術水平較國外發(fā)達國家相比存在一定的差距。國內(nèi)酚醛泡沫保溫材料的密度一般為50kg/m3，密度較高，產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高；酸性強（pH值約為2～4），影響產(chǎn)品施工使用過程中與粘結(jié)膠漿及抹面膠漿的粘結(jié)強度，嚴重降低了外墻保溫系統(tǒng)的耐候性及安全性；導熱系數(shù)約為0.026～0.034W/（m?K），保溫性能明顯低于國外同類產(chǎn)品；閉孔率普遍低于90%，從而造成產(chǎn)品吸水率偏高，影響外保溫系統(tǒng)的耐久性。此外，國內(nèi)同類產(chǎn)品還存在易粉化、韌性較差的缺陷。
2. 國內(nèi)外市場應用狀況
在國外，美國建設行業(yè)所用的保溫泡沫塑料中，酚醛保溫材料已占40%；日本政府出臺法規(guī)，將耐熱性能好、燃燒后發(fā)煙量低的酚醛泡沫作為公共建筑的標準耐燃物。法國、北歐建筑部門認為只有酚醛泡沫保溫材料有較好的防火性，普遍用于大型公寓；俄羅斯、東歐廣泛將酚醛泡沫保溫材料用在公共建筑中；英國、西歐、中東新建工程優(yōu)先采用酚醛泡沫保溫材料；北美、歐盟用于建筑節(jié)能和運輸工具的酚醛泡沫保溫材料年用量均已突破5萬噸以上。
在國內(nèi)，自一系列外墻保溫工程惡性火災發(fā)生以來，酚醛泡沫優(yōu)異的產(chǎn)品性能及施工性能逐漸被建筑行業(yè)所認可，酚醛泡沫的外墻保溫市場逐漸形成。據(jù)不完全統(tǒng)計，截止到2013年底，全國約3500萬平方米酚醛泡沫保溫板應用于各類外墻保溫工程。1000余萬平方米（1萬噸）酚醛鋁箔夾心板應用于中央空調(diào)暖通管道。
目前酚醛泡沫最大的消費市場是建筑保溫、中央空調(diào)系統(tǒng)的風管、水管保溫，約占總消費量的80%。而化工、制冷、船舶、運輸、冶金等適合酚醛泡沫使用的地方，因為規(guī)范、習慣、價格、競爭等原因，還沒有大面積推廣。
3.技術需求分析
酚醛樹脂是以酚類化合物和醛類化合物經(jīng)縮聚而制得的，由于其分子結(jié)構(gòu)具有易氧化的酚羥基和亞甲基，從而造了酚醛泡沫延伸率低、質(zhì)脆易粉化、硬度大、抗彎折性能較差等缺點，這極大地限制了酚醛泡沫保溫板在建筑領域的應用。另外，傳統(tǒng)的酚醛泡沫保溫材料在生產(chǎn)過程中采用酸做固化劑，發(fā)泡成型后的產(chǎn)品表面泡孔內(nèi)殘存著大量的酸，外墻保溫工程施工過程中，抹面膠漿和粘結(jié)膠漿中的堿性物質(zhì)會與殘存在保溫板泡孔內(nèi)部的酸發(fā)生化學反應，進而對整個外保溫系統(tǒng)的耐候性及安全性產(chǎn)生重大的影響。
為了從根本上解決酚醛泡沫保溫材料易粉化、脆性大、強度低和酸性較強的問題，提高產(chǎn)品綜合性能，縮小與國外的技術差距，滿足市場對綠色、安全、經(jīng)濟的防火保溫材料的迫切需要，進行高性能酚醛樹脂、酚醛泡沫物理和化學改性、高性能酚醛泡沫復合材料的研究勢在必行。
4.市場需求分析
近年來，我國外墻保溫工程的火災事故呈逐年多發(fā)的趨勢，給人們的生命和財產(chǎn)安全造成巨大損失。究其根源，均為易燃外墻保溫材料（模塑聚苯乙烯泡沫板、擠塑聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯泡沫板）惹的禍。為有效防止建筑外保溫系統(tǒng)火災事故的發(fā)生，2011年國務院發(fā)布了《國務院關于加強和改進消防工作的意見》（國發(fā)【2011】46號）文件規(guī)定“新建、改建、擴建工程的外保溫材料一律不得使用易燃材料，嚴格限制使用可燃材料。”2013年遼寧省發(fā)布地方標準D21/T2116-2013《建筑消防安全技術規(guī)范》，對于建筑高度小于等于100m的住宅建筑，規(guī)定其所用保溫材料的燃燒性能不低于B1級，當采用B1級保溫材料時，要采用熱固性材料并用不燃燒材料做防護層。同年，遼寧省住房和城鄉(xiāng)建設廳發(fā)布了《關于做好推廣應用酚醛保溫板工作的通知》（遼住建【2013】279號），文件規(guī)定“從2014年開始，新建建筑工程、既有建筑節(jié)能改造工程，原則上要優(yōu)先采用酚醛保溫板。”上述技術規(guī)范和文件的出臺，體現(xiàn)了我國各級政府部門順應民意，加強對建筑外墻保溫材料監(jiān)管的愿景與決心。
我國正處在快速城市化的發(fā)展過程中，平均每年新建建筑面積20億m2(外保溫占建筑面積的1/3，約6.7億m2)左右，相當于全世界每年新建建筑的40%。不但面臨著新增建筑必須采取高效節(jié)能措施的任務，既有的470億m2(外保溫占建筑面積的1/3，約156億m2)建筑也面臨著逐步進行節(jié)能改造的艱巨任務。建筑市場急需高效、阻燃、輕質(zhì)、安全、成本低廉的隔熱保溫材料。
酚醛泡沫作為一種綠色、安全、經(jīng)濟的防火保溫材料，具有廣闊的市場前景。
1. 國內(nèi)外發(fā)展概況與技術對比
早在1940年，德國便已經(jīng)首次將酚醛泡沫作為保溫隔熱層應用在飛機上。1970年以后，北美、西歐等一些國家對酚醛泡沫進行深入研究后，原聯(lián)邦德國、前蘇聯(lián)、美國及日本等國首次將酚醛泡沫作為建筑隔熱保溫的主體材料。20世紀80年代，英國（HP chemical）、美國（koppers）、原聯(lián)邦德國（dynamite Noble）、前蘇聯(lián)、韓國及日本等國已具有酚醛泡沫保溫板材連續(xù)層壓生產(chǎn)技術，其中前蘇聯(lián)還開發(fā)了現(xiàn)場噴涂酚醛泡沫的施工技術。
美國泡沫技術公司（American Foam Technologies，Inc.）生產(chǎn)的Thermo-Cor型酚醛泡沫保溫材料pH為6.5（幾乎為中性），對金屬幾乎不存在腐蝕，尤其適用于建筑外墻保溫、金屬屋面保溫和防火門的保溫芯材。英國普瑪洛克制品公司生產(chǎn)的同類產(chǎn)品導熱系數(shù)低至0.016～0.018W/（m?K），保溫性能極好。德國可耐福集團公司生產(chǎn)的酚醛泡沫墻體保溫板產(chǎn)品的抗拉強度達到0.15MPa，尤其適用于外墻內(nèi)保溫和隔墻。英國金斯潘保溫材料公司（Kingspan Insulation Ltd）是世界上最大的酚醛泡沫保溫材料生產(chǎn)廠家，該公司根據(jù)產(chǎn)品用途的不同，將酚醛泡沫保溫材料劃分為10個型號，其中K8系列產(chǎn)品應用于外墻保溫，該型號產(chǎn)品pH值接近于中性，密度為40kg/m3，導熱系數(shù)不高于0.020W/（m?K）。美國西碧化學公司（C.P.Chemical Company，Inc.）推出了Tripolymer型酚醛泡沫保溫產(chǎn)品，該產(chǎn)品韌性極好，已經(jīng)完全解決了產(chǎn)品粉化及易掉渣等問題。值得一提的是，日本旭化成建材公司近年來推出了商標名為“新曙光”的改性酚醛泡沫保溫產(chǎn)品，通過采用獨特的發(fā)泡技術和工藝配方，該型號產(chǎn)品閉孔率超過96%，吸水率極低，導熱系數(shù)接近于0.020W/（m?K），密度低于30kg/m3，生產(chǎn)成本顯著降低，而且泡沫表面細膩光滑。
國內(nèi)對酚醛泡沫的技術研究起步于20世紀90年代初，且初期多為開孔型泡沫產(chǎn)品，主要用作花卉泥。21世紀初，因國內(nèi)外墻保溫工程中保溫材料的燃燒而引發(fā)的火災事故呈逐年遞增的趨勢，人們開始研究閉孔型酚醛泡沫生產(chǎn)技術，并逐漸將其應用于建筑外墻保溫領域。由于國內(nèi)對酚醛泡沫的研究起步較晚，致使我國同類產(chǎn)品技術水平較國外發(fā)達國家相比存在一定的差距。國內(nèi)酚醛泡沫保溫材料的密度一般為50kg/m3，密度較高，產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高；酸性強（pH值約為2～4），影響產(chǎn)品施工使用過程中與粘結(jié)膠漿及抹面膠漿的粘結(jié)強度，嚴重降低了外墻保溫系統(tǒng)的耐候性及安全性；導熱系數(shù)約為0.026～0.034W/（m?K），保溫性能明顯低于國外同類產(chǎn)品；閉孔率普遍低于90%，從而造成產(chǎn)品吸水率偏高，影響外保溫系統(tǒng)的耐久性。此外，國內(nèi)同類產(chǎn)品還存在易粉化、韌性較差的缺陷。
2. 國內(nèi)外市場應用狀況
在國外，美國建設行業(yè)所用的保溫泡沫塑料中，酚醛保溫材料已占40%；日本政府出臺法規(guī)，將耐熱性能好、燃燒后發(fā)煙量低的酚醛泡沫作為公共建筑的標準耐燃物。法國、北歐建筑部門認為只有酚醛泡沫保溫材料有較好的防火性，普遍用于大型公寓；俄羅斯、東歐廣泛將酚醛泡沫保溫材料用在公共建筑中；英國、西歐、中東新建工程優(yōu)先采用酚醛泡沫保溫材料；北美、歐盟用于建筑節(jié)能和運輸工具的酚醛泡沫保溫材料年用量均已突破5萬噸以上。
在國內(nèi)，自一系列外墻保溫工程惡性火災發(fā)生以來，酚醛泡沫優(yōu)異的產(chǎn)品性能及施工性能逐漸被建筑行業(yè)所認可，酚醛泡沫的外墻保溫市場逐漸形成。據(jù)不完全統(tǒng)計，截止到2013年底，全國約3500萬平方米酚醛泡沫保溫板應用于各類外墻保溫工程。1000余萬平方米（1萬噸）酚醛鋁箔夾心板應用于中央空調(diào)暖通管道。
目前酚醛泡沫最大的消費市場是建筑保溫、中央空調(diào)系統(tǒng)的風管、水管保溫，約占總消費量的80%。而化工、制冷、船舶、運輸、冶金等適合酚醛泡沫使用的地方，因為規(guī)范、習慣、價格、競爭等原因，還沒有大面積推廣。
3.技術需求分析
酚醛樹脂是以酚類化合物和醛類化合物經(jīng)縮聚而制得的，由于其分子結(jié)構(gòu)具有易氧化的酚羥基和亞甲基，從而造了酚醛泡沫延伸率低、質(zhì)脆易粉化、硬度大、抗彎折性能較差等缺點，這極大地限制了酚醛泡沫保溫板在建筑領域的應用。另外，傳統(tǒng)的酚醛泡沫保溫材料在生產(chǎn)過程中采用酸做固化劑，發(fā)泡成型后的產(chǎn)品表面泡孔內(nèi)殘存著大量的酸，外墻保溫工程施工過程中，抹面膠漿和粘結(jié)膠漿中的堿性物質(zhì)會與殘存在保溫板泡孔內(nèi)部的酸發(fā)生化學反應，進而對整個外保溫系統(tǒng)的耐候性及安全性產(chǎn)生重大的影響。
為了從根本上解決酚醛泡沫保溫材料易粉化、脆性大、強度低和酸性較強的問題，提高產(chǎn)品綜合性能，縮小與國外的技術差距，滿足市場對綠色、安全、經(jīng)濟的防火保溫材料的迫切需要，進行高性能酚醛樹脂、酚醛泡沫物理和化學改性、高性能酚醛泡沫復合材料的研究勢在必行。
4.市場需求分析
近年來，我國外墻保溫工程的火災事故呈逐年多發(fā)的趨勢，給人們的生命和財產(chǎn)安全造成巨大損失。究其根源，均為易燃外墻保溫材料（模塑聚苯乙烯泡沫板、擠塑聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯泡沫板）惹的禍。為有效防止建筑外保溫系統(tǒng)火災事故的發(fā)生，2011年國務院發(fā)布了《國務院關于加強和改進消防工作的意見》（國發(fā)【2011】46號）文件規(guī)定“新建、改建、擴建工程的外保溫材料一律不得使用易燃材料，嚴格限制使用可燃材料。”2013年遼寧省發(fā)布地方標準D21/T2116-2013《建筑消防安全技術規(guī)范》，對于建筑高度小于等于100m的住宅建筑，規(guī)定其所用保溫材料的燃燒性能不低于B1級，當采用B1級保溫材料時，要采用熱固性材料并用不燃燒材料做防護層。同年，遼寧省住房和城鄉(xiāng)建設廳發(fā)布了《關于做好推廣應用酚醛保溫板工作的通知》（遼住建【2013】279號），文件規(guī)定“從2014年開始，新建建筑工程、既有建筑節(jié)能改造工程，原則上要優(yōu)先采用酚醛保溫板。”上述技術規(guī)范和文件的出臺，體現(xiàn)了我國各級政府部門順應民意，加強對建筑外墻保溫材料監(jiān)管的愿景與決心。
我國正處在快速城市化的發(fā)展過程中，平均每年新建建筑面積20億m2(外保溫占建筑面積的1/3，約6.7億m2)左右，相當于全世界每年新建建筑的40%。不但面臨著新增建筑必須采取高效節(jié)能措施的任務，既有的470億m2(外保溫占建筑面積的1/3，約156億m2)建筑也面臨著逐步進行節(jié)能改造的艱巨任務。建筑市場急需高效、阻燃、輕質(zhì)、安全、成本低廉的隔熱保溫材料。
酚醛泡沫作為一種綠色、安全、經(jīng)濟的防火保溫材料，具有廣闊的市場前景。