酚醛保温材料的性能及发展趋势

艾　江

(陕西金泰氯碱化工有限公司, 陕西 榆林 718199)



酚醛保温材料的性能及发展趋势

艾江

(陕西金泰氯碱化工有限公司, 陕西 榆林 718199)

酚醛保温材料具有良好的保温节能效果，是应用于外墙、内墙保温的绝好材料。酚醛保温材料可用于幕墙保温系统、外墙薄抹灰系统及构筑酚醛防火隔离带等，也可与饰面层复合制作保温装饰一体化板，市场前景广阔。

酚醛树脂； 保温材料； 技术性能； 发展趋势

0　前言

目前在发达国家酚醛泡沫塑料保温材料广泛应用于建筑、国防、外贸、贮存、能源等领域。美国建筑行业所用的隔音保温泡沫塑料中，酚醛保温材料占40%；日本业已成立酚醛泡沫保温材料普及协会，以推广这种新型保温材料。

酚醛泡沫保温材料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为原料，经科学配方制成的闭孔型硬质泡沫塑料。酚醛泡沫塑料的原料来源丰富，价格低廉，而且生产加工简单，产品用途广泛。酚醛泡沫塑料保温材料适用于大型冷库、贮罐、船舶及各种保温管道和民用建筑等[1]。

酚醛泡沫塑料保温材料与通常高分子树脂加入阻燃剂得到的保温材料有着本质的区别：在火中不燃烧、不熔化，也不会散发有毒烟雾，并具有质轻、无毒、无腐蚀、保温、节能、隔音、价廉等优点，且不用氟利昂发泡，无环境污染、加工性好、施工方便，其综合性能是目前其它保温材料无法比拟的[2]，适用于宾馆、公寓、医院和高层建筑中央空调系统的保温，对冷藏、冷库的保冷以及用于石油化工等工业管道和设备的保温，建筑隔墙、外墙复合板、吊顶天花板、吸音板等，解决了其它有机保温材料防火性能不理想，而无机保温材料吸水率大、容易 结露、施工时皮肤刺痒等问题，酚醛保温系统是空调系统和各种电器的最佳保温材料。

1　酚醛保温材料的特性

近30年在我国建筑行业和工业制造行业发展历程中，保温材料经历了传统无机材料和有机合成材料两个阶段，为我国建筑节能做出了巨大贡献。但是上述墙体保温材料存在下列缺点：无机保温材料生产加工能耗大，全天候长期使用保温效果不稳定，施工工艺复杂，尤其是材料使用及废弃物处理对环境和人体有害，以至于有些国家在某些场合禁止使用。传统的聚苯乙烯泡沫塑料板、聚氨酯泡沫塑料板具有优异保温性能，但是不具有安全的防火性能，尤其是燃烧时产生毒气。该类材料在发达国家早已限制在极小的应用领域中使用[3]。近年来我国建筑物因大面积使用聚苯乙烯泡沫塑料板保温材料所引发的火灾事故频发，造成了巨大的经济损失和人员伤亡。

酚醛泡沫塑料早期应用在导弹及火箭头的保温。近年来高层建筑、舰船、航空、空间技术等对合成泡沫塑料的热稳定性和耐燃性提出了更高要求。作为一种新型的多用途泡沫塑料材料，酚醛泡沫塑料除了能达到其它保温材料的保温效果外，还具有非常好的防火安全性能。酚醛泡沫塑料具有质量轻、绝热性好、刚性大、尺寸稳定性好等特点，并且它还具有与铝相似的膨胀系数，属于难燃物质，燃烧时仅产生少量一氧化碳有毒气体，发烟量低、不会熔融、无滴落物产生[4]。

酚醛泡沫保温材料具有如下特性：

(1) 优异的防火性能聚氨酯和聚苯乙烯等有机保温材料燃烧后会产生浓烟和剧毒物，造成人员伤亡，同时也增加灭火难度；而酚醛泡沫保温材料遇火不燃，阻燃性能达最高A级，最高使用温度为180 ℃(允许瞬时250 ℃)，100 mm厚的酚醛泡沫保温板抗火焰能力可达1 h以上而不被烧穿。在火焰的直接作用下只会表面炭化，不产生滴落物，燃烧后表面形成一层阻燃层，有效保护层内的泡沫结构。

(2) 优良的绝热性能导热系数低，系保温、隔热的优良材料。

(3) 耐热固化的酚醛泡沫塑料具有数个苯酚环，并有甲撑桥连接的结构。由热力学可知：甲撑桥是有机物连接中受温度影响最为稳定的连接之一，这使得酚醛泡沫塑料具有优异的热稳定性，可在150 ℃下长期使用，短时间可耐200 ℃。

(4) 抗腐蚀抗老化几乎能耐所有无机酸、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，具有较好的耐老化性。

(5) 密度小、质量轻酚醛泡沫材料的密度为80 kg/m3以下，可达到50 kg/m3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。

(6) 适用温度范围广酚醛泡沫塑料的强度受温度影响不明显，在低温，甚至-196 ℃不发生冷缩、冷脆，其力学强度基本不变，在150 ℃连续受力的情况下可保持原有强度的90%。

(7) 吸声性能酚醛泡沫保温板具有优良的吸声性能，开孔型的泡沫结构更有利于吸声。

(8) 环保岩棉、玻璃棉对人体有伤害，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；而酚醛泡沫保温板采用无氟发泡技术，符合环保要求。

在欧、美、日等工业发达国家，对重要建筑和高层建筑墙体保温均有严格的防火要求。由于涉及严重的防火问题，在美国早已有20多个州禁止在建筑中使用聚苯乙烯泡沫材料(EPS);在英国18 m以上的建筑不允许使用EPS板薄抹灰外墙保温系统;德国则规定22 m以上的建筑不允许使用该系统，很多保险公司禁止给EPS保温的建筑保险。

酚醛泡沫保温板在发达国家被广泛应用。美国40%的防火保温隔音材料为酚醛树脂；英国、西欧、中东地区规定新建工程优先采用酚醛泡沫保温材料；法国、北欧地区的建筑部门认为只有酚醛泡沫保温材料才具有较好的防火性能;俄罗斯、东欧也将酚醛泡沫保温材料用于公共建筑和高层建筑；日本甚至颁布《酚醛泡沫塑料作为标准建筑物耐燃材料》的法令。

2　酚醛保温材料新技术及产业发展趋势

采用生物材料降低成本，除市场认知度低外，目前采用传统工艺生产的酚醛树脂价格较高也是制约市场需求进一步扩大的一个重要因素。为了降低成本，酚醛树脂生产企业和科研单位通过技术研发、产品改进、引进国外先进的生产设备及管理模式等手段，尝试利用秸秆、玉米芯等生物材料生产酚醛树脂，并取得了成功。这使得酚醛树脂的价格大幅下降。目前，山东圣泉集团、上海雅达涂料公司、北京莱恩斯集团、厦门高特高新材料有限公司等酚醛树脂防火保温材料的生产企业均已开始采用生物材料生产酚醛树脂保温板。

山东圣泉集团利用秸秆、玉米芯等生物材料中含有的半纤维素、纤维素、木质素等成分，采用生物化工工艺提取木糖醇、氨纶、沼气、汽车燃料及酚醛树脂等，成本低廉，效益明显。目前采用生物材料生产的酚醛树脂保温材料的价格与市场上添加阻燃剂来达到同等级防火效果的保温材料的价格相当，甚至更低，并且利用秸秆、玉米芯等生物材料制造酚醛树脂，节能环保，产品兼具保温和防火双效性能；使用后，没有任何毒性和污染，还可以回收，制成活性炭产品，应用于石油化工等领域，具有广阔的市场前景。

改性酚醛内外墙保温板是由国内科研人员开发研制的合成材料，达到外墙保温绝热和内墙贴面的效果；是一种经济、安全、高效、节能的墙体内外保温系统，为新建、改建、扩建工程的，墙体节能设计、施工提供了更新颖、更安全的系统解决方案。

改性酚醛内外墙保温板具有优异的防火性能，在高层建筑、公共建筑中使用更安全可靠[5]。改性酚醛内外墙保温板主体原料均为阻燃性物质，因而无需添加任何阻燃剂，被国家检测机构认定为难燃型B1级。

改性酚醛内外墙保温板具有如下特性：

(1) 良好的隔热保温性改性酚醛泡沫塑料为独立的微孔发泡体，因此，具有优异的隔热、保温性能。

(2) 隔音性改性酚醛泡沫塑料系酚醛树脂发泡，能产生良好的隔音和吸声的效果。

(3) 非吸湿性改性酚醛泡沫塑料吸水率低，所以不因吸水而降低保温性能。

(4) 温度适应性在-160～180 ℃(允许间隙温度达到250 ℃)范围内均可使用。

(5) 环境友好型改性酚醛泡沫塑料采用无氟发泡技术，有利于对地球臭氧层的保护。

(6) 安全性高外墙保温系统长期暴露在室外恶劣的环境中，风吹雨打、冷暖交替导致粘接材料老化松动，存在高空坠落、表面开裂渗水的危险;而改性酚醛内外墙保温板系统，是一种十分安全的建筑保温节能方式，在施工或使用中不存在类似的安全隐患。

(7) 外观效果好许多公共建筑精美的建筑立面，不适合采用外墙外保温方式，改性酚醛内外墙保温板在不改变建筑外观的前提下，能够提高现有建筑外墙的保温节能效果。

(8) 节能效果好改性酚醛内外墙保温板在外墙内部、间隙供暖或制冷，以及需要快速加热或降温的地区，开启空调后可迅速达到理想的温度，减少通过墙体的能量损耗，更节能。

(9) 使用寿命长改性酚醛内外墙保温板系统安装在室内比较温和的环境中，使用寿命极长，只有当内部装修时才会调整[6]。

3　结语

酚醛树脂具有防火、保温、阻燃等性能，被誉为“防火保温之王”[7]，受到市场的关注。酚醛树脂保温材料开始由航天、军工进入民用建筑领域。更多的保温材料生产企业通过技术研发、产品改进、引进国外先进的生产设备及管理模式等手段，使得酚醛树脂及其保温材料的产能大幅提升，价格大幅下降。目前具有同等级保温和防火性能的酚醛树脂保温材料的价格略低于添加阻燃剂的聚氨酯保温材料。如今，酚醛树脂防火保温材料已经推广至医院、体育设施、高层建筑等公共与民用建筑领域，成为一种高效保温、安全阻燃、轻质节能、绿色环保的新型节能建材。它也是目前国际上公认的建筑行业中最有发展前途的新型保温材料。

[1]袁晓晓, 陈海松, 沈国鹏. 粗酚部分替代苯酚制备酚醛泡沫保温材料[J]. 合成树脂及塑料, 2013,30(3): 33-38.

[2]王立艳, 盖广清. 酚醛泡沫保温材料的制备及性能研究[J]. 吉林建筑工程学院学报, 2012,29(1): 47-48.

[3]陈亚丽, 刘鹏, 朱方方. 膨胀珍珠岩/酚醛复合保温材料的制备及影响因素研究[J]. 新型建筑材料, 2013,40(4): 75-78.

[4]尚桂香, 孙德海, 李洪勇. 酚醛泡沫作为太阳能集热器保温材料的可行性分析[J]. 太阳能, 2007,28(10): 29-31.

[5]亓波， 李长彬， 吕虎, 等. 一种可低温发泡酚醛树脂的制备[J]. 工程塑料应用, 2013, 41(3): 38-41.

[6]郑云生, 李青. 酚醛板外墙外保温系统与工程裂缝的预防[J]. 低温建筑技术, 2013, 35(12): 79-81.

[7]邓刚, 彭绵广, 乔林, 等. 酚醛泡沫在外墙外保温系统中应用的稳定性研究[J]. 墙材革新与建筑节能, 2013,19(8): 44-46.

Performance and Development Trend of Phenolic Thermal Insulation Material

AI Jiang

(Shaanxi Jintai Chlor-Alkali Chemical Co., Ltd., Yulin 718199, China)

Phenolic thermal insulation material has good effects of heat preservation and heat insulation, and is an excellent material used in exterior wall and interior wall thermal insulation. The phenolic thermal insulation material can be used in curtain wall insulation systems, exterior wall thin rendering system and be constructed a phenolic fire belt. It can be also prepared to act the role of surface composite insulation decoration plate, with wide market prospect.

phenolic resin； thermal insulation material； performance； development trend

艾江(1986—)，男，大专，从事聚氯乙烯助剂的生产。

TQ 320

A

1009-5993(2016)01-0032-03

2015-08-10)