酚醛泡沫塑料

泡沫塑料與純塑料相比，具有密度低，質(zhì)輕，比強度高，其強度隨密度增加而增大，有吸收沖擊載荷的能力，有優(yōu)良的緩沖減震性能，隔音吸音性能，熱導率低，隔熱性能好，優(yōu)良的電絕緣性能，具有耐腐蝕、耐霉菌性能。軟質(zhì)泡沫塑料具有彈性優(yōu)良等性能。

今后幾年酚醛泡沫塑料產(chǎn)值將以年均20%的速度增長。這是近日在河北省廊坊市舉辦的"2007東北亞暨環(huán)渤海國際商務節(jié)高新技術(shù)項目發(fā)布會"上獲得的信息。

酚醛泡沫塑料在國外的研究和應用比較早。1942年以前，酚醛泡沫塑料已在實驗室制成，并在第二次世界大戰(zhàn)初期開始得到應用。至今，國外已將其復合材料大量用于飛機、船舶、車輛、隧道、油井、礦山等防火要求嚴格的墻體、板材、部件等，現(xiàn)正轉(zhuǎn)向民用建筑領(lǐng)域。

我國酚醛泡沫塑料的開發(fā)較晚，二十世紀80年代末，北京化工大學承擔原化工部科研項目，開始從事酚醛泡沫塑料的研究，該項目于1991年通過鑒定。北京化工大學經(jīng)過十幾年努力，目前已經(jīng)與國內(nèi)幾家企業(yè)進行合作，共同開發(fā)了酚醛泡沫塑料保溫材料的工業(yè)化產(chǎn)品，每家企業(yè)的年產(chǎn)規(guī)模在幾千到幾萬立方米水平。 業(yè)界專家分析認為，酚醛泡沫塑料將在中央空調(diào)系統(tǒng)、輕質(zhì)保溫彩鋼板、房屋隔熱材料、石油化工管道等領(lǐng)域大有作為。 中央空調(diào)系統(tǒng)用保溫材料 據(jù)預測，我國城鎮(zhèn)新建建筑面積每年超過4億平方米，中央空調(diào)系統(tǒng)用保溫材料需求估計達320立方米。目前。保溫材料已在一大批國家及地方重點工程中應用于中央空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)約了大量能源，同時彌補了傳統(tǒng)保溫材料耐久性、環(huán)保和防火等方面的不足。隨著國家建設發(fā)展。預計在未來三五年內(nèi)，其市場還將進一步擴大。輕質(zhì)保溫彩鋼板 保溫彩鋼板具有自重輕、保溫隔熱出色、承載力強、色澤鮮艷、安裝靈活、造價低等特點，從二十世紀80年代開始廣泛應用于工業(yè)廠房、倉庫、機場、體育場館、商務樓、停車場和民用住宅等建筑，在發(fā)達國家的應用更為廣泛。保溫彩鋼板具有質(zhì)輕、節(jié)省場地、造價低、施工周期短、安全可靠、造型優(yōu)美等優(yōu)勢。其中，保溫芯材使用的傳統(tǒng)材料是聚氨酯和聚苯乙烯或玻璃棉、巖棉。隨著建筑技術(shù)發(fā)展，芯材已開始向節(jié)能、環(huán)保和防火等綜合性能更加優(yōu)化方向發(fā)展。國內(nèi)最早生產(chǎn)經(jīng)營彩鋼板的企業(yè)目前正在紛紛尋找新的芯材替代材料，酚醛泡沫塑料是其待選材料之一。

微孔間互相連通的稱為開孔型泡沫塑料，互相封閉的稱為閉孔型泡沫塑料。泡沫塑料有硬質(zhì)、軟質(zhì)兩種。按美國試驗和材料學會標準，在18~29℃溫度下，在時間為5s內(nèi),繞直徑2.5cm的圓棒一周,如不斷裂,測試樣屬于軟質(zhì)泡沫塑料;反之則屬硬質(zhì)泡沫塑料。泡沫塑料還可分為低發(fā)泡和高發(fā)泡兩類。通常將發(fā)泡倍率(發(fā)泡后比發(fā)泡前體積增大的倍數(shù))小于5的稱為低發(fā)泡,大于5的稱為高發(fā)泡。

發(fā)泡方法

無論采用什么方法發(fā)泡，其基本過程都是:

①在液態(tài)或熔態(tài)塑料中引入氣體，產(chǎn)生微孔;

②使微孔增長到一定體積;

③通過物理或化學方法固定微孔結(jié)構(gòu)。

按照引入氣體的方式，發(fā)泡方法有機械法、物理法和化學法。

機械法:借助強烈攪拌，把大量空氣或其他氣體引入液態(tài)塑料中。工業(yè)上主要用此法生產(chǎn)脲醛泡沫塑料，可用作隔熱保溫材料或影劇中布景材料(如人造雪花)。

物理法:常將低沸點烴類或鹵代烴類溶入塑料中，受熱時塑料軟化，同時溶入的液體揮發(fā)膨脹發(fā)泡。如聚苯乙烯泡沫塑料，可在苯乙烯懸浮聚合時，先把戊烷溶入單體中，或在加熱加壓下把已聚合成珠狀的聚苯乙烯樹脂用戊烷處理，制得所謂可發(fā)泡性聚苯乙烯珠粒。將此珠粒在熱水或蒸汽中預發(fā)泡，再置于模具中通入蒸汽，使預發(fā)泡顆粒二次膨脹并互相熔結(jié)，冷卻后即得到與模具型腔形狀相同的制品(見圖)。它們廣泛用作保溫和包裝中防震材料。也可采用擠出成型法，此時，既可使用可發(fā)泡珠粒，將其一次發(fā)泡擠出成片材;也可使用普通聚苯乙烯粒料，在擠出機適當部位加入鹵代烴，使之與塑料熔體混合均勻，當物料離開機頭時即膨脹發(fā)泡。擠出法常用于制片材或板材，片材經(jīng)真空吸塑成型可制成食品包裝盒和托盤等。聚乙烯也可用類似方法制得擠出發(fā)泡制品。引入氣體的物理方法還有溶出法、中空微球法等。溶出法是將可溶性物質(zhì)如食鹽、淀粉等和樹脂混合，成型為制品后，再將制品放在水中反復處理，把可溶性物質(zhì)溶出，即得到開孔型泡沫制品，多用作過濾材料。中空微球法是將熔化溫度很高的空心玻璃微珠與塑料熔體相混，在玻璃微珠不致破碎的成型條件下，可制得特殊的閉孔型泡沫塑料。

化學法:可分為兩類:① 采用化學發(fā)泡劑，它們在受熱時分解放出氣體。常用的化學發(fā)泡劑，如偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、N，N′-二亞硝基五亞甲基四胺、碳酸氫鈉等。許多熱塑性塑料均可用此法作成泡沫塑料。例如聚氯乙烯泡沫鞋，就是把樹脂、增塑劑、發(fā)泡劑和其他添加劑制成的配合料，放入注射成型機中，發(fā)泡劑在機筒中分解，物料在模具中發(fā)泡而成。泡沫人造革則是將發(fā)泡劑混入聚氯乙烯糊中，涂刮或壓延在織物上，連續(xù)通過隧道式加熱爐，物料塑化熔融、發(fā)泡劑分解發(fā)泡、經(jīng)冷卻和表面整飾，即得泡沫人造革。硬質(zhì)聚氯乙烯低發(fā)泡板材、管材或異型材則用擠出法成型，發(fā)泡劑在機筒中分解，物料離開機頭時，壓力降到常壓，溶入氣體即膨脹發(fā)泡，如果發(fā)泡過程與冷卻定型過程配合得當，就可得到結(jié)構(gòu)泡沫制品。② 利用聚合過程中的副產(chǎn)氣體，典型例子是聚氨酯泡沫塑料，當異氰酸酯和聚酯或聚醚進行縮聚反應時，部分異氰酸酯會與水、羥基或羧基反應生成二氧化碳。只要氣體放出速度和縮聚反應速度調(diào)節(jié)得當，即可制是泡孔十分均勻的高發(fā)泡制品。聚氨酯泡沫塑料有兩種類型，軟質(zhì)開孔型形似海綿，廣泛用作各種座椅、沙發(fā)的座墊以及吸音、過濾材料等;硬質(zhì)閉孔型則是理想的保溫、絕緣、減震和漂浮材料。

用途

20世紀60年代發(fā)展起來的結(jié)構(gòu)泡沫塑料，以芯層發(fā)泡、皮層不發(fā)泡為特征，外硬內(nèi)韌，比強度(以單位質(zhì)量計的強度)高，耗料省，日益廣泛地代替木材用于建筑和家具工業(yè)中。聚烯烴的化學或輻射交聯(lián)發(fā)泡技術(shù)取得成功，使泡沫塑料的產(chǎn)量大幅度增加。經(jīng)共混、填充、增強等改性塑料制得的泡沫塑料，具有更優(yōu)良的綜合性能，能滿足各種特殊用途的需要。例如用反應注射成型制得的玻璃纖維增強聚氨酯泡沫塑料，已用作飛機、汽車、計算機等的結(jié)構(gòu)部件;而用空心玻璃微珠填充聚苯并咪唑制得的泡沫塑料，質(zhì)輕而耐高溫，已用于航天器中。

濕法酚醛泡沫的主要應用是作絕緣材料，例如以板材和夾心嵌板的形式用于建筑業(yè)，用于制造保溫貨車、卡車和船艙，也可用于低溫絕緣。濕法酚醛泡沫還可以作為吸聲板;它特別適于制造泡沫炭，此泡沫炭可耐3300℃的高溫，是一種非常好的耐火絕緣材料;玻璃纖維增強的酚醛泡沫可作為盛有可裂變材料容器的包裝材料，例如，密度為96kg/m³的玻璃纖維/酚醛泡沫在運輸中對盛有六氟化鈾的鋼瓶起保護作用，一方面防震，另一方面在高達1200℃的情況下，防止火災發(fā)生。用硼酸-草酸作固化劑制得的泡沫塑料還可大大衰減中子流。此外，濕法酚醛泡沫還大量用于鮮花展覽和運輸，將鮮花插入吸飽水的酚醛泡沫塑料中可延長花卉的壽命。

干法酚醛泡沫可用于隔聲、隔熱，例如鋁板/低密度ΦK-20泡沫復合件可作為戰(zhàn)車的隔板，將發(fā)動機包圍起來，以減少熱和噪聲對車內(nèi)人員的危害。鋁板/高密度ΦK-20泡沫復合件可作為戰(zhàn)車的吊籃底盤，以減輕重量。此外，鋁板/ΦK-20泡沫復合件還可作導彈的尾翼。其他用途同濕法酚醛泡沫。

酚醛泡沫是一種品質(zhì)優(yōu)良的保溫材料，在其他保溫領(lǐng)域已經(jīng)有了廣泛了應用，但在建筑外墻保溫行業(yè)確是方興未艾。采用酚醛泡沫保溫裝飾板作外墻保溫材料，可同時滿足絕熱和防火的要求，其作為封閉與控制火勢的材料用于公共建筑，就能夠從根本上杜絕有機易燃材料、無機材料的粉塵和細小纖維污染給人們帶來的安全和健康雙重危害。

模塑聚苯乙烯泡沫塑料 (EPS)板

(1) 自重輕，且具有一定的抗壓、抗拉強度，靠自身強度能支承抹面保護層，不需要拉接件，可避免形成熱橋。

(2) EPS板在密度30~50 kg/m的范圍內(nèi)，導熱系數(shù)值最小;在平均溫度10℃，密度為20kg/m時，導熱系數(shù)為0.033~0.036W/(m·K);密度小于15 kg/m時，導熱系數(shù)隨密度的減小而急劇增大;密度15~22 kg/m的EPS板適合做外保溫。

(3) 用于外墻和屋面保溫時，一般不會產(chǎn)生明顯的受潮問題。但當EPS板一側(cè)長期處于高溫高濕環(huán)境，另一側(cè)處于低溫環(huán)境并且被透水蒸氣性不好的材料封閉時;或當屋面防水層失效后，EPS板可能嚴重受潮，從而導致其保溫性能嚴重降低。

(4)用于冷庫、空調(diào)等低溫管道保溫時，必須在EPS板外表面設置隔汽層。

擠塑聚苯乙烯泡沫塑料 (XPS)板

(1) 具有特有的微細閉孔蜂窩狀結(jié)構(gòu)，與EPS板相比，具有密度大、壓縮性能高、導熱系數(shù)小、吸水率低、水蒸氣滲透系數(shù)小等特點。在長期高濕度或浸水環(huán)境下，XPS板仍能保持其優(yōu)良的保溫性能，在各種常用保溫材料中，是目前唯一能在70%相對濕度下兩年后熱阻保留率仍在80%以上的保溫材料。

(2) 由于XPS板長期吸水率低，特別適用于倒置式屋面和空調(diào)風管。

(3) 還具有很好的耐凍融性能及較好的抗壓縮蠕變性能。

硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料(PUR)

(1) 使用溫度高，一般可達100℃，添加耐溫輔料后，使用溫度可達120℃。

(2) 聚氨酯中發(fā)泡劑會因擴散作用不斷與環(huán)境中的空氣進行置換，致使導熱系數(shù)隨時間而逐漸增大。為了克服這一缺點，可采用壓型鋼板等不透氣材料做面層將其密封，以限制或減緩這種置換作用。

(3) 現(xiàn)場噴涂聚氨酯泡沫塑料使用溫度高，壓縮性能高，施工簡便，較EPS板更適于屋面保溫。

(4) 用于管道(尤其是地下直埋管道)和屋面保溫時，應采取可靠的防水、防潮措施。同時應考慮導熱系數(shù)會隨時間而增大，盡量采用密封材料作保護層。

(5) 由于使用溫度較高，多用于供暖管道保溫。

(6) 發(fā)煙溫度低，遇火時產(chǎn)生大量濃煙與有毒氣體，不宜用作內(nèi)保溫材料。

(7) 雖然吸水率較低，但作為保溫材料，絕不能兼做防水材料。

聚乙烯泡沫塑料(PE)

(1) 幾乎不吸水和幾乎不透水蒸氣，長期在潮濕環(huán)境下使用不會受潮，因而導熱系數(shù)能夠保持不變(EPS、PUR、PF等無法與之相比)，并且為軟質(zhì)泡沫塑料，具有很好的柔韌性。

(2) 壓縮性能較差，受壓狀態(tài)下使用時存在壓縮蠕變。

(3) 適用于低溫管道和空調(diào)風管。

酚醛泡沫塑料(PF)

(1) 各項性能和價格與聚氨酯相當，只是壓縮性能較低;但是由于它的耐溫性和防火性能遠遠優(yōu)于聚氨酯，所以特別適用于高溫管道和對防火要求嚴格的場合。

(2) 耐熱性、阻燃性遠遠優(yōu)于聚氨酯及其他泡沫塑料，長期使用溫度可高達200℃，允許間歇溫度高達250℃。

(3) PF氧指數(shù)高達50%，煙密度等級(SDR)為4，在空氣中不燃，不熔融滴落。按GB 9978-90進行耐火試驗時，試件無明顯變形，無竄火現(xiàn)象。

尿素甲醛現(xiàn)澆泡沫塑料(UF)

(1) 耐老化、耐霉菌，干燥后對金屬不腐蝕。

(2) 適用于夾心墻體和空心砌塊填充保溫。

(3) 硬化過程中有水分釋放，故其外圍材料應有良好的透水蒸氣性，以使硬化泡沫充分干燥;如果應用空間長期處于潮濕狀態(tài)，或者材料不是用于保溫而是保冷，則應對潮濕問題特別加以考慮。

(4) 在干燥過程中收縮較大(干燥收縮率不大于4%)，材料中有可能產(chǎn)生裂縫，而且在材料與空間的接觸面處容易產(chǎn)生松脫現(xiàn)象。如果不允許有此種現(xiàn)象發(fā)生，應事先向材料供應商提出。

(5) 存在甲醛釋放問題。

相對于發(fā)達國家，我國建筑能耗較高，能源浪費嚴重。因此，建筑節(jié)能是緩解我國能源緊缺矛盾、改善環(huán)保條件、減輕環(huán)境污染、促進經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的一項直接的、廉價的系統(tǒng)工程，其中房屋隔熱是這一系統(tǒng)工程中的重要一環(huán)。根據(jù)《建筑節(jié)能"九五"計劃和2010年規(guī)劃》，現(xiàn)有城鎮(zhèn)建筑需進行節(jié)能改造的約有100億平方米，僅屋頂隔熱材料每年就需消耗1億多平方米，墻體材料就更多。酚醛泡沫塑料在隔熱、防滲水、防火等方面遠勝于其他保溫材料，因此，酚醛泡沫塑料在房屋隔熱方面的市場也一定會打開，并且在美國、日本、俄羅斯以及歐洲國家，都有這方面成功的先例可借鑒。 石油化工管道用保溫材料 石油化工是國民經(jīng)濟基礎產(chǎn)業(yè)，需大量的各種管道支撐起一系列工藝過程。為了滿足生產(chǎn)要求，節(jié)約能源，改善勞動條件，工藝管道都需要進行隔熱處理。石油化工行業(yè)使用的傳統(tǒng)保溫材料在耐候性、耐腐蝕、環(huán)保、防火等方面大多存在這樣或那樣的缺陷。用酚醛泡沫塑料替代則可避免。例如，上海高橋化工廠、高橋精細化工廠在生產(chǎn)中已經(jīng)采用酚醛泡沫塑料替代原來的保溫材料，并取得了很好的節(jié)能效果。石油化工行業(yè)每年進行的例行檢修，需要的保溫材料總量達10萬~20萬立方米，每年新建項目使用的保溫材料達到5萬~15萬立方米。因此，全行業(yè)保溫材料需求量較大。

(1)容重很低，可減輕包裝重量，降低運輸費用;

(2)具有優(yōu)良的沖擊、振動能量的吸收性，用于緩沖防震包裝能大大減少產(chǎn)品的破損;

(3)對溫、濕度的變化適應性強，能滿足一般包裝情況的要求;

(4)吸水率低、吸濕性小，化學穩(wěn)定性好，本身不會對內(nèi)裝物產(chǎn)生腐蝕，且對酸、堿等化學藥品有較強的耐受性;

(5)導熱率低，可用于保溫隔熱包裝，如冰淇淋杯、快餐容器及保溫魚箱等;

(6)成型加工方便，可以采用模壓、擠出、注射等成型方法制成各種泡沫襯墊、泡沫塊、片材等。容易進行二次成型加工，如泡沫板材經(jīng)熱成型可制成各種快餐容器等。另外，泡沫塑料塊也可用粘合劑進行自身粘接或與其它材料粘接，制成各種緩沖襯墊等。

1. 酚醛泡沫塑料板復合風管選用主要控制參數(shù)為燃燒性能，導熱系數(shù)，保溫材料密度，板材厚度，面層材質(zhì)等。

2. 通風、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的風管，宜采用圓形或長、短邊之比不大于4的矩形截面，其最大長、短邊之比不應超過10。

3. 酚醛泡沫塑料板復合風管的附面層材料應為非燃材料。

4. 通風、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的風管應采用不燃材料，下列情況除外:

a) 接觸腐蝕性介質(zhì)的風管和柔性接頭可采用難然材料;

b) 高層民用建筑外的體育館、展覽館、候機(車、船)樓(廳)等大空間建筑、辦公樓和丙、丁、戊類廠房內(nèi)的通風、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當風管按防火分區(qū)設置且設置了防煙防火閥時，可采用燃燒產(chǎn)物毒性較小且煙密度等級≤25的難然材料。

5. 不宜輸送有腐蝕性的介質(zhì)。

6. 廠家應提供風管阻力系數(shù)，以便進行阻力損失計算。

1. 風管安裝必須符合下列規(guī)定:

a) 復合板風管板材的拼接應采用45°角粘結(jié)或"H"形加固條拼接，拼接處應涂膠粘劑粘合。膠粘劑應采用不燃材料。當風管邊長≤1600mm時，宜采用45°角形槽口處直接粘接，并在粘接縫處兩側(cè)粘貼鋁箔膠帶;邊長>1600mm時，宜采用"H"形PVC或鋁合金加固條在90°角槽口處拼接。

b) 風管內(nèi)嚴禁其他管線穿越;

2. 輸送空氣溫度高于80℃的風管，應按設計規(guī)定采取防護措施。

3. 風管系統(tǒng)安裝完畢后，應按系統(tǒng)類別進行嚴密性檢驗，漏風量應符合GB50243-2002《通風及空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的規(guī)定。