工程建设中节能高分子建筑材料的具体应用

郝丽娜 李莹莹

作者简介：郝丽娜（1985-），女，蒙古族，内蒙古通辽人，硕士，副教授，主要从事高分子材料方面的研究。

基金项目：齐齐哈尔市科技计划创新激励项目：功能高分子材料的性能及应用研究（CGYGG-2020012）

摘 要：建筑业平均每年消耗约40%的能源。随着高分子材料种类的增加和进化，“高分子”类的一些材料与金属具有相同的力学性能，还具有节能、保温等特殊特性。采用节能型高分子材料是进一步发展以环境保护理念和可持续发展战略为特点的重要契机。建筑行业采用节能高分子材料可以有效降低建筑行业的能耗，提高清洁能源效率，反映建筑行业的环保做法，节能高分子材料的低成本为其开发提供了充足的空间，基于此本文對工程建设中节能高分子建筑材料的具体应用展开研究。

关键词：节能高分子材料；工程建设；实际应用

1引言

节能型高分子材料也属于高分子材料的一部分，与其它的高分子材料进行相比，节能型高分子材料分子质量比较大，属于聚合物材料，采用节能型高分子材料进行建筑施工，能够更好的发挥其功能特点以及环保特点，节能型高分子材料的特点显著，具备分子量大，可塑性强以及化学性能比较稳定的特点，在建筑行业当中，发挥的作用越来越显著。除此之外，有一些节能型高分子材料具有特殊功能部分，具有特殊功能性的节能型高分子材料，同时还具备管理性以及环境敏感性的特点。由于节能型高分子材料的种种要求导致在建筑行业当中对于高分子材料的要求比较高，更好的保护生态环境，促进建筑行业的进一步发展，根据节能型高分子材料的具体应用情况可以对高分子节能材料进行分类。

2节能型高分子材料的使用情况及类别及应用现状

2.1节能型高分子材料的使用和分类

节能型高分子材料是聚合物材料的一部分，也是一种高分子材料。以下是高分子材料的功能和特点。一般来说，高能效聚合物材料具有较高的分子质量、较高的塑料性能和稳定的化学性能。高分子材料的某些特殊功能也具有光敏性和敏感性。节能型高分子与节能领域的具体应用相结合，可分为直接节能型高分子材料、间接节能型高分子材料和功能高效的材料。直接节能材料主要用于建筑外墙的结构隔热层。间接高能材料通过降低生产成本和延长材料寿命来节省能源。功能性能量储存的高分子材料通过吸收太阳能来节省能源和储存能源。

2.2节能高分子材料在建筑工程中的应用现状

节能高分子材料在建筑工程中的应用，有利于提高建筑保温的效率、时间。建筑企业采用绿色节能功能高分子材料，通过太阳能等清洁能源的转化，进一步降低建筑对电网的依赖，提高建筑能耗水平。高耗能行业，年平均能耗占世界工业总能耗的30%-40%。目前，我国建筑面积超过500亿平方米，其中高耗能建筑占90%以上，节能建筑仅占全市的23.1%，近年来我国每年新建建筑约20亿平方米，其中节能建筑不到20%。随着科学技术的发展和高分子材料的多样化，在节能环保的时代，高分子材料在建筑业中扮演着重要的角色。

3传统节能高分子材料

3.1高分子直接节能型材料

聚氨酯、酚醛树脂和复合材料被广泛使用。建筑外墙的高分子保温是一种高分子直接节能型材料。该材料具有防火、防水保温效果，化学性能稳定，材料膨胀率低，能够完全满足建筑的保温效率和安全要求，使施工简单方便。硬质聚氨酯具有高达90%的堵塞率，并含有二氧化碳和二氯乙烷等低导热膨胀剂。现场聚氨酯的导热系数通常为0.02W/（m·k）。如果，稳定后的导热系数不会变化很大，因此，它的绝缘性能极高聚氨酯材料具有较高的封闭率和良好的疏水性，可防止遇水材料膨胀。但是，由于聚氨酯耐火性低，酚醛树脂材料逐渐发展起来。具有良好的耐热性、保温性和较低的烟雾毒性是酚醛树脂具特性。聚合物中包裹的保温热层通常是液体-固体过渡材料，因为该材料的过渡温度介于20到30之间。目前，我国建筑业的大部分传统保温材料都使用改性材料。材料的热量稳定性不断提高，更好的形成保温，但须确保材料的保温特性良好。

3.2高分子间接节能型材料

通过降低生产成本、延长材料寿命或提高传统高分子材料的耐水、化学稳定、耐老化、抗菌、可加工性，节能高分子材料可以间接节省能源，改善保温涂料聚氨酯材料之间的交联度，复合型水性聚氨酯涂料是水性聚氨酯或合成纳米粒子制备，从而提高材料的韧性，提高湿度。纳米银、纳米二氧化钛、纳米氧化锌含量高的复合聚合物材料以及季铵盐、磷盐和长链吡啶烷基化含量高的聚合物材料具有某些抗菌性能。这些聚合物材质可以应用于外墙或内墙涂层、管道等，以提高材料在高湿度条件下的湿度从而延长了材料的使用寿命。减少材料的形成时间或形成条件也是降低能耗的间接手段。紫外光固化涂料迅速凝固，具有优良的力学性能、光学性能和稳定性，是聚合物涂料应用的广阔前景。

4新型节能高分子材料

4.1高分子功能性储能材料

功能性高分子储能是典型的节能、功能性材料。太阳能聚合物电池的发明和应用极大地加快了太阳能电池的发展。太阳能电池的成本和污染远低于传统的单多晶硅电池。1990年，研究人员在太阳能电池电子方面取得了突破性进展，为共轭聚合物制备太阳能电池开辟了新的开端。为了进一步提高聚合物光伏设备的转换效率，太阳能电池转换的光伏效率提高了5%。国内外许多学者都在为此而努力。研究发现，如果材料主要由小型中间仓库组成，电子设备的电气传输效率更高。主要材料是由聚合物低能带间隙组成的电子受体。如梯形和杂环聚合物两种材料具有良好的相容性，可以具有一定的相分离结构，分离界面导致大量异质结的出现，提高了有效分离界面和光转换效率。经过多年的研发，聚合物太阳能电池的光电转换效率得到了迅速的发展和突破，结果表明只要转换率大于7%。这种电池的大规模生产将大大降低电池的生产成本。

4.2高分子功能性节能材料

高分子功能性节能材料是指利用高分子材料自身的各种性能优势，经过技术开发和改性后，具有良好的节能效果和性能的新型功能性材料。该技术以高分子材料为主要材料，在其结构上以聚醚和多元醇为主要原料，添加多种无机化学添加剂及助剂而制成的复合材料和结构材料。典型的节能、对环境敏感、分子含量高的材料，主要热致变色材料。热致变色是聚合物结构在特定材料加工温度下的变化。外观和颜色都会改变。例如，聚合物（N-丙基丙烯酰胺）的转变温度约为31.5℃，人类舒适温度低于35℃，聚合物（N-丙基丙烯酰胺）变为黑色。当环境温度大于35℃时，聚合（N-丙基丙烯酰胺）为白色。

5建筑行业当中高分子材料的具体应用

5.1防水建筑材料的使用

由于自然降水以及居民生活当中会产生大量的生活用水，会造成建筑物的腐蚀现象，无论是下雨还是生活用水当中的水分子都会在建筑物表面对建筑物进行侵蚀，使得建筑物的安全性能得到降低，在长期的发展当中会产生极大的安全隐患，不利于维护人们的生命安全。为了能够保证建筑工程的施工质量符合规定的安全标准，更好地维护人们的生命安全，便需要当发现安全隐患的时候及时解决，由于建筑物的防水性能的等级与建筑工程的安全等具有极其密切的联系，对此需要对建筑工程的防水性进行检测。现如今，山焦油聚氨酯和纯聚氨酯作为防水涂料在我国建筑工程当中得到极其广泛的运用，该种材料的防水性能比较好，能够减少水分子对于建筑物的影响。尽管涂料的防水性能比较好，能够提高建筑工程的安全性，但是会对生态环境带来其他的破坏，不利于国家的可持续发展。为了能够更好地引导建筑行业向着可持续发展的方向发展，更好地满足可持续发展观念要求，必须要针对实际情况，研究环境友好型材料，以此能够在满足工程防水需求的基础上，保证安全管理理念的贯彻落实。为了能更好地满足人们对现代安全环保的要求，便产生了节能型高分子材料，高分子材料的防渗性功能比较强，同时也能够有效地满足建筑工程的防水需求。将节能型高分子材料作为防水材料应用到建筑工程当中，能够有效地提升安全系数。同时由于节能型高分子材料的防水效果比较好，能够保证建筑工程的质量，让建筑寿命得到延长，并且在建筑施工当中也能够减少一定的成本花费，为建筑公司创造更多的经济收益。

5.2防水涂料的使用

在建筑行业当中，由丙烯酸树脂所构成的乳胶漆深受人们的喜欢，乳胶漆的性能比较均衡，耐磨性比较好，并且质地光滑，防水性能很好，在现代建筑工程当中得到广泛的运用。但是在使用乳胶漆的时候，该类乳胶漆会产生一些会危害人体身体健康的有害物质，当长期使用乳胶漆的时候会使人的身体出现问题，导致头晕恶心等症状的出现。除此之外，乳胶漆的应用也具有一定的局限性，由于该类乳胶漆的透气性能比较差，对此该类乳胶漆并不适用于建筑行业，为了保障人们的身体健康，便可以利用丙烯酸酷乳漆胶和氛碳涂料以及砂壁状涂料等高分子涂，从而有效地解决该类问题。这不仅能够保证涂料特性，让建筑工程项目能够顺利地展开，同时也能够减少有害物质的发挥，保障人体的身体健康。在建筑工程当中使用节能高分子材料如聚醋酸乙烯或者聚氨酯，能够保证建筑工程性能提高。

5.3建筑塑料的使用

在建筑工程当中不可或缺的部分便是建筑速度，采用节能型高分子材料能够为建筑工程领域提供更好的建筑塑料，并且该类建筑塑料在建筑领域得到极其广泛的运用，在塑料门窗水管以及下水管等都可以运用该类塑料。建筑塑料一般用于建筑结构连接、构件、墙体和屋顶连接及结构内构件等。节能型高分子建筑塑料主要包括：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯硫醚（PBT）、聚氨酯（PU）、聚苯胺（PS）、聚碳酸酯（PC）等材料。根据其化学成分及应用场合，建筑塑料可分为如下几类：1.用有机高分子材料为原料制成，具有无毒、无味等特点的透明塑料;2.由无机非金属和有机非金属材料合成而成的塑料具有耐老化、耐酸碱等特点的建筑材料;3.由无机非金属和有机非金属或有机生物合成而成的塑料具有极好性能的建筑材料;4.由无机非金属和有机生物合成而成以及可与建筑材料相媲美并具有高强度和使用寿命的建筑材料。近年来随着人们对质量要求不断提高，节能型高分子塑料已逐渐进入人们视野，特别是由于采用了新型聚合物作为增强体之一使其力学性能得到进一步提高。为了克服高性能新塑料不能满足建筑要求带来的许多缺点，在建筑塑料研究领域中，越来越多地将其应用于生产中。

6总结

建筑业是高耗能行业，随着科学技术的不断发展和进步，许多新材料被应用于建筑业，高分子因其無机和金属材料的优点而得到广泛应用。其力学性能相近，经济成本低，因此受到建筑业的青睐。当今社会大力推进节能环保，节能高分子材料在建筑业中发挥着越来越重要的作用角色。建筑材料是施工质量的基本保证，也是施工成本的重要因素。高分子高能效材料的应用不仅提高了建筑质量，而且降低了建筑行业的成本。而且采用高分子节能型材料不仅环保，而且经济实惠，是建筑未来的一大趋势。

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