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改性酚醛保温板成为建筑保温主导材料

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               改性酚醛保温板成为建筑保温主导材料                         

辽 宁 省 酚 醛 保 温 板 工 程 实 验 室

  辽宁省锦州市好为尔保温材料有限公司 研发中心 

 

   摘  要: 本文简介酚醛保温在国外内成熟度,以及改性酚醛保温板发生脱落原因。通过实验现象对比结果证明,正确使用水泥胶凝材料和胶粉,是预防保温板脱落和抹面层开裂的根本措施之一。

  关键词: 改性酚醛保温板粘结剂、 改性酚醛保温板抹面胶浆、硫铝酸盐胶凝材料

    近年来,改性酚醛保温板在建筑外保温系统应用技术,在消防和建设系统等主管部门积极支持与鼓励下,历经短短几年时间已成为建筑保温必不可少的主体行业。改性酚醛保温板的技术性能和应用水平接近国外工业发达国家。

    在本文中,笔者针对有个别酚醛保温(裸)板施工有脱落的现象,结合我们研发和应用经验,做初浅介绍,愿与同行互相学习,继而促进酚醛保温材料行业更加健康有序发展。

 1  国外酚醛保温技术成熟,国技术相对没落后

 1.1 国外酚醛保温典型技术

 根据有关报道,在英美国、本和俄罗斯等工业发达国家,对重要建筑和高层建筑进行墙体保温均有严格的防火要求,各国有关建设部门早将既节能又防火的酚泡沫用于建筑保温
    英国普玛洛克制品公司生产酚醛泡沫防火性能达到英国标准BS476-7的一级按英国标准制定并实施一套完整成熟的施工应用技术规范,广泛在或既有高层或低层建筑应用。经过检测试验和评审,外保温系统在公用建筑或民用住宅施工后至少30年不会出现损坏事故已被颁发“酚醛外保温系统”应用许可证(证041/97)还有英国金斯潘等公司
  美国西碧化学公司建立于1966年,主要从事于酚醛树脂、表面活性剂、催化剂及相关发泡设备的生产销售和研究开发。

 近40年来,该公司致力于开发一种名为Tripolymer的PF,1975年得到了美国能源部的支持和认可,成功推向市场。如今,该公司在美国国内已有8个生产厂,在英国、德国和澳大利亚也建立了工厂。该公司开发发泡浆料通过现场喷注到空心砖或中空水泥砌块中的专利技术,由于Tripolymer具有很好的防火性和隔音性,所以它已广泛用于学校、医院和民宅。通过美国《燃烧级别测试准则》标准证明,没有其他能现场喷注的有机泡沫可达到Tripolymer优良的防火性能。
    又如日本旭化成建材公司多年来对酚醛泡沫(PF)保温材料进行深入研究开发。该公司商标名为新曙光(Neoma)的PF保温板,已通过了日本、中国和英国的防火等各项试验,由于达到了日本标准JISD1201有关<燃烧性>的技术指标,得到了日本不燃材料认定证书,并且获得了日本经济产业厅和环境厅的节能和环保大奖。该公司为了改善人们健康、舒适、安全的居住环境,正致力于让新曙光成为新世纪的新型高性能保温材料。 

    1.2  酚醛保温技术发展迅猛,施工技术有法可依

1.2.1 酚醛保温板技术改性

    国外酚醛泡沫研发、应用有几十年,国内墙体实质应用不到十年,但国内经过对酚醛保温板刻苦改性研发,充分利用热固性酚醛保温板固有防火保温特性,从理论到应用发展的程度,掌握了关键技术,应该说改性酚醛保温板实现跨越式突破发展。通过实践证明:改性酚醛保温板合成技术和建筑保温系统大面积具体应用,按《规程》规定施工,完全能达到预定效果。

    1 改性酚醛保温板主要性能特点

    1)改性酚醛保温板具有耐温、遇明火无滴落不收缩,耐酸碱、耐有机溶剂,遇火可在泡沫表面形成炭化硬层等特征热固性保温材料

    2)不添加任何阻燃剂情况下,氧指数稳定在38%以上,添无机阻燃剂可达50%以上

    3改性酚醛保温板遇火焰攻击,防火、不曼燃、不阴燃在泡体表面产生高积炭率(炭化层),有效保护泡沫内层结构。

4改性酚醛保温板中酚是自由基捕捉剂,能吸收聚合物燃烧时分解产生的自由基,阻止燃烧继续进行。这一特征使酚醛泡沫遇火焰攻击情况下,极难燃烧,酚醛分子结构中只有碳、氢和氧三种元素,高温分解时,除产生少量CO外不产生任何其他有毒气体。

改性酚醛保温板与硬泡聚氨酯同为热固性保温材料,但改性酚醛泡沫燃烧时烟密度极低,其最大烟密度为5.0%,高密度只有2.3%,而阻燃硬泡聚氨酯的最大烟密度为74%,两者相比酚醛泡沫优势明显,产生烟雾极低,减少人员窒息伤害

    5改性酚醛保温板技术性能指标超过国家或省地方标准,其中导热系数,稳定不变在0.023以下,在外墙外保温系统达到同等保温效果条件下,应用厚度,即节省改性酚醛保温板用量。

    6改性酚醛保温板从根本上彻底改变传统酚醛保温板酸、脆和粉的不良现象

    7改性酚醛保温板低酸、不脆、不粉,具有封酸耐碱、增韧特性,并与系统专用的其它材料相容性好不易出现工程质量缺陷。

8改性酚醛保温板具备轻质、低导热系数、防火性能优一切有机质保温材料,综合具备有机和无机保温材料的优点

9)改性酚醛保温板轻质、节能效果显著,而且防火性能,综合评定性价比高

10)改性酚醛保温板不含任何有毒添加剂,体现绿色环保。

    改性酚醛保温板生产特点

     1)产品生产形成系列化:有裸板、界面剂护面板、保温防火复合板、保温装饰一体化保温板,完全满足设计要求,均以大量应用。

2)产品生产实现连续规模工业化:除有国产制动连续化生产设备外,也引进多条国外(如意大利)连续化生产设备。

    改性酚醛保温板工业生产企业,仅在辽宁地区裸板生产线约有48条、北京地区约有12条不小于200m³/8h/条),且改性酚醛保温板生产原料供应充足。

3)产品质量控制标准化:投入生产线企业,不吝啬投入检测设备,检测设备齐全,完全能够做到原料和成品质量监控。

改性酚醛保温板应用特点

    1改性后的酚醛保温板已在寒冷地区和严寒地区建筑外墙外保温系统大量使用,应用结果表明,酚醛保温板的改性和采取必要的构造措施,完全可用于各类建筑保温系统。

2)从外保温防火现象分析,着火有多起其他有机质保温板,但没有改性酚醛保温板;

    3)各类型裸板、复合板和保温装饰施工技术成熟。

 1.2.2 改性酚醛泡沫施工技术有法可依

 1 标准、规程(规范)施工构造图集是在结合具体实际并广泛征求意见基础上,严密制定。

改性酚醛保温板在建筑业应用得到高度重视,中国工程建设协会标准、辽宁省、北京市、上海、新疆、福建省等,分别编制省级地方标准、规程(规范)与施工构造图集,使酚醛保温材料在建筑业应用市场逐渐扩大,更加广泛应用于在公共、民用等节能建筑。

 2 国家现行标准、规范地方标准和文件它包括材料、设计、施工和验收,是必须执行的法规。由此体现我国节能建筑保温、防火与时俱进的发展和节能建筑工程质量的提高,使酚改性醛泡沫在节能建筑业的施工、应用更加规范化,使设计、施工和验收有正确依据。

     2  认真掌握《规程》规定内容,不应发生工程质量事故

关于工程质量出现缺陷因素,从各方面曾有介绍,主要体现施工单位为降低材料成本,施工进度、不规范,套用其它规程使用等原因造成,当出现问题后又误归于改性酚醛保温板质量,不但迷惑业主也迷惑不明是非的‘专家’。

2.1 进场材料必须按《规程》规定抽检复验

外墙外保温工程是一个系统工程,《规程》有一条基本规定:保温工程系统应用材料,应由供应商统一供应。

统供材料是指经过试验和具体应用能保证工程质量所需要系统的所有材料,统供材料目的是一旦工程出现质量事故,避免推诿,便于问题追究。它是决定保温系统工程质量的首要条件必须规范选用改性酚醛保温系统材料,否则糊弄一时,糊弄不了合理使用年限。

  2.2 酚醛裸板粘贴必须采用专用胶粘剂抹面胶浆不得任意替代使用 

  2.2.1 改性酚醛裸板墙体脱落主要原因

以往的酚醛裸板在大面积墙体薄抹灰保温工程当中,曾出现个别酚醛保温板脱落现象,现场观察证明,有施工因素,也选材因素,比较突出和普遍原因

1 违背技术规程采用无框的点粘(形象说,在墙上贴“福”字,总不能只抹中间胶,而不抹边吧,抹边胶比抹中间胶的作用更大)、涂胶面积不够(按规程规定涂胶应至少不小于板面积60%,且胶层厚度平均应在5mm~8mm)

2 不抹底胶,而是玻纤网直接复在基层再抹胶,即玻纤网与粘结剂一次完成(图施工速度快,粘贴相当于无作用的干贴)

用普通胶粘剂替代专用胶粘剂粘贴(相当于脱模层)

只要占有以上任意一条就会导致酚醛保温板脱落,笔者在辽宁某建筑外墙外保温工地,见到在山墙部位发生大面积保温层与真石漆面层局部脱落,现场观察发现竟然同时占有以上三条脱落主要原因,并采用拉伸断裂强力极低的劣质玻纤网,这是一起典型违规施工和错误造成工程质量事故的案例。

2.2.2 必须按酚醛保温板类型使用胶粘剂  

    常用酚醛保温板包括:改性酚醛保温板、无机薄面层与改性酚醛保温板复合的保温板(或称酚醛保温防火复合板)。  

    1 改性酚醛保温板与基层粘贴,采用硫铝酸盐水泥为胶凝材料

改性酚醛保温板尽管技术性能很好,但多数pH值在3.8~4.2间(pH=-lg[H+]浓度)显示一定低酸性,市场应用也是占有大多数。经对英国金斯潘公司的酚醛保温板检测显示,导热系数为0.019,压缩强度等性能指标都很高, pH值也是3.0(泡体外观为砖红色,而国内产品外观为淡黄色)。

基于改性酚醛保温板的酸性,研究针对该类保温板具有的低酸性,通过胶粘剂研发应用能按相关标准规定的要求,在建筑外墙粘贴应保证材料间相容,达到足够的粘结强度。

水泥是弱酸强碱盐,含碱性,又是改性酚醛保温板与基层粘贴离不开的胶凝材料,将碱性材料用于粘结低酸性改性酚醛保温板,宏观理解两种物资很容易发生中和反应,本身存在一定矛盾,所以选择水泥类型是关键因素之一。另外,水泥化学组成、结构上与有机高分子材料明显不同。

    在多种建筑水泥中,硫铝酸盐水泥由硫铝酸盐水泥熟料(无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物,自身活性高,水化硬化速度快)、硬石膏和石灰石经粉磨制成。总体来说,该类水泥应用具有早强、快硬,低碱度,并具有一定耐化学腐蚀等特点。

通过无数次反复实验证明,应用由硫铝酸盐水泥(42.5级)为胶凝材料、高分子聚合物(胶粉),以及砂和添加剂等配制的胶粘剂后,用于将改性酚醛保温板与基层粘贴,完全发挥了硫铝酸盐水泥具有的早强、快硬特点。 

硫铝酸盐水泥应用结果,可以理解为硫铝酸盐水泥微粒与组分中可再分散胶粉和级配砂等材料充分混合,又有一定拌和水混合,相当其他材料增加的稀释而降低硫铝酸盐水泥碱性的强度。加之具有的早强、快硬的稠状胶粘剂与固相改性酚醛保温板结合后,在碱性阳离子与酸根阴离子没进行反应前,胶粘剂已经固化成型,在两相(酚醛板和固化后胶粘剂)固态接触间微量酸、碱,按化学分子理论很难发生化学反应,材料间相容、稳定,且在与改性酚醛保温板接触面无剥蚀层。

    用硫铝酸盐水泥为胶凝材料粘结的改性酚醛保温板,经实验室、现场外墙外保温系统的垂直拉拔强度检测,其结果达到规定标准值,破坏界面在保温层断裂。同时通过在严寒地区大量建筑保温工程使用后的回访,用户反应效果良好(专利已被授理201410349041.10)

2 改性酚醛保温(裸)板与基层粘贴,不采用普通硅酸盐水泥为胶凝材料

硅酸盐水泥为胶凝材料做粘贴实验,实验结果与用硫铝酸盐水泥为胶凝材料(专利受理:201410343011.X)对比完全相反在改性酚醛保温板表面出现剥蚀层,导致胶粘剂与改性酚醛保温板界面处拉断,拉拔强度的平均值只达0.06Mpa左右。

理论分析为普通硅酸盐水泥(42.5级)是以以硅酸三钙为主要矿物熟料,它不具备早强、快硬特点,胶粘剂与改性酚醛保温板粘贴后,胶粘剂中碱性水分向改性酚醛保温板表面扩散,由于水分流失而影响胶粘剂中水泥的水化,继而导致降低粘结强度。

在碱性水(胶粘剂中拌合水)改性酚醛保温板接触后,观察改性酚醛保温板与粘结剂的界面处,在改性酚醛保温板界面上出现咖啡色薄层

在保温板表面出现色泽有多种因素,其中原因:可能由于粘结剂中碱性水溶解或称萃取出酚醛树脂中小分子的酚类、低量苯磺酸,加速了与氧气的氧化反应生粉红苯醌;在pH=4~7范围,酚醛反应体系中易形成呈现黄色或粉红色的不稳定亚甲基苯醌中间体,也可能苯酚根与普通硅酸盐水泥中微量三价铁离子形成有色络合物。在改性酚醛保温板界面产生的变色层,其拉拔强度低,本文将其视为在泡沫表面形成剥蚀层。

    3 复合酚醛保温板(界面剂复合的护面酚醛保温板、酚醛防火保温复合板)和深化改性酚醛保温板,可采用普通硅酸盐水泥(42.5级)配制的通用型胶粘剂

    为利用好酚醛保温板固有特性,根据需要常将酚醛保温板与面层材料进行复合,以提高复合板与胶粘剂的粘结强度,该类板的面层与酚醛保温板必须有合格的拉拔强度、面层不透水,否则相当起反作用的脱模剂或脱模层,反而导致降低与基层的粘结强度。

所谓深化改性酚醛保温板,在技术性能合格基层上,主要是指改性酚醛保温板通过封酸耐碱等技术措施,产品pH值大于等于6.2甚至是6.5,几乎接近中性的改性酚醛保温板。

合格的复合酚醛保温板、深化改性酚醛保温板与碱性液不发生化学反应,不影响粘结强度,因此,可采用普通硅酸盐水泥(42.5级)配制的通用型胶粘剂。

2.2.3 改性酚醛保温(裸)板使用普通硅酸盐水泥(42.5级)抹面胶浆的胶凝材料,选用胶粉的类型很关键

为防止抹面胶浆过快硬化、干燥和开裂等不良现象,必须选用能增加砂浆的可塑性、保水性、改善施工作用,提高砂浆的粘结性、柔韧性,后期有养护水泥效果胶粉,无剥蚀层。

另外,改性酚醛保温板的专用型胶粘剂、抹面胶浆,使用普通硅酸盐水泥为胶凝材料已完成系统试验,通过合理极配,正确使用,均达到国家相应标准要求,工业化生产即将问世。

综上,我们坚信改性酚醛保温板品质,它集有无机保温材料和有机保温材料为一体的特点,轻质、独一无二的有机保温材料防火性能,超低的导热系数(应用厚度薄),较高性价比,完整保温系统施工技术,又大幅度向前全面升级,已大大缩短与国外工业发达国家差距。

改性酚醛泡沫保温板从建筑保温的防火安全、节能保温效果、施工技术、品(工程)单价使用寿命和环保性等全方位综合分析,相对65%、75%节能建筑保温具有绝对优势

借此,希望对酚醛保温板及系统应用还有不足之处,加快材料研发力度,不成熟的东西一定不要进入市场,监理职责确实到位。否则害企业、影响行业、业主受害,同时也会因某些因素而被抓住一点不及其余。

    建筑节能保温、安全防火,应用改性酚醛保温板,是历史发展的机遇,随着建筑保温防火要求的逐步提高,使改性酚醛保温板在建筑外墙外保温利用更加普及和广泛。

    参考文献

    [1] 李明树.改性酚醛保温板粘贴与抹面层施工质量不容忽视.外墙外保温月刊,2015.5

    [4] 韩喜林.建筑保温施工与工程质量缺陷对策.北京:中国建材工业出版社,2015.1


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