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【摘要】墙体材料革新是实现建筑节能的重要方向，硅酸钙聚氨酯复合墙板在各类保温材料中具有较为突出的优势。但其防火性能的提高将提升其实用性。本文以不同配合比的硅酸钙聚氨酯为原料进行多组发泡实验，选出最优的实验原料配比。
【关键词】建筑节能 硅酸钙聚氨酯 防火性能 实验原料配比
【Abstract】Wall materials innovation is the important direction to realize building energy efficiency， calcium silicate polyurethane composite board in all kinds of insulation material has outstanding advantages. But its fire prevention performance will improve its practicability. With different ratio of calcium silicate polyurethane composite thermal insulation material as a raw material for multiple sets of experiment to choose the optimal ratio of raw materials for experiment.
【Key words】Building energy efficiency； Calcium silicate polyurethane； fire prevention performance； The ratio of raw materials
1.引言
在2012年5月住房和城乡建设部和建筑节能与科技司联合部署了“十二五”建筑节能专项规划，把低碳精神、建筑节能、绿色建筑、可再生能源建筑应用等作为重点，其中墙体材料革新是实现建筑节能的关键部件。经专家测算，建筑物能耗损失比例，屋面热能损耗约12%，地面约5%，门窗约40%，墙体约43%[1]。 与发达国家相比，我国还处在一个起步、成长阶段，目前采用的各项墙体保温技术还满足不了建筑节能的需求；应用当中还存在许多问题，例如保温材料品种单一、设计水平低、施工技术落后、复合墙体的耐久性差、防火性差、不能与建筑物同寿命、缺乏相应的规范标准等[2]。
硅酸钙聚氨酯复合墙板是采用外层为80mm厚硅酸钙板，中间为硬质聚氨酯高压发泡定型而成的一种性能优良的隔热保温材料内隔墙板，如1-1图所示。其保温、隔音性能良好，质量轻，主要应用于建筑物的非承重内隔墙。墙板的标准尺寸为长*宽*厚=2400mm * 1200mm*90 mm， 也可以按照客户的要求进行定制，长度可达3000mm，宽度最小为300mm， 厚度最薄为70mm。因此它可以工厂定制，规模化生产，标准化施工，施工简便迅速，便于市场的推广与应用。
硬泡聚氨酯在发达国家约60%作为节能材料用在建筑上，而我国的硬泡聚氨酯60%以上用于冰箱、冰柜等工业设备与管道等保温隔热领域，在建筑领域应用很少，且生产技术与装备落后的隔热保温。因此，现阶段应大力研制和应用保温性能优良、绿色环保、具有多种功能的建筑硬泡聚氨酯保温隔热材料，使节能和健康建筑指标同步实现。
针对现有硅酸钙聚氨酯复合保温墙板在防火性能方面的缺点，通过对相同配方不同配比，以及在原来墙板材的外表加上防火涂料，在墙板材的内部夹芯聚氨酯渗入阻燃辅材料和在保温板间拼接缝隙中嵌入防火密封材料等多种途径研发优化出在防潮性、隔音性、强度、性价比和施工简便性方面有所提高，特别是将原有板材的防火性能提升到GB 8624-1997中B1标准的复合保温材料。同时采用相应的墙体装配施工工艺，使墙体本身的热工性能等指标达到节能标准要求，实现集保温隔热功能与围护结构功能于一体的建筑节能的复合保温墙体。
2 实验部分：
通过查阅资料、咨询相关企业，在普通保温板发泡原料中加入玻化微珠、玻化微珠保温砂浆、阻燃剂，提高复合板材料的防火性能。
2.1实验原料：聚酯多元醇（PS-2412）、MDI（PM-200/PAPI）
催化剂（PC-41＼PC-5＼TMR-2）、发泡剂（HCFC-141b）
阻燃剂（DMMP＼TCEP）、泡沫稳定剂（AK-8805）
玻化微珠、玻化微珠无机保温砂浆[3]。
2.2实验设备：电动搅拌机、电子天平、自制铁制模具100mm*100mm*300mm、滴管。
2.3基础配方：
2.4实验条件：环境温度：19～25℃
原料温度：19～25℃
搅拌速度：1500～2000r/min
搅拌时间：30～50s
2.5自由发泡实验：
将黑料、白料、催化剂及阻燃剂等原料按设定比例混合均匀，在电动搅拌机上混合搅拌30s～50s，随后倒入模具中，密封加压，待发泡彻底再测定其性能。
2.6发泡性能测试：
测定其质量、密度、峰值力和防火性能。（注：防火性能的检测自行用火烧的方法进行估测）
3 结果与讨论：
经过完成多次硬泡聚氨酯配合比实验（图3.1），现将实验数据收集整理制成图表并进行分析：
3.1 基本配合比实验组[4]：
按基本配合比（黑料MDI：白料 PS-2412=1：1）做出的材料试件全部能够点燃，且随着试件密度的下降，其峰值力和防火性能也下降（见图3.2），试件燃烧后不能自熄灭。
3.2添加玻化微珠对聚氨酯硬泡阻燃性能的影响[5] 在基本配比基础上添加不同比例的玻化微珠做出的材料试件全部能够点燃，且随着试件密度的上升，其峰值力下降和防火性能提高，试件燃烧后能够自熄灭。
3.3 添加玻化微珠保温砂浆对聚氨酯硬泡阻燃性能的影响
在基本配比基础上添加不同比例的玻化微珠保温砂浆做出的材料试件全部能够点燃，且随着试件密度的上升，其峰值力下降和防火性能提高，试件燃烧后不能自熄灭。
3.4添加阻燃剂对聚氨酯硬泡阻燃性能的影响[6]
在基本配比基础上添加阻燃剂（DMMP）和不同比例的玻化微珠做出的材料试件全部不能点燃，防火性能较前三组实验最优，随着试件密度的上升，其峰值力基本呈下降趋势（图3.5）。
4 结论：
以上四组实验组中，基本配合比+阻燃剂+不同比例的玻化微珠做出的材料试件强度高，防火性能好，不能点燃。成果实现在与酒精灯火焰（400—1000℃）接触的环境下，持续接触一分钟以上，不会燃烧起火的防火性能，为最佳实验配方。
5 参考文献：
[1]林凯鑫. XPS 挤塑聚苯板外墙外保温施工技术[J]. 广东土木与建筑，2012，01：6-7+26.
[2]刘柱平. 建筑墙体保温材料的研究现状与发展趋势[J]. 广东化工，2010，07：91-92.
[3]刘新民，许春霞，张琼. 复合保温板用聚氨酯硬泡的阻燃性能研究[J]. 聚氨酯工业，2004，02：17-20.
[4]王立为. 聚氨酯发泡保温材料优化配比[J]. 暖通空调，2004，01：80-81.
[5]刘新民，张丛，许春霞，丰效周. 复合板用聚氨酯硬泡的研制[J]. 现代塑料加工应用，2004，01：3-7.
[6]李兆星，段燕芳. 阻燃聚合物聚醚多元醇的合成及其阻燃性能的研究[J].聚氨酯工业，2011，04：21-24.
作者简介：
[1]曾丽娟（1973 年 04 月），汕头大学工学院，博士，教授，硕士导师，高新引进高层次人才项目（粤财教[2012]328 号）资助；
[2]张杰洁 （1990 年 09 月），汕头大学工学院土木系 14 级硕士研究生，研究方向结构工程；
[3]张沈峰（1992年02月），汕头大学工学院土木系14级硕士研究生，研究方向建筑与土木工程 ；
[4]傅健威（1991 年 11 月）研发团队，汕头大学工学院土木系 11 级土木工程，国家级大学生创新创业训练计划项目资助；
[5]王任杰（1992 年 12 月）研发团队，汕头大学工学院土木系 11 级土木工程，工学院级大学生创新创业训练计划项目资助；
【关键词】建筑节能 硅酸钙聚氨酯 防火性能 实验原料配比
【Abstract】Wall materials innovation is the important direction to realize building energy efficiency， calcium silicate polyurethane composite board in all kinds of insulation material has outstanding advantages. But its fire prevention performance will improve its practicability. With different ratio of calcium silicate polyurethane composite thermal insulation material as a raw material for multiple sets of experiment to choose the optimal ratio of raw materials for experiment.
【Key words】Building energy efficiency； Calcium silicate polyurethane； fire prevention performance； The ratio of raw materials
1.引言
在2012年5月住房和城乡建设部和建筑节能与科技司联合部署了“十二五”建筑节能专项规划，把低碳精神、建筑节能、绿色建筑、可再生能源建筑应用等作为重点，其中墙体材料革新是实现建筑节能的关键部件。经专家测算，建筑物能耗损失比例，屋面热能损耗约12%，地面约5%，门窗约40%，墙体约43%[1]。 与发达国家相比，我国还处在一个起步、成长阶段，目前采用的各项墙体保温技术还满足不了建筑节能的需求；应用当中还存在许多问题，例如保温材料品种单一、设计水平低、施工技术落后、复合墙体的耐久性差、防火性差、不能与建筑物同寿命、缺乏相应的规范标准等[2]。
硅酸钙聚氨酯复合墙板是采用外层为80mm厚硅酸钙板，中间为硬质聚氨酯高压发泡定型而成的一种性能优良的隔热保温材料内隔墙板，如1-1图所示。其保温、隔音性能良好，质量轻，主要应用于建筑物的非承重内隔墙。墙板的标准尺寸为长*宽*厚=2400mm * 1200mm*90 mm， 也可以按照客户的要求进行定制，长度可达3000mm，宽度最小为300mm， 厚度最薄为70mm。因此它可以工厂定制，规模化生产，标准化施工，施工简便迅速，便于市场的推广与应用。
硬泡聚氨酯在发达国家约60%作为节能材料用在建筑上，而我国的硬泡聚氨酯60%以上用于冰箱、冰柜等工业设备与管道等保温隔热领域，在建筑领域应用很少，且生产技术与装备落后的隔热保温。因此，现阶段应大力研制和应用保温性能优良、绿色环保、具有多种功能的建筑硬泡聚氨酯保温隔热材料，使节能和健康建筑指标同步实现。
针对现有硅酸钙聚氨酯复合保温墙板在防火性能方面的缺点，通过对相同配方不同配比，以及在原来墙板材的外表加上防火涂料，在墙板材的内部夹芯聚氨酯渗入阻燃辅材料和在保温板间拼接缝隙中嵌入防火密封材料等多种途径研发优化出在防潮性、隔音性、强度、性价比和施工简便性方面有所提高，特别是将原有板材的防火性能提升到GB 8624-1997中B1标准的复合保温材料。同时采用相应的墙体装配施工工艺，使墙体本身的热工性能等指标达到节能标准要求，实现集保温隔热功能与围护结构功能于一体的建筑节能的复合保温墙体。
2 实验部分：
通过查阅资料、咨询相关企业，在普通保温板发泡原料中加入玻化微珠、玻化微珠保温砂浆、阻燃剂，提高复合板材料的防火性能。
2.1实验原料：聚酯多元醇（PS-2412）、MDI（PM-200/PAPI）
催化剂（PC-41＼PC-5＼TMR-2）、发泡剂（HCFC-141b）
阻燃剂（DMMP＼TCEP）、泡沫稳定剂（AK-8805）
玻化微珠、玻化微珠无机保温砂浆[3]。
2.2实验设备：电动搅拌机、电子天平、自制铁制模具100mm*100mm*300mm、滴管。
2.3基础配方：
2.4实验条件：环境温度：19～25℃
原料温度：19～25℃
搅拌速度：1500～2000r/min
搅拌时间：30～50s
2.5自由发泡实验：
将黑料、白料、催化剂及阻燃剂等原料按设定比例混合均匀，在电动搅拌机上混合搅拌30s～50s，随后倒入模具中，密封加压，待发泡彻底再测定其性能。
2.6发泡性能测试：
测定其质量、密度、峰值力和防火性能。（注：防火性能的检测自行用火烧的方法进行估测）
3 结果与讨论：
经过完成多次硬泡聚氨酯配合比实验（图3.1），现将实验数据收集整理制成图表并进行分析：
3.1 基本配合比实验组[4]：
按基本配合比（黑料MDI：白料 PS-2412=1：1）做出的材料试件全部能够点燃，且随着试件密度的下降，其峰值力和防火性能也下降（见图3.2），试件燃烧后不能自熄灭。
3.2添加玻化微珠对聚氨酯硬泡阻燃性能的影响[5] 在基本配比基础上添加不同比例的玻化微珠做出的材料试件全部能够点燃，且随着试件密度的上升，其峰值力下降和防火性能提高，试件燃烧后能够自熄灭。
3.3 添加玻化微珠保温砂浆对聚氨酯硬泡阻燃性能的影响
在基本配比基础上添加不同比例的玻化微珠保温砂浆做出的材料试件全部能够点燃，且随着试件密度的上升，其峰值力下降和防火性能提高，试件燃烧后不能自熄灭。
3.4添加阻燃剂对聚氨酯硬泡阻燃性能的影响[6]
在基本配比基础上添加阻燃剂（DMMP）和不同比例的玻化微珠做出的材料试件全部不能点燃，防火性能较前三组实验最优，随着试件密度的上升，其峰值力基本呈下降趋势（图3.5）。
4 结论：
以上四组实验组中，基本配合比+阻燃剂+不同比例的玻化微珠做出的材料试件强度高，防火性能好，不能点燃。成果实现在与酒精灯火焰（400—1000℃）接触的环境下，持续接触一分钟以上，不会燃烧起火的防火性能，为最佳实验配方。
5 参考文献：
[1]林凯鑫. XPS 挤塑聚苯板外墙外保温施工技术[J]. 广东土木与建筑，2012，01：6-7+26.
[2]刘柱平. 建筑墙体保温材料的研究现状与发展趋势[J]. 广东化工，2010，07：91-92.
[3]刘新民，许春霞，张琼. 复合保温板用聚氨酯硬泡的阻燃性能研究[J]. 聚氨酯工业，2004，02：17-20.
[4]王立为. 聚氨酯发泡保温材料优化配比[J]. 暖通空调，2004，01：80-81.
[5]刘新民，张丛，许春霞，丰效周. 复合板用聚氨酯硬泡的研制[J]. 现代塑料加工应用，2004，01：3-7.
[6]李兆星，段燕芳. 阻燃聚合物聚醚多元醇的合成及其阻燃性能的研究[J].聚氨酯工业，2011，04：21-24.
作者简介：
[1]曾丽娟（1973 年 04 月），汕头大学工学院，博士，教授，硕士导师，高新引进高层次人才项目（粤财教[2012]328 号）资助；
[2]张杰洁 （1990 年 09 月），汕头大学工学院土木系 14 级硕士研究生，研究方向结构工程；
[3]张沈峰（1992年02月），汕头大学工学院土木系14级硕士研究生，研究方向建筑与土木工程 ；
[4]傅健威（1991 年 11 月）研发团队，汕头大学工学院土木系 11 级土木工程，国家级大学生创新创业训练计划项目资助；
[5]王任杰（1992 年 12 月）研发团队，汕头大学工学院土木系 11 级土木工程，工学院级大学生创新创业训练计划项目资助；