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摘要：众所周知，我国现在面临着环境、人口以及资源等三大问题，解决资源问题首先是能源，解决该问题与环境分不开。我国首先解决的其中一个问题是节能问题。根据有关报道信息得知，我国建筑业能耗已占国民经济总能耗的27%，聚氨酯（PU硬泡材料）恰恰是最优异的保温材料，在建筑节能环节将有很大的潜力。随着节能需要的提高和PU硬泡材料保温技术的发展，PU硬泡材料更加得到相关行业的关注。基于此，本文主要对聚氨酯在建筑节能保温材料中应用和防火安全性能进行分析探讨。
关键词：聚氨酯；建筑节能；保温材料；应用；防火安全性能
1、前言
针对央视新楼等多起火灾事故发生后，一些部门提出的在公共建筑和超高层建筑中不准使用有机保温材料的观点，与会专家一致认为，有机保温材料不应全面受到火灾事故的“株连”。中国建筑节能任重道远，应大力推进目前最理想的建筑化学保温材料——聚氨酯（PU）硬泡的应用。
2、PU硬泡材料在建筑节能外墙保温中应用前景
2.1建筑节能是我国不可动摇的既定国策
在金融危机全球化的影响下，能源问题能够顺利解决决定了我国国民经济健康发展的关键问题，我国是当前世界上最大的建筑市场，27%的社会能耗属于建筑能耗，若不采取节能措施，在建筑上能源消耗将逐渐增多。然而，我国用于建筑外墙材料的保温性能比较差，与其他发达国家相比，我国使用保温材料的传热系数比别国高出3倍，单位建筑面积的能耗高5倍左右，总热量高出4倍。从这些数据可知，我国建筑材料在节能方面还存在很大的前景，建筑节能是解决我国能源问题需长期坚持的国策。
2.2材料优点
（1）保温性能优越。PU硬泡材料的导热系数最小，是目前其他任何此类有机和无机材料所无法达到的，其导热系数可达到0．017－0．025w/m．k，在形同隔热效果的状态下，所有保温材料中PU硬泡材料使用的保温层保温性能最好。
（2）力学性能优良。喷涂PU硬泡材料可以和外墙产生很大的粘着力，它的力学性质优良，其承受风力、自重及抵御外力撞击的能力强，可在较宽温度范围和较高湿度下使用此保温材料，PU保温材料具有一定的韧性，与其他保温材料相比，其具有较强的抵抗外力的冲击，耐冲击性能优良。PU硬泡材料一个最重要的力学物理量是强度，强度的大小决定了建筑外墙的抗外力、抗冲击的能力，是评估建筑保温材料保温性能最直接的标准。
（3）防水性能良好。PU硬泡材料具有较好的防水和隔汽性能，此种材料可有效地阻止水汽和水的渗透，使建筑的墙面保持很好的密闭状态，这些性能是由其封闭的结构所决定，到目前为止，还没有其他任何材料具有上述特征。
3、PU硬泡外墙保温材料防火安全性能解析
3.1国内近年来发生的火灾案例分析
中央电视台新址北配楼电视文化中心（简称TVCC）火灾案例。2009年2月9日晚TVCC发生大火，燃烧持续时间6h，过火而积达10万m2，7人受伤，其中一名消防人员牺牲。TVCC共有30层，高159m，建筑面积103648m2。主体结构为钢筋混凝土结构，外立面装修材料南北侧为玻璃幕墙；东面立面为钛锌板幕墙，幕墙外层表面保温材料为XPS（聚苯乙烯挤塑板）内层表皮保温材料为防火棉，外层表皮防水材料为三元乙丙防水膜。初步查明火灾系违规燃放烟花爆竹引燃保温材料所致。火灾沿保温材料面上下左右多个方向迅速蔓延到整个大楼。中央电视台2月13日通报专家组对火灾现场进行勘察的初步结果，称这次火灾系新中国成立以来建筑物燃烧最快的一例。建筑部幕墙门窗标准化技术专家组组长龙文志教授，对此次火灾原因、教训和对策作了精辟分析：
（1）火灾的内因是采用了防火性能差的XPS（聚苯乙烯挤塑板）复合板：该复合板材采用由德国进口的2mm厚钛锌板作屋架幕墙。采用直立锁边结构的铝镁锰合金板（板厚小于1mm）作层面防水层。
（2）建立符合中国国情的建筑外墙屋面保温防火节能体系：近年来重大恶性建筑火灾和外墙屋面火灾事故频频发生，不能机械地套用国外一些方法。
3.2对PU硬泡保温材料防火安全性能的讨论
3.2.1PU硬泡与聚苯乙烯泡沫燃烧机理分析
（1）PU硬泡的燃烧机理
PU硬泡是一种交联热固性材料，燃烧机理以凝聚相燃烧为主要控制区。其燃烧过程：点火寅凝聚相发生热分解反应寅凝聚相表面形成碳化层寅凝聚相热分解产物进入气相燃烧区寅气相反应区完成燃烧反应释放大量热量。PU硬泡燃烧机理特点是在凝聚相表面形成一个碳化层，此碳化层可有效起到阻碍燃气气相反应区热量和高温反应产物向固相的传递，对热量传递起到屏蔽作用，从而起到降低火焰的传播速率。因此对PU硬泡采取的阻燃措施，主要是降低凝聚相分解反应速率，提高碳化层的致密性和厚度，以及采用PIR（聚异氰尿酸酯结构）泡沫和化学或物理膨胀型阻燃剂以及具有阻燃分子结构的PU硬泡，均能起到提高表面碳化层的阻燃效果。
（2）聚苯乙烯（EPS/XPS）泡沫的燃烧机理
聚苯乙烯泡沫是一种热塑性材料，其燃烧机理主要以气相燃烧为主要控制区，无阻燃剂条件下，一般表面不形成碳化层。其燃烧过程：点火寅固相发生热分解反应寅固相分解产物直接进入气相区寅气相区完成燃烧反应释放大量热量。由于聚苯乙烯燃烧过程中燃烧表面无碳化层结构，所以聚苯乙烯热释放速率一般要比PU硬泡要大。聚苯乙烯燃烧的另一个特点就是，在燃烧过程中会产生熔滴，熔滴易扩大燃烧面，导致二次燃烧，这也是聚苯乙烯火焰传递速率快的一个重要原因。TVCC火灾实情，验证了聚苯乙烯存在快速传递火焰速率的致命缺点。
3.2.2关于PU防火安全性能阻燃等级标准
（1）GB8624-1997《建筑材料燃烧性能分级方法》规定用氧指数（着火性）、垂直（水平）燃烧法（火焰传播性）和烟密度三项指标作为衡量材料的阻燃性能标准。按照GB8624-1977标准，PU硬泡B1级阻燃指标是：淤氧指数大于32%。于平均燃烧时间30s，平均燃烧高度小于250mm。盂烟密度SDR<75。
（2）GB8624-2006标准采用燃烧热释放速率、燃烧热释放量、燃烧烟密度和燃烧产物毒性四项指标作为材料阻燃性能分级标准。把建材燃烧性能分级为A1、A2、B、C、D、E、F共7级。其中A1、A2级PU硬泡难以达到，建材用PU主要分B、C、D三种级别。GB8624-2006B级和C级对应于8624-1997B1级GB8624-2006D级和C级对应于8624-1997B2级。
新标准申引入了SBI测试（建筑材料或制品单体燃烧实验GB/T20264）。SBI测试和以往阻燃测试最大区别是不再单独测试泡沫的阻燃能力，而是测试包括面层在内的整体燃烧与热释放速率。
3.3关于安全防火性能的测试方法
PU硬泡保温材料安全防火性能测试方法应涵盖三个方面内容：
1）建立性能化、标准化、科学试验方法：主要建在国家级、省市级消防和质量研究单位。主要任务：制定标准、质量监督、产品等级判断和防火性能研究。
2）建立真实火灾模拟试验方法：主要建在国家级研究和高校单位，如国家级火灾重点实验室。主任任务：模拟材料的真实火灾下燃烧特征。与材料的防火安全性能建立相关关系，是判断防火安全性能的终裁手段。
3）建立简易、易以推广的常规测试方法：主要针对大量产品生产单位使用。作为检验产品防火安全性能的常规检测方法。以上三种试验方法均需具有与材料真实火灾燃烧性能有较好的相关性。
4、结语
建筑节能是国家不可动摇的既定国策。也是国家实现节能减排的一项重要举措。是确保我国国民经济持续平稳增长，人民生活水平不断提高，能源得到充分利用和保护地球环境的一项极为重要的政策。
参考文献
［1］宋长友．外墙外保温防火技术现状及其探讨［J］．建筑科学，2008年02期．
［2］陈全良．聚氨酯硬质泡沫塑料喷涂外墙外保温系统研究（2）［J］．施工技术；2006年02期．