关于保温材料
我国正处于城镇化和工业化的快速发展时期，每年大约新建20亿平方米的建筑。此外，国内既有房屋建筑面积累计已接近了400亿平方米，其中达到建筑节能设计标准的只有2亿平方米，仅占全部城乡建筑总面积的0.04%。按照建设部的要求，既有建筑的节能改造要到2020年全部完成。因此，我国面临新建建筑和既有建筑的双重建筑节能任务。我国“十一五”规划中提出要完成建筑节能65%%总目标，根据国内外建筑节能所取得的一系列成功经验，要完成总目标任务，其建筑节能的关键性保温主体材料在现阶段只能选用高效节能泡沫保温材料，其它保温材料由于保温效果太差，均无法充当我国建筑节能65%中主体保温材料。
　　目前，关于保温材料在建筑领域内大规模应用的高效建筑节能保温材料主要有EPS（聚苯乙烯泡沫）、XPS（挤塑聚苯乙烯泡沫）和PU（聚氨酯泡沫）等三种，它们在世界建筑节能史上发挥了巨大的作用。其中PU是目前世界上公认*佳保温绝热材料，其导热系数为所有保温材料中*低、热工性能*为优越的一类材料，其导热系数仅为0.018～0.023W•m•k，25毫米厚的聚氨酯硬质泡沫塑料的保温效果相当于40毫米厚的EPS、45毫米的矿棉、380毫米厚的混凝土或860毫米的普通砖。在同样保温效果下，保温厚度约相当于EPS的一半。根据热工计算，若要完成我国建筑节能65%总目标，PU厚度只需3厘米，而EPS板厚度需7厘米以上，XPS板厚度需5厘米以上。
　　一、关于保温材料建筑节能总发展趋势是保温性、防火性更强的PU泡沫正在逐步取代保温性、防火性差的EPS、XPS
　　不解决中国建筑节能保温技术系统中的泡沫塑料防火**问题和整个建筑保温防火**问题，将会成为中国建筑节能中对后人无法交待的建筑火灾大隐患。中国建筑节能决不能照搬照抄外国模式，必须研制符合中国国情的具有抗火灾功能的新型PU材料，建立中国式建筑保温节能体系。
　　关于保温材料EPS、XPS、PU均属有机保温材料，*大的优点是质轻、保温、隔热性好。但*大的缺陷是防火**性差，且易老化。燃烧时烟雾大、毒性大，承重性、使用年限均不如无机保温材料。特别是EPS泡沫、XPS泡沫的耐火性极差，在80℃就产生熔融变形滴落。因而在欧美等发达国家，对重要建筑、高层建筑进行外墙保温均有严格的防火要求。一般都要求保温系统和绝热材料作燃烧性能及耐火极限试验（并考虑燃烧时烟气及毒性），且分为若干等级。不同等级的系统和材料适用不同范围的建筑防火要求。到目前为止，EPS板薄抹灰外墙保温系统由于涉及严重的防火问题，在美国有20多个州禁止使用；在英国，18米以上的建筑不允许使用EPS板薄抹灰外墙保温系统；在德国，规定22米以上的建筑也不允许使用EPS板薄抹灰外墙保温系统。
　　目前，关于保温材料欧洲的许多夹心板材厂已经不再生产防火性差的EPS板，而且很多保险公司已禁止给EPS板保温的建筑进行质量保险。在韩国、澳洲等地的建筑保温市场EPS、XPS泡沫已经被禁止使用。然而，在中国大规模推广应用的EPS聚苯板薄抹灰外墙外保温系统，在国内没有提出防火的规定或标准，几乎所有聚苯板薄抹灰外墙外保温系统的生产单位都对其存在的火灾隐患不管不顾，或者避而不谈，甚至一些国际知名的外墙外保温公司进入中国市场后，为了利润的*大化，也利用中国外墙外保温市场的不规范现状，特别在高层、甚至超高层建筑上，依然采用易燃的EPS板薄抹灰外墙外保温系统，不考虑其所在国的范围和限制，这对中国的高层建筑和超高层建筑带来相当危险的隐患后果。
　　关于保温材料国外发达国家的建筑以多层和别墅为主，故而高效节能泡沫塑料防火**性的要求可以不高，甚至可以降低，发生火灾时的危害相对矛盾不太突出。然而在中国，尤其东部发达地区，是人口密集区域，城市人口居住高度集中，居住的建筑以多层和高层为主，有的高层建筑群呈扎堆状况。在国外很少见到以全现浇混凝土剪力墙、混凝土框架轻质砌块填充高层居住群建筑，此类建筑结构不仅单体面积大，而且建筑高度比国外的高许多。
　　关于保温材料国内高层建筑中采用的EIFS外墙保温装饰系统做法较多，其保温系统通常是采用三种保温材料：*为普通的是EPS，其次是XPS，再次是聚氨酯板PU。这三种泡沫塑料均属有机保温材料，未经阻燃加工处理时，均属易燃体。经阻燃加工处理后，*多能达到“难燃体”，无法达到“不燃体”。因而采用上述三种泡沫塑料所组成的“薄抹灰外墙外保温系统”是“复合型墙体”。EPS板、XPS板、PU板应是墙体构件，按《建筑设计防火规范》GBJ16和《高层民用建筑设计防火规范》GB50045的要求，三级以上耐火等级建筑构件的墙体燃烧性能应是“不燃性”。我国居民住宅建筑恰好大多属于4层及4层以上的多层和高层建筑，要求耐火等级均在三级以上。实践表明，由于易燃外墙外保温材料特别是EPS泡沫达不到耐火等级的三级以上建筑墙体“不燃体”的规定，导致火灾发生的案例比比皆是。
　　关于保温材料从上述两个“规范”要求出发，以建筑构件的耐火极限来考察目前国内正推行的“薄抹灰外墙外保温系统”，其保温板外面所加饰面保护层，可视为非承重墙。由于其厚度很薄，通常只有13毫米厚，它的耐火极限仅能达到0.325小时，远远达不到两个“规范”的三级耐火等级“应大于0.75小时耐火极限”的规定。更为可怕的是在饰面层耐火极限超过0.325小时后，饰面层背面的苯板外表会迅速升温可达1400℃以上，大大超过了EPS板使用温度的750℃。温度超过750℃后，EPS全部融化、滴落，完全失去了隔火作用。一旦火灾发生，这种“薄抹灰EPS保温系统”墙体反而会使火灾加剧，尤其在高层建筑群中，在外墙均做上“薄抹灰保温系统”，其节能问题是解决了，但造成后果是火灾的隐患大大增加了。原来是不燃体的墙体，加上可燃保温层，使原来建筑群中建筑防火间距大大���够，无疑这种外保温系统使原有建筑群防火间距大大缩小，反而大大增加了火灾的隐患。这种防火间距严重超标，火灾一旦发生，造成建筑物的损失将会更大。[Page]
　　关于保温材料根据上述分析，目前我国采用高效节能泡沫塑料（EPS、XPS、PU）用于“薄抹灰外墙外保温系统”中，对人口高度密集、居住高度密集，以多层和高层为主建筑群，进行大规模节能改造，所取得的后果是节能问题解决了，但火灾的隐患却大大增加了。
　　外墙外保温系统复合在结构墙体外侧，其本身燃烧性能和耐火极限无论是抵抗相邻建筑火灾侵害，还是阻止本身建筑火势的进一步蔓延，都是很重要的问题。但我国的外墙外保温技术系统普遍存在一个误区，认为保温材料在建筑物的外墙，因而对保温材料防火性要求可以降低，有的甚至公开提出：“高效节能保温塑料其防火性能只需确保现场正常所需要的一个离火自熄的**性就行了，没有必要追求更高”、“国外对保温泡沫塑料防火要求指标很低，照样大规模使用，中国没有必要搞高指标的防火要求”、“我国的建筑节能外墙保温市场如此之大，建议相关制定阻燃标准的部门，应针对建筑节能外墙保温系统尽快建立一个相应的阻燃标准，避免套用不合适的阻燃指标，引起材料的阻燃性能比实际需求的过剩，造成不必要的浪费，甚至有可能由于不合理的追求过剩的阻燃性能，给类似聚氨酯PU泡沫这样优良的产品带来不应该产生的技术门槛和成本门槛，影响其推广应用”……
　　对于上述一系列观点，本人不能苟同。中国人口高度密集、建筑群密集、以多层和高层为主建筑群居多，建筑结构单体面积大，楼层高是不可改变的现状。由于大面积使用易燃泡沫塑料作保温层，不管是在室内还是室外，均存在火灾的隐患。外保温虽在室外，但由于其使用面积巨大，造成建筑群之间防火**间距严重超标，这种状况引发的火灾危害性更大。对易燃高效节能保温泡沫塑料，在中国建筑节能中的大规模应用，必须解决其防火**问题。在建筑外墙保温系统中，其防火**指标不应降低，相反应大大提高。对EPS、XPS泡沫塑料，在人口密集、建筑群高度密集、高层建筑密集的地方，应当禁用。对防火性能较好的PU泡沫，应对其提出更为严格的防火性能要求，对不同建筑部位，应制定一系列更为严格的PU防火阻燃标准。在国内应大力开展PU外墙外保温系统防火**性应用研究。应研究出具有抗火灾功能的新型PU材料，这种新型PU复合型墙体材料，在火灾发生的情况下，具有防止火灾蔓延和防止释放烟毒性气体双重功能。同时材料的强度和体积也不能损失降低过多，面层无爆裂、无塌落，真正起到既保温节能、又防火**的双重效果。这是当前建筑节能中刻不容缓的头等大事。
　　二、根据本人20多年对PU泡沫防火**应用研究实践经验，经过不断改性的PU泡沫塑料技术攻关研究，具有抗火灾功能的新型PU材料是能够研制出来的，完全能满足日益严格的中国防火**要求
　　聚氨酯泡沫塑料(PU)目前几乎渗透到国民经济各个部门和各个领域。对于PU泡沫阻燃的法规和标准，我国消防部门多年以来，相继制定了许多防火指标及阻燃标准，并且始终要高于国际的任何指标及阻燃标准，尤其是单项，我国一直处于国际**的*高位。其中有：[Page]
　　1.1984年公安消防部门提出用于建筑上的PU材料，其氧指数不得小于26；
　　2.1997年颁布的国家标准《建筑材料燃烧性能分级方法》GB8624-1997，其B1等级PU材料指标，氧指数必须大于32；
　　3.2006年颁布的国家标准《建筑设计防火规范》GB50016-2006，提出PU复合风管材料指标是烟密度SDR≤25。
　　国内外专家一致认为：PU材料的耐热、耐温、低烟、低毒以及防火技术能否攻关成功，已成为PU材料能否继续发展的关键性问题。我国消防部门在80年代初期颁布了PU泡沫用于建筑的氧指数不得小于26的**个法规，在当时的历史条件下，要达到此项指标有一定难度。未经阻燃处理过的PU泡沫，其氧指数只有17。因而国家提出研制氧指数大于26的PU泡沫，引起国内聚氨酯研究部门的普遍关注和重视。国家科委在“六五”、“七五”期间，将PU硬质泡沫塑料氧指数大于26的指标列为国家攻关课题，“六五”攻关失败，“七五”攻关成功了，此项指标在当时世界上的相关PU标准也是*高的。但在以后的实际使用中，逐渐认识到硬质PU泡沫塑料毕竟是一种易燃的高分子材料，即使氧指数达到26甚至更高，并非意味着在真实火灾中不燃烧，它仅能延缓着火时间，增加人们逃生时间。当时攻克此项技术难关主要是依靠合成一个含氮高官能度自催化聚醚体系，增加低效阻燃剂(TCEP)添加量，以期达到氧指数26的指标。
　　随着我国阻燃技术的发展，在80年代末期开发成功高效阻燃剂DMMP，易燃PU泡沫要达到氧指数26已不是攻关技术难题，只需在PU泡沫体系添加一定量的高效阻燃剂DMMP，就很容易达到氧指数26。现在国内PU火灾不断发生，使人们认识到PU泡沫材料即使达到氧指数26，甚至更高，并非意味着在火中不燃烧，大量阻燃剂的使用却又带来烟雾大、毒性大的弊端。对火灾事故中人员伤亡分析，90%以上人员的伤亡主要是PU材料在燃烧过程释放出大量烟毒气造成的。现在，要求**地了解泡沫塑料性能，科学地确定阻燃性能的综合评价指标，达到真实地反映在实际火灾中材料的燃烧真实行为，已提到议事日程上来。*初的自熄性和氧指数作为评价材料燃烧难度程度的指标，已远远不够，还必须考虑到着火后的火焰传播扩散速度指标，产生烟雾大小及毒性情况。
　　从上述四项防火指标考虑出发，我国已颁布了一系列PU材料防火安国内家标准：
　　1.1989年我国颁布了国家标准：建筑物隔热用硬质聚氨酯泡沫塑料(GB10800－1989)，并于1990年开始实施规定的水平燃烧法和垂直燃烧法测定聚氨酯泡沫塑料的阻燃性，即用火焰传播性来衡量材料的阻燃性。
　　2.1997年颁布国家标准《建筑材料燃烧性能分级方法》(GB8624-1997)。1997年4月1日实施，规定用氧指数、垂直燃烧、烟密度三项指标，测定更为严格的硬质聚氨酯泡沫塑料，即用着火性、火焰传播性、烟密度三项综合性指标来衡量材料的阻燃性能。
　　3.2006年颁布的国家标准《建筑设计防火规范》(GB8624-2006)。2006年12月1日执行，规定PU复合风管PU材料烟密度等级≤25，即用更为严格的烟密度来衡量材料的阻燃性。
　　4.2006年颁布的国家标准《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求及识标》(GB20286-2006)。2007年3月1日正式实施，规定用着火性(热释放性)、火焰传播性、发烟性、烟气毒性等四项指标衡量PU泡沫阻燃性。
　　5.2006年颁布的国家标准《建筑材料燃烧性能分级方法》(GB8624-2006)。2007年3月1日正式实施。这是目前世界上*为科学、*为合理、同国际先进标准直接接轨的国家标准。这是对燃烧特性的内涵由从前单纯的火焰传播和蔓延，扩展到材料在真实火灾中实际燃烧特性的参数，即燃烧热释放量(热值)、燃烧热释放速率、烟密度(SDR)、烟气生成速率、燃烧产物烟气毒性以及火焰传播等。用这些参数可将建筑材料分为A1、A2、B、C、D、E和F七个级别。这个新的分级体系是基于材料在真实火灾场景中的燃烧特性的一套评价体系。
　　从上述颁布的一系列国家标准中可看出，不仅其单项防火指标是国际上*高的，而且我国防火标准是高于国外的，其中对防火标准的四项参数(着火性、火焰传播性、发烟性、烟气毒性)，在国外只要达到其中1～2项就可以允许其使用，国外任何一个国家标准中都没有要求四项参数同时达到方可使用。
　　在我国所制定的防火标准中，要求四项参数指标必须同时达到方可使用，决不允许国外那样只要达到其中1～2项指标就可以使用。*新颁布的GB8624-2006标准是参照欧盟EN13501-1：2002标准，在制定时，还对部分级别另行增加了燃烧生成物毒性试验要求，因而要高于欧盟EN13501-1：2002标准。[Page]
　　20多年PU应用实践经验证明，按照目前传统的运用添加高效阻燃剂阻燃化技术，来攻关解决PU泡沫塑料的防火阻燃问题，以达到我国颁布的一系列PU防火安国内家标准，这似乎是不可能的。经过20多年的技术攻关研究，目前市场上已找到使原易燃的PU泡沫达到氧指数高、火焰传播性小、烟雾小、毒性小、耐燃性好、火焰贯穿强的难燃化技术路线。该核心技术是采用化学结构改性技术，选用国际先进的无卤化、结碳膨胀性阻燃化技术路线。
　　此技术的主要**点为：在PU易燃的氨基甲酸酯分子结构中，引入难燃、耐温、低发烟、低毒性的环状结构化合物(异氰脲酸环、哑唑烷酮、芳香族环、碳化亚二胺键)，或引入具有难燃结构聚合物纳米颗粒。这样一方面大大提高了泡沫阻燃性、耐温性，同时大大地降低泡沫释放烟雾毒性的难题。没有经过化学结构改性的PU泡沫，其氧指数在17～18，它的闪点和自燃点分别为310℃和415℃，在空气中极易燃烧。在200℃至250℃就开始逸出挥发物，释放有毒气体，并开始进行热分解反应，放出大量有毒气体及烟尘。采用上述难燃化技术路线化学结构改性的PU泡沫，温度即使达到400℃时，几乎无挥发物逸出。在高温下，泡沫在燃烧过程中，首先在PU泡沫表面生成具有焦碳皮结构的发泡阻隔层，此阻隔层起到了大大減少泡沫燃烧过程中产生的烟雾和毒性气体的作用。
　　发泡阻燃层的几种主要功能：**、具有隔热功能，能防止提供继续燃烧的热量传递；**、具有隔气功能，一方面阻止对PU泡沫继续供氧，另一方面阻止PU泡沫继续燃烧；第三、吸附PU燃烧产生热熔融滴落物，防止二次起火。这一发泡阻燃层起到的三重作用，达到防火、阻燃功能，起到了在火灾发生时的真正防火功能。
　　在这20多年内，研制PU泡沫，采用上述难燃化技术路线，攻克了PU泡沫耐燃、耐温中一系列技术难关，其技术指标可达到目前PU在国际上也难以达到的下列一系列难燃、耐温高指标：
　　1.使PU耐温性从120℃提高到150℃，甚至达到170℃；
　　2.使PU氧指数由17～18提高到30以上，甚至高达35；
　　3.使PU泡沫原来烟雾大的状况大大降低，可使烟雾密度等级分别达到SDR≤75、SDR≤50、SDR≤30；
　　4.使PU泡沫由原来无火焰贯穿能力，达到耐半小时甚至高达一小时。
　　具有上述特性的PU泡沫，目前已广泛应用于国民经济各部门中，并在20多年内，取得以下主要成果：
　　1.所研制的阻燃、耐温PU泡沫，成功地应用在航空、火车、建筑、油田等领域，经检测的泡沫性能达到建筑、航空、火车PU阻燃**标准；
　　2.在PU耐温技术攻关中，实现国内**个攻克PU硬泡耐温170℃的技术难关。在亚运会期间，成功应用在亚运村国际会议中心供热埋地管道保温工程中；
　　3.连续8年(1992～1999)给广东茂名油田供应耐150℃、氧指数达30的高效PU泡沫材料；
　　4.1999年攻克了我国**个PU难燃B1等级技术。5年中，国内先后有4条连续中央空调PU板材生产线上成功应用PU难燃B1等级技术。
　　20多年来，本人已积累PU防火应用研究和实践的经验，目前中国建筑节能保温材料中，急需攻关的具有抗火灾功能的新型PU泡沫材料是能搞出来的。采用本人研制的化学结构改性技术，走无卤化、结碳膨胀型难燃化技术路线PU泡沫是能够研制出来的。
　　本人研制的新型PU泡沫材料，在火灾发生时，有如下具体性的抗火灾功能：1.防止火灾蔓延，具有防止释放烟毒双重功能；2.抗火焰贯穿能力强，耐火极限性好；3.材料强度和体积在火灾中，不损失过多，面层无爆裂、无塌落，抗火灾的功能性强；4.具有既保温、又防火的**双重功效。此四项特性与中国PU防火**标准紧密相连，这是具有中国特色的防火**的新产品。
　　三、尽快建立中国式建筑节能保温系统中的防火**技术标准，规范划分防火**耐火性等级，并作出相应具体应用范围的规定。
　　中国建筑节能已提到重要的议事日程，并且是刻不容缓。针对我国目前在建筑节能市场良莠不齐地大规摸应用高效节能泡沫(EPS、XPS、PU)的现状，本人特别慎重地提出，应尽快建立具有抗火灾功能的新型PU泡沫的中国式建筑节能保温系统。
　　中国目前的建筑节能市场比较混乱，缺乏建筑设计技术的规范。例如：
　　1.我国现行的《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-1995)，没有针对外墙外保温的防火设计规范，对不同防火等级的外墙外保温系统缺乏分级标准和使用范围限制；
　　2.我国现行的外墙外保温系统的国家或行业产品标准及相关技术规范，对燃烧指标要求不严、不重视。
　　当务之急是我国有关部门必须加快做下述工作：
　　1.参考国外外墙外保温系统产品标准，建立起我们自己的保温系统产品国家标准，按《建材不燃性试验方法》(GB5464)、《建筑材料难燃性试验方法》(GB8625)、《建筑构件耐火试验方法》(GB9978)和*新颁布的《建筑材料燃烧性能分级方法》(GB8624-2006)的规定，对国内目前采用的外墙外保温系统作一个绝热材料和整个系统(保含保温绝热材料在内)的燃烧性能和耐火极限试验，把耐火性指标列为必有指标并加以分级；
　　2.参考国外外墙外保温系统技术规范，建立起我们自己的保温系统技术规范，并依据耐火性等级规定不同应用范围；
　　3.大力提倡和加快不燃性材料、耐火等级高的高效节能材料、耐火等级高的无机有机复合高效节能材料，和我们研究的具有抗火灾功能的新颖PU保温节能材料等外墙外保温复合系统开发和应用。
　　四、结束语
　　我国颁布建筑用的PU泡沫防火体系标准始终要高于国外同类体系的标准，这给中国聚氨酯工业的发展和建筑节能的发展带来了双重的意义。对外来讲，无形之中给中国PU产品直接打入国际市场开辟了一条绿色通道；对内来讲，中国PU产品某些指标要高于国外同类产品，这在无形之中形成技术壁垒。因而可以说，中国严格的PU防火标准，给中国聚氨酯工业发展和推动中国建筑节能工作，形成具有中国特色的既有自主知识产权的PU产品系统，带来了一个发展机遇。希望有远见的企业家联起手来，共同创建具有中国特色的防火灾功能的新颖PU保温泡沫材料及建立中国式的建筑节能保温体系，为中国的建筑节能事业做出新的贡献。（
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