高分子環(huán)保復(fù)合材料在建筑隔熱中的應(yīng)用綜述

盛源

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，對(duì)于保溫材料的研究和發(fā)展也不斷進(jìn)步，而隨著人們生活水平的提高，對(duì)于建筑的保溫要求也逐步提高，大幅提升材料的保溫性能，并降低保溫材料的成本，并發(fā)展環(huán)保復(fù)合材料成為建筑保溫材料的研究和探索的方向。在建筑中采用保溫材料，不僅可以降低制冷供暖用電的運(yùn)行成本，還會(huì)降低設(shè)備冷熱件的初始安裝固定成本。大多數(shù)保溫建筑材料由保溫材料、填料和其他添加劑制成。

關(guān)鍵詞：高分子材料;環(huán)保;建筑隔熱

1 廢塑料

廢塑料主要來源于工業(yè)固體廢棄物和城市固體垃圾。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展、節(jié)約資源及環(huán)境保護(hù)的需要，對(duì)廢塑料再利用的研究不斷取得新的進(jìn)展，以廢塑料為原材料生產(chǎn)綠色建材將已成為新的產(chǎn)業(yè)。目前，外墻保溫系統(tǒng)中的高分子保溫材料主要是聚苯板和聚氨酯等有機(jī)保溫材料。隨著廢塑料再利用技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，聚苯乙烯泡沫塑料轉(zhuǎn)向了具備更大應(yīng)用需求的建筑保溫材料領(lǐng)域。例如，將廢聚苯乙烯經(jīng)消泡后，重新加熱熔融可制成保溫隔熱板材。另外，將聚苯乙烯泡沫塑料經(jīng)過消泡以后，再加入一定比例的改性劑、催化劑和穩(wěn)定劑等，通過加熱等方式可在模具中制得硬質(zhì)的聚苯乙烯泡沫塑料板。該聚苯乙烯塑料板既可以與陶?；炷列纬蓪訝罡叻肿訌?fù)合材料，外側(cè)再用薄鋁板包敷可以制成鋁塑板。用廢聚苯乙烯泡沫塑料制成的鋁塑板密度比較低，減輕了建筑物的結(jié)構(gòu)載荷，提高了建筑物的抗震性;同時(shí)與泡沫混凝土、瀝青玻璃棉氈等建材比較，用廢聚苯乙烯泡沫塑料制成的鋁塑板的保溫性高，經(jīng)實(shí)際檢測(cè)，冬天不會(huì)出現(xiàn)反霜、結(jié)露現(xiàn)象;此外，用廢聚苯乙烯泡沫塑料生產(chǎn)的鋁塑板成本低，具有易操作且低損耗的特點(diǎn)，尤其在我國(guó)北方地區(qū)擁有良好的市場(chǎng)前景。

2 廢橡膠

隨著全球橡膠工業(yè)的發(fā)展，以及汽車的大量使用和輪胎損耗，產(chǎn)生了大量廢橡膠。廢橡膠具有不易降解，填埋處理難、焚燒處理難等特點(diǎn)。大量的廢橡膠產(chǎn)生及堆積已造成了嚴(yán)重的“黑色污染”，因此，廢橡膠的處置已成為一個(gè)全球性的問題。目前廢膠料主要用于制成再生膠、膠?；蚰z粉。廢橡膠粉是由廢輪胎破碎而成的交聯(lián)聚合物，具有一定的彈性、強(qiáng)度、絕熱性、耐磨性。另外，廢橡膠粉還具有粒度均勻、能耗低、成本低的特點(diǎn)。如果將橡膠應(yīng)用到建筑物的墻體材料中，能夠增強(qiáng)建筑物的隔熱保溫性能，使得廢橡膠的利用在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，還為建筑保溫材料的發(fā)展提供一種新的機(jī)遇。經(jīng)研究表明，在合理的配合比下，廢橡膠粉與輕骨料混凝土制成的保溫磚的各項(xiàng)性能均能滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。與常規(guī)的混凝土實(shí)心磚相比，廢橡膠粉輕骨料混凝實(shí)心磚具有強(qiáng)度較高、重量輕、較好的保溫性能性能，并可以建筑減輕建筑物重量、降低成本，應(yīng)用前景十分廣闊

3 建筑垃圾

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，每年產(chǎn)生15億噸建筑垃圾，而在建筑垃圾回用過程中會(huì)產(chǎn)生大量細(xì)粉，若不對(duì)此進(jìn)行研究利用，不僅會(huì)造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，還造成環(huán)境的損害。建筑垃圾再生細(xì)粉的特點(diǎn)有：表面粗糙、比表面積大、孔隙率高、含水率低、與水泥的粘結(jié)性好、含少量的活性成分。聚苯顆粒保溫砂漿與其他保溫材料相比，成本較低，保溫隔熱性能好、導(dǎo)熱系數(shù)低、粘接力強(qiáng)、抗壓強(qiáng)度高、不易開裂空鼓、耐凍融、干燥收縮率及浸水線性變形率小、并能符合國(guó)家相關(guān)節(jié)能規(guī)范要求，并適用于建筑造型復(fù)雜節(jié)點(diǎn)處理難度大的各種外墻保溫工程。 從建筑垃圾再生細(xì)粉和保溫材料的特點(diǎn)看，可以將建筑垃圾再生細(xì)粉應(yīng)用于聚苯顆粒保溫砂漿中。從研究結(jié)果看，建筑垃圾再生細(xì)粉摻入可以優(yōu)化聚苯顆粒保溫砂漿的內(nèi)部孔隙，在不提高砂漿干表觀密度情況下，改善砂漿的保溫性能，將建筑垃圾再生細(xì)粉應(yīng)用于聚苯顆粒保溫砂漿中，可以達(dá)到保溫砂漿標(biāo)準(zhǔn)（ 抗壓強(qiáng)度0. 2MPa，軟化系數(shù)> 0. 5，導(dǎo)熱系數(shù) 0. 060W/（ mK） ） 的要求。

4秸稈

我國(guó)每年產(chǎn)生的秸稈總量達(dá)到9億噸，但是利用率卻不足40%，大量秸稈資源被廢棄，或露天焚燒形成霧霾，造成空氣污染。因此開發(fā)利用秸稈資源在建筑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，不僅能夠減少秸稈焚燒造成的一系列問題，而且可以替代部分高耗能的傳統(tǒng)建筑材料，對(duì)形成可持續(xù)發(fā)展的綠色建筑具有非常積極的意義。研究表明厚度70 mm的秸稈復(fù)合板傳熱系數(shù)小于1. 46 W /（ m2.K），隔熱性能顯著優(yōu)于燒結(jié)磚混凝土砌塊等常規(guī)建筑材料;附加了聚苯保溫板，雙層秸稈芯板的復(fù)合墻體，隔熱性能要顯著提高，厚度180 mm時(shí)，可以符合對(duì)外墻實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能65%的保溫要求;內(nèi)部附加兩層20mm的聚氨酯保溫層，兩層秸稈芯板的復(fù)合秸稈墻板，厚度僅為220 mm，傳熱系數(shù)可以達(dá)到0. 32 W /（ m2.K），符合對(duì)外墻實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能75%的保溫要求，隔熱性能非常突出。

5. 其他廢棄物

椰子外殼由30%的纖維和70%的木髓組成，其中纖維和木髓中都具有非常高含量的木質(zhì)素和酚類物質(zhì)，并且研究表明以椰子作為原材料制成的糠皮木質(zhì)素可作為板材生產(chǎn)中的天然樹脂;棉絨和紡織灰渣可用于制造具有良好隔熱性能的磚塊、墻板及天花板，并且在調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度方面優(yōu)于混凝土磚房。使用棉屑、粉煤灰和環(huán)氧樹脂生產(chǎn)具有不同導(dǎo)熱率的保溫板;使用廢棄的報(bào)紙為基礎(chǔ)材料混合珍珠巖和灰泥等無機(jī)材料制成保溫材料。并對(duì)所生產(chǎn)的樣品進(jìn)行導(dǎo)熱率測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該材料導(dǎo)熱率在0.063～0.15 W/（m·K）的范圍內(nèi)，說明保溫性較好。使用工業(yè)石膏板生產(chǎn)中的石膏廢料可以100%代替建筑用石膏，并且無須額外進(jìn)行任何熱處理，即可以保持良好的性能。并且通過這種廢物利用，石膏的密度、機(jī)械性能和導(dǎo)熱性得到了輕微的改善，其最佳導(dǎo)熱系數(shù)為0.187W/（m·K）。

6 結(jié)束語

目前，使用工業(yè)廢棄物和生活廢棄物制作建筑保溫材料成為一種主流的研究方向，在保證材料的機(jī)械性能的同時(shí)，提升材料的保溫性能是研究的關(guān)鍵所在。研究人員從農(nóng)業(yè)和工業(yè)廢棄物為原材料，通過廢物利用來解決廢棄物的處置難題。不同的廢棄物如廢橡膠、紡織廢料、廢塑料、建筑垃圾、秸桿等與其他材料結(jié)合制成保溫材料。由廢棄物制成的保溫材料具有成本低、保溫效果好的特點(diǎn)，具有取代現(xiàn)階段常用保溫材料的應(yīng)用前景。

綜上所述，可以得出結(jié)論，現(xiàn)階段使用廢棄物生產(chǎn)保溫材料的工藝已經(jīng)較為成熟，但是仍然存在一些問題。需要以后的技術(shù)發(fā)展解決其缺陷，滿足使用需求。

參考文獻(xiàn)

[1]席繼寧.探討建筑工程中節(jié)能新材料新技術(shù)應(yīng)用[J].磚瓦，2020（09）：96-97.

[2]江威，劉倩，曲軍輝，等.保溫材料自然氣候模擬條件下導(dǎo)熱系數(shù)的研究[J].綠色環(huán)保建材，2020（09）：1-2.

[3]楊自春，費(fèi)志方，趙爽，等.有機(jī)-無機(jī)雜化氣凝膠隔熱材料的研究進(jìn)展[J].海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，30（06）：42-49.

[4]陳建，李佳寧，陳建軍，等.淺析外墻保溫技術(shù)及保溫材料研究進(jìn)展[J].能源與節(jié)能，2015（11）：94-96.

[5]張紅林，王翠翠，楊輝，等.非金屬礦物材料在無機(jī)保溫材料中的應(yīng)用及進(jìn)展[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2019（04）：7-9+19.

[6]武建.廢塑料再利用技術(shù)將在建材領(lǐng)域引領(lǐng)綠色潮流[J].化工管理2014（12）：78

[7]李學(xué)文.摻廢橡膠粉新型墻體材料的研制[J].材料研究與應(yīng)用2013（06）：12

[8]陳繼浩，崔琪，冀志江. 多層復(fù)合秸稈墻板隔熱性能試驗(yàn)研究[J].建筑節(jié)能 2019（04）：64

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