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酚醛泡沫保溫材料國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況、發(fā)展趨勢(shì)及技術(shù)需求分析
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作者:sounrun
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發(fā)布時(shí)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(shù)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(diǎn)以及較好的耐久性被稱(chēng)為“保溫之王”，是最理想的有機(jī)保溫材料。
1. 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況與技術(shù)對(duì)比
早在1940年，德國(guó)便已經(jīng)首次將酚醛泡沫作為保溫隔熱層應(yīng)用在飛機(jī)上。1970年以后，北美、西歐等一些國(guó)家對(duì)酚醛泡沫進(jìn)行深入研究后，原聯(lián)邦德國(guó)、前蘇聯(lián)、美國(guó)及日本等國(guó)首次將酚醛泡沫作為建筑隔熱保溫的主體材料。20世紀(jì)80年代，英國(guó)（HP chemical）、美國(guó)（koppers）、原聯(lián)邦德國(guó)（dynamite Noble）、前蘇聯(lián)、韓國(guó)及日本等國(guó)已具有酚醛泡沫保溫板材連續(xù)層壓生產(chǎn)技術(shù)，其中前蘇聯(lián)還開(kāi)發(fā)了現(xiàn)場(chǎng)噴涂酚醛泡沫的施工技術(shù)。
美國(guó)泡沫技術(shù)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(duì)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(mén)的保溫芯材。英國(guó)普瑪洛克制品公司生產(chǎn)的同類(lèi)產(chǎn)品導(dǎo)熱系數(shù)低至0.016～0.018W/（m?K），保溫性能極好。德國(guó)可耐福集團(tuán)公司生產(chǎn)的酚醛泡沫墻體保溫板產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度達(dá)到0.15MPa，尤其適用于外墻內(nèi)保溫和隔墻。英國(guó)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(gè)型號(hào)，其中K8系列產(chǎn)品應(yīng)用于外墻保溫，該型號(hào)產(chǎn)品pH值接近于中性，密度為40kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)不高于0.020W/（m?K）。美國(guó)西碧化學(xué)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(wèn)題。值得一提的是，日本旭化成建材公司近年來(lái)推出了商標(biāo)名為“新曙光”的改性酚醛泡沫保溫產(chǎn)品，通過(guò)采用獨(dú)特的發(fā)泡技術(shù)和工藝配方，該型號(hào)產(chǎn)品閉孔率超過(guò)96%，吸水率極低，導(dǎo)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(xì)膩光滑。
國(guó)內(nèi)對(duì)酚醛泡沫的技術(shù)研究起步于20世紀(jì)90年代初，且初期多為開(kāi)孔型泡沫產(chǎn)品，主要用作花卉泥。21世紀(jì)初，因國(guó)內(nèi)外墻保溫工程中保溫材料的燃燒而引發(fā)的火災(zāi)事故呈逐年遞增的趨勢(shì)，人們開(kāi)始研究閉孔型酚醛泡沫生產(chǎn)技術(shù)，并逐漸將其應(yīng)用于建筑外墻保溫領(lǐng)域。由于國(guó)內(nèi)對(duì)酚醛泡沫的研究起步較晚，致使我國(guó)同類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)水平較國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在一定的差距。國(guó)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(qiáng)（pH值約為2～4），影響產(chǎn)品施工使用過(guò)程中與粘結(jié)膠漿及抹面膠漿的粘結(jié)強(qiáng)度，嚴(yán)重降低了外墻保溫系統(tǒng)的耐候性及安全性；導(dǎo)熱系數(shù)約為0.026～0.034W/（m?K），保溫性能明顯低于國(guó)外同類(lèi)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(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品還存在易粉化、韌性較差的缺陷。
2. 國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)應(yīng)用狀況
在國(guó)外，美國(guó)建設(shè)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(tái)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(biāo)準(zhǔn)耐燃物。法國(guó)、北歐建筑部門(mén)認(rèn)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(guó)、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(yùn)輸工具的酚醛泡沫保溫材料年用量均已突破5萬(wàn)噸以上。
在國(guó)內(nèi)，自一系列外墻保溫工程惡性火災(zāi)發(fā)生以來(lái)，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(rèn)可，酚醛泡沫的外墻保溫市場(chǎng)逐漸形成。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止到2013年底，全國(guó)約3500萬(wàn)平方米酚醛泡沫保溫板應(yīng)用于各類(lèi)外墻保溫工程。1000余萬(wàn)平方米（1萬(wàn)噸）酚醛鋁箔夾心板應(yīng)用于中央空調(diào)暖通管道。
目前酚醛泡沫最大的消費(fèi)市場(chǎng)是建筑保溫、中央空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)管、水管保溫，約占總消費(fèi)量的80%。而化工、制冷、船舶、運(yùn)輸、冶金等適合酚醛泡沫使用的地方，因?yàn)橐?guī)范、習(xí)慣、價(jià)格、競(jìng)爭(zhēng)等原因，還沒(méi)有大面積推廣。
3.技術(shù)需求分析
酚醛樹(shù)脂是以酚類(lèi)化合物和醛類(lèi)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(diǎn)，這極大地限制了酚醛泡沫保溫板在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用。另外，傳統(tǒng)的酚醛泡沫保溫材料在生產(chǎn)過(guò)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(guò)程中，抹面膠漿和粘結(jié)膠漿中的堿性物質(zhì)會(huì)與殘存在保溫板泡孔內(nèi)部的酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而對(duì)整個(gè)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(qiáng)度低和酸性較強(qiáng)的問(wèn)題，提高產(chǎn)品綜合性能，縮小與國(guó)外的技術(shù)差距，滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)綠色、安全、經(jīng)濟(jì)的防火保溫材料的迫切需要，進(jìn)行高性能酚醛樹(shù)脂、酚醛泡沫物理和化學(xué)改性、高性能酚醛泡沫復(fù)合材料的研究勢(shì)在必行。
4.市場(chǎng)需求分析
近年來(lái)，我國(guó)外墻保溫工程的火災(zāi)事故呈逐年多發(fā)的趨勢(shì)，給人們的生命和財(cái)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(zāi)事故的發(fā)生，2011年國(guó)務(wù)院發(fā)布了《國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)消防工作的意見(jiàn)》（國(guó)發(fā)【2011】46號(hào)）文件規(guī)定“新建、改建、擴(kuò)建工程的外保溫材料一律不得使用易燃材料，嚴(yán)格限制使用可燃材料?！?013年遼寧省發(fā)布地方標(biāo)準(zhǔn)D21/T2116-2013《建筑消防安全技術(shù)規(guī)范》，對(duì)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(jí)，當(dāng)采用B1級(jí)保溫材料時(shí)，要采用熱固性材料并用不燃燒材料做防護(hù)層。同年，遼寧省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳發(fā)布了《關(guān)于做好推廣應(yīng)用酚醛保溫板工作的通知》（遼住建【2013】279號(hào)），文件規(guī)定“從2014年開(kāi)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?！鄙鲜黾夹g(shù)規(guī)范和文件的出臺(tái)，體現(xiàn)了我國(guó)各級(jí)政府部門(mén)順應(yīng)民意，加強(qiáng)對(duì)建筑外墻保溫材料監(jiān)管的愿景與決心。
我國(guó)正處在快速城市化的發(fā)展過(guò)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(dāng)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(wù)，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(jìn)行節(jié)能改造的艱巨任務(wù)。建筑市場(chǎng)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(jì)的防火保溫材料，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
1. 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況與技術(shù)對(duì)比
早在1940年，德國(guó)便已經(jīng)首次將酚醛泡沫作為保溫隔熱層應(yīng)用在飛機(jī)上。1970年以后，北美、西歐等一些國(guó)家對(duì)酚醛泡沫進(jìn)行深入研究后，原聯(lián)邦德國(guó)、前蘇聯(lián)、美國(guó)及日本等國(guó)首次將酚醛泡沫作為建筑隔熱保溫的主體材料。20世紀(jì)80年代，英國(guó)（HP chemical）、美國(guó)（koppers）、原聯(lián)邦德國(guó)（dynamite Noble）、前蘇聯(lián)、韓國(guó)及日本等國(guó)已具有酚醛泡沫保溫板材連續(xù)層壓生產(chǎn)技術(shù)，其中前蘇聯(lián)還開(kāi)發(fā)了現(xiàn)場(chǎng)噴涂酚醛泡沫的施工技術(shù)。
美國(guó)泡沫技術(shù)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(duì)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(mén)的保溫芯材。英國(guó)普瑪洛克制品公司生產(chǎn)的同類(lèi)產(chǎn)品導(dǎo)熱系數(shù)低至0.016～0.018W/（m?K），保溫性能極好。德國(guó)可耐福集團(tuán)公司生產(chǎn)的酚醛泡沫墻體保溫板產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度達(dá)到0.15MPa，尤其適用于外墻內(nèi)保溫和隔墻。英國(guó)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(gè)型號(hào)，其中K8系列產(chǎn)品應(yīng)用于外墻保溫，該型號(hào)產(chǎn)品pH值接近于中性，密度為40kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)不高于0.020W/（m?K）。美國(guó)西碧化學(xué)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(wèn)題。值得一提的是，日本旭化成建材公司近年來(lái)推出了商標(biāo)名為“新曙光”的改性酚醛泡沫保溫產(chǎn)品，通過(guò)采用獨(dú)特的發(fā)泡技術(shù)和工藝配方，該型號(hào)產(chǎn)品閉孔率超過(guò)96%，吸水率極低，導(dǎo)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(xì)膩光滑。
國(guó)內(nèi)對(duì)酚醛泡沫的技術(shù)研究起步于20世紀(jì)90年代初，且初期多為開(kāi)孔型泡沫產(chǎn)品，主要用作花卉泥。21世紀(jì)初，因國(guó)內(nèi)外墻保溫工程中保溫材料的燃燒而引發(fā)的火災(zāi)事故呈逐年遞增的趨勢(shì)，人們開(kāi)始研究閉孔型酚醛泡沫生產(chǎn)技術(shù)，并逐漸將其應(yīng)用于建筑外墻保溫領(lǐng)域。由于國(guó)內(nèi)對(duì)酚醛泡沫的研究起步較晚，致使我國(guó)同類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)水平較國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在一定的差距。國(guó)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(qiáng)（pH值約為2～4），影響產(chǎn)品施工使用過(guò)程中與粘結(jié)膠漿及抹面膠漿的粘結(jié)強(qiáng)度，嚴(yán)重降低了外墻保溫系統(tǒng)的耐候性及安全性；導(dǎo)熱系數(shù)約為0.026～0.034W/（m?K），保溫性能明顯低于國(guó)外同類(lèi)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(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品還存在易粉化、韌性較差的缺陷。
2. 國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)應(yīng)用狀況
在國(guó)外，美國(guó)建設(shè)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(tái)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(biāo)準(zhǔn)耐燃物。法國(guó)、北歐建筑部門(mén)認(rèn)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(guó)、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(yùn)輸工具的酚醛泡沫保溫材料年用量均已突破5萬(wàn)噸以上。
在國(guó)內(nèi)，自一系列外墻保溫工程惡性火災(zāi)發(fā)生以來(lái)，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(rèn)可，酚醛泡沫的外墻保溫市場(chǎng)逐漸形成。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止到2013年底，全國(guó)約3500萬(wàn)平方米酚醛泡沫保溫板應(yīng)用于各類(lèi)外墻保溫工程。1000余萬(wàn)平方米（1萬(wàn)噸）酚醛鋁箔夾心板應(yīng)用于中央空調(diào)暖通管道。
目前酚醛泡沫最大的消費(fèi)市場(chǎng)是建筑保溫、中央空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)管、水管保溫，約占總消費(fèi)量的80%。而化工、制冷、船舶、運(yùn)輸、冶金等適合酚醛泡沫使用的地方，因?yàn)橐?guī)范、習(xí)慣、價(jià)格、競(jìng)爭(zhēng)等原因，還沒(méi)有大面積推廣。
3.技術(shù)需求分析
酚醛樹(shù)脂是以酚類(lèi)化合物和醛類(lèi)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(diǎn)，這極大地限制了酚醛泡沫保溫板在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用。另外，傳統(tǒng)的酚醛泡沫保溫材料在生產(chǎn)過(guò)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(guò)程中，抹面膠漿和粘結(jié)膠漿中的堿性物質(zhì)會(huì)與殘存在保溫板泡孔內(nèi)部的酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而對(duì)整個(gè)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(qiáng)度低和酸性較強(qiáng)的問(wèn)題，提高產(chǎn)品綜合性能，縮小與國(guó)外的技術(shù)差距，滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)綠色、安全、經(jīng)濟(jì)的防火保溫材料的迫切需要，進(jìn)行高性能酚醛樹(shù)脂、酚醛泡沫物理和化學(xué)改性、高性能酚醛泡沫復(fù)合材料的研究勢(shì)在必行。
4.市場(chǎng)需求分析
近年來(lái)，我國(guó)外墻保溫工程的火災(zāi)事故呈逐年多發(fā)的趨勢(shì)，給人們的生命和財(cái)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(zāi)事故的發(fā)生，2011年國(guó)務(wù)院發(fā)布了《國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)消防工作的意見(jiàn)》（國(guó)發(fā)【2011】46號(hào)）文件規(guī)定“新建、改建、擴(kuò)建工程的外保溫材料一律不得使用易燃材料，嚴(yán)格限制使用可燃材料?！?013年遼寧省發(fā)布地方標(biāo)準(zhǔn)D21/T2116-2013《建筑消防安全技術(shù)規(guī)范》，對(duì)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(jí)，當(dāng)采用B1級(jí)保溫材料時(shí)，要采用熱固性材料并用不燃燒材料做防護(hù)層。同年，遼寧省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳發(fā)布了《關(guān)于做好推廣應(yīng)用酚醛保溫板工作的通知》（遼住建【2013】279號(hào)），文件規(guī)定“從2014年開(kāi)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?！鄙鲜黾夹g(shù)規(guī)范和文件的出臺(tái)，體現(xiàn)了我國(guó)各級(jí)政府部門(mén)順應(yīng)民意，加強(qiáng)對(duì)建筑外墻保溫材料監(jiān)管的愿景與決心。
我國(guó)正處在快速城市化的發(fā)展過(guò)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(dāng)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(wù)，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(jìn)行節(jié)能改造的艱巨任務(wù)。建筑市場(chǎng)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(jì)的防火保溫材料，具有廣闊的市場(chǎng)前景。