工程建設(shè)中節(jié)能高分子建筑材料的具體應(yīng)用

郝麗娜 李瑩瑩

作者簡介：郝麗娜（1985-），女，蒙古族，內(nèi)蒙古通遼人，碩士，副教授，主要從事高分子材料方面的研究。

基金項目：齊齊哈爾市科技計劃創(chuàng)新激勵項目：功能高分子材料的性能及應(yīng)用研究（CGYGG-2020012）

摘 要：建筑業(yè)平均每年消耗約40%的能源。隨著高分子材料種類的增加和進化，“高分子”類的一些材料與金屬具有相同的力學(xué)性能，還具有節(jié)能、保溫等特殊特性。采用節(jié)能型高分子材料是進一步發(fā)展以環(huán)境保護理念和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略為特點的重要契機。建筑行業(yè)采用節(jié)能高分子材料可以有效降低建筑行業(yè)的能耗，提高清潔能源效率，反映建筑行業(yè)的環(huán)保做法，節(jié)能高分子材料的低成本為其開發(fā)提供了充足的空間，基于此本文對工程建設(shè)中節(jié)能高分子建筑材料的具體應(yīng)用展開研究。

關(guān)鍵詞：節(jié)能高分子材料；工程建設(shè)；實際應(yīng)用

1引言

節(jié)能型高分子材料也屬于高分子材料的一部分，與其它的高分子材料進行相比，節(jié)能型高分子材料分子質(zhì)量比較大，屬于聚合物材料，采用節(jié)能型高分子材料進行建筑施工，能夠更好的發(fā)揮其功能特點以及環(huán)保特點，節(jié)能型高分子材料的特點顯著，具備分子量大，可塑性強以及化學(xué)性能比較穩(wěn)定的特點，在建筑行業(yè)當(dāng)中，發(fā)揮的作用越來越顯著。除此之外，有一些節(jié)能型高分子材料具有特殊功能部分，具有特殊功能性的節(jié)能型高分子材料，同時還具備管理性以及環(huán)境敏感性的特點。由于節(jié)能型高分子材料的種種要求導(dǎo)致在建筑行業(yè)當(dāng)中對于高分子材料的要求比較高，更好的保護生態(tài)環(huán)境，促進建筑行業(yè)的進一步發(fā)展，根據(jù)節(jié)能型高分子材料的具體應(yīng)用情況可以對高分子節(jié)能材料進行分類。

2節(jié)能型高分子材料的使用情況及類別及應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1節(jié)能型高分子材料的使用和分類

節(jié)能型高分子材料是聚合物材料的一部分，也是一種高分子材料。以下是高分子材料的功能和特點。一般來說，高能效聚合物材料具有較高的分子質(zhì)量、較高的塑料性能和穩(wěn)定的化學(xué)性能。高分子材料的某些特殊功能也具有光敏性和敏感性。節(jié)能型高分子與節(jié)能領(lǐng)域的具體應(yīng)用相結(jié)合，可分為直接節(jié)能型高分子材料、間接節(jié)能型高分子材料和功能高效的材料。直接節(jié)能材料主要用于建筑外墻的結(jié)構(gòu)隔熱層。間接高能材料通過降低生產(chǎn)成本和延長材料壽命來節(jié)省能源。功能性能量儲存的高分子材料通過吸收太陽能來節(jié)省能源和儲存能源。

2.2節(jié)能高分子材料在建筑工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

節(jié)能高分子材料在建筑工程中的應(yīng)用，有利于提高建筑保溫的效率、時間。建筑企業(yè)采用綠色節(jié)能功能高分子材料，通過太陽能等清潔能源的轉(zhuǎn)化，進一步降低建筑對電網(wǎng)的依賴，提高建筑能耗水平。高耗能行業(yè)，年平均能耗占世界工業(yè)總能耗的30%-40%。目前，我國建筑面積超過500億平方米，其中高耗能建筑占90%以上，節(jié)能建筑僅占全市的23.1%，近年來我國每年新建建筑約20億平方米，其中節(jié)能建筑不到20%。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和高分子材料的多樣化，在節(jié)能環(huán)保的時代，高分子材料在建筑業(yè)中扮演著重要的角色。

3傳統(tǒng)節(jié)能高分子材料

3.1高分子直接節(jié)能型材料

聚氨酯、酚醛樹脂和復(fù)合材料被廣泛使用。建筑外墻的高分子保溫是一種高分子直接節(jié)能型材料。該材料具有防火、防水保溫效果，化學(xué)性能穩(wěn)定，材料膨脹率低，能夠完全滿足建筑的保溫效率和安全要求，使施工簡單方便。硬質(zhì)聚氨酯具有高達90%的堵塞率，并含有二氧化碳和二氯乙烷等低導(dǎo)熱膨脹劑?，F(xiàn)場聚氨酯的導(dǎo)熱系數(shù)通常為0.02W/（m·k）。如果，穩(wěn)定后的導(dǎo)熱系數(shù)不會變化很大，因此，它的絕緣性能極高聚氨酯材料具有較高的封閉率和良好的疏水性，可防止遇水材料膨脹。但是，由于聚氨酯耐火性低，酚醛樹脂材料逐漸發(fā)展起來。具有良好的耐熱性、保溫性和較低的煙霧毒性是酚醛樹脂具特性。聚合物中包裹的保溫?zé)釋油ǔＪ且后w-固體過渡材料，因為該材料的過渡溫度介于20到30之間。目前，我國建筑業(yè)的大部分傳統(tǒng)保溫材料都使用改性材料。材料的熱量穩(wěn)定性不斷提高，更好的形成保溫，但須確保材料的保溫特性良好。

3.2高分子間接節(jié)能型材料

通過降低生產(chǎn)成本、延長材料壽命或提高傳統(tǒng)高分子材料的耐水、化學(xué)穩(wěn)定、耐老化、抗菌、可加工性，節(jié)能高分子材料可以間接節(jié)省能源，改善保溫涂料聚氨酯材料之間的交聯(lián)度，復(fù)合型水性聚氨酯涂料是水性聚氨酯或合成納米粒子制備，從而提高材料的韌性，提高濕度。納米銀、納米二氧化鈦、納米氧化鋅含量高的復(fù)合聚合物材料以及季銨鹽、磷鹽和長鏈吡啶烷基化含量高的聚合物材料具有某些抗菌性能。這些聚合物材質(zhì)可以應(yīng)用于外墻或內(nèi)墻涂層、管道等，以提高材料在高濕度條件下的濕度從而延長了材料的使用壽命。減少材料的形成時間或形成條件也是降低能耗的間接手段。紫外光固化涂料迅速凝固，具有優(yōu)良的力學(xué)性能、光學(xué)性能和穩(wěn)定性，是聚合物涂料應(yīng)用的廣闊前景。

4新型節(jié)能高分子材料

4.1高分子功能性儲能材料

功能性高分子儲能是典型的節(jié)能、功能性材料。太陽能聚合物電池的發(fā)明和應(yīng)用極大地加快了太陽能電池的發(fā)展。太陽能電池的成本和污染遠低于傳統(tǒng)的單多晶硅電池。1990年，研究人員在太陽能電池電子方面取得了突破性進展，為共軛聚合物制備太陽能電池開辟了新的開端。為了進一步提高聚合物光伏設(shè)備的轉(zhuǎn)換效率，太陽能電池轉(zhuǎn)換的光伏效率提高了5%。國內(nèi)外許多學(xué)者都在為此而努力。研究發(fā)現(xiàn)，如果材料主要由小型中間倉庫組成，電子設(shè)備的電氣傳輸效率更高。主要材料是由聚合物低能帶間隙組成的電子受體。如梯形和雜環(huán)聚合物兩種材料具有良好的相容性，可以具有一定的相分離結(jié)構(gòu)，分離界面導(dǎo)致大量異質(zhì)結(jié)的出現(xiàn)，提高了有效分離界面和光轉(zhuǎn)換效率。經(jīng)過多年的研發(fā)，聚合物太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率得到了迅速的發(fā)展和突破，結(jié)果表明只要轉(zhuǎn)換率大于7%。這種電池的大規(guī)模生產(chǎn)將大大降低電池的生產(chǎn)成本。

4.2高分子功能性節(jié)能材料

高分子功能性節(jié)能材料是指利用高分子材料自身的各種性能優(yōu)勢，經(jīng)過技術(shù)開發(fā)和改性后，具有良好的節(jié)能效果和性能的新型功能性材料。該技術(shù)以高分子材料為主要材料，在其結(jié)構(gòu)上以聚醚和多元醇為主要原料，添加多種無機化學(xué)添加劑及助劑而制成的復(fù)合材料和結(jié)構(gòu)材料。典型的節(jié)能、對環(huán)境敏感、分子含量高的材料，主要熱致變色材料。熱致變色是聚合物結(jié)構(gòu)在特定材料加工溫度下的變化。外觀和顏色都會改變。例如，聚合物（N-丙基丙烯酰胺）的轉(zhuǎn)變溫度約為31.5℃，人類舒適溫度低于35℃，聚合物（N-丙基丙烯酰胺）變?yōu)楹谏?。?dāng)環(huán)境溫度大于35℃時，聚合（N-丙基丙烯酰胺）為白色。

5建筑行業(yè)當(dāng)中高分子材料的具體應(yīng)用

5.1防水建筑材料的使用

由于自然降水以及居民生活當(dāng)中會產(chǎn)生大量的生活用水，會造成建筑物的腐蝕現(xiàn)象，無論是下雨還是生活用水當(dāng)中的水分子都會在建筑物表面對建筑物進行侵蝕，使得建筑物的安全性能得到降低，在長期的發(fā)展當(dāng)中會產(chǎn)生極大的安全隱患，不利于維護人們的生命安全。為了能夠保證建筑工程的施工質(zhì)量符合規(guī)定的安全標(biāo)準，更好地維護人們的生命安全，便需要當(dāng)發(fā)現(xiàn)安全隱患的時候及時解決，由于建筑物的防水性能的等級與建筑工程的安全等具有極其密切的聯(lián)系，對此需要對建筑工程的防水性進行檢測?，F(xiàn)如今，山焦油聚氨酯和純聚氨酯作為防水涂料在我國建筑工程當(dāng)中得到極其廣泛的運用，該種材料的防水性能比較好，能夠減少水分子對于建筑物的影響。盡管涂料的防水性能比較好，能夠提高建筑工程的安全性，但是會對生態(tài)環(huán)境帶來其他的破壞，不利于國家的可持續(xù)發(fā)展。為了能夠更好地引導(dǎo)建筑行業(yè)向著可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展，更好地滿足可持續(xù)發(fā)展觀念要求，必須要針對實際情況，研究環(huán)境友好型材料，以此能夠在滿足工程防水需求的基礎(chǔ)上，保證安全管理理念的貫徹落實。為了能更好地滿足人們對現(xiàn)代安全環(huán)保的要求，便產(chǎn)生了節(jié)能型高分子材料，高分子材料的防滲性功能比較強，同時也能夠有效地滿足建筑工程的防水需求。將節(jié)能型高分子材料作為防水材料應(yīng)用到建筑工程當(dāng)中，能夠有效地提升安全系數(shù)。同時由于節(jié)能型高分子材料的防水效果比較好，能夠保證建筑工程的質(zhì)量，讓建筑壽命得到延長，并且在建筑施工當(dāng)中也能夠減少一定的成本花費，為建筑公司創(chuàng)造更多的經(jīng)濟收益。

5.2防水涂料的使用

在建筑行業(yè)當(dāng)中，由丙烯酸樹脂所構(gòu)成的乳膠漆深受人們的喜歡，乳膠漆的性能比較均衡，耐磨性比較好，并且質(zhì)地光滑，防水性能很好，在現(xiàn)代建筑工程當(dāng)中得到廣泛的運用。但是在使用乳膠漆的時候，該類乳膠漆會產(chǎn)生一些會危害人體身體健康的有害物質(zhì)，當(dāng)長期使用乳膠漆的時候會使人的身體出現(xiàn)問題，導(dǎo)致頭暈惡心等癥狀的出現(xiàn)。除此之外，乳膠漆的應(yīng)用也具有一定的局限性，由于該類乳膠漆的透氣性能比較差，對此該類乳膠漆并不適用于建筑行業(yè)，為了保障人們的身體健康，便可以利用丙烯酸酷乳漆膠和氛碳涂料以及砂壁狀涂料等高分子涂，從而有效地解決該類問題。這不僅能夠保證涂料特性，讓建筑工程項目能夠順利地展開，同時也能夠減少有害物質(zhì)的發(fā)揮，保障人體的身體健康。在建筑工程當(dāng)中使用節(jié)能高分子材料如聚醋酸乙烯或者聚氨酯，能夠保證建筑工程性能提高。

5.3建筑塑料的使用

在建筑工程當(dāng)中不可或缺的部分便是建筑速度，采用節(jié)能型高分子材料能夠為建筑工程領(lǐng)域提供更好的建筑塑料，并且該類建筑塑料在建筑領(lǐng)域得到極其廣泛的運用，在塑料門窗水管以及下水管等都可以運用該類塑料。建筑塑料一般用于建筑結(jié)構(gòu)連接、構(gòu)件、墻體和屋頂連接及結(jié)構(gòu)內(nèi)構(gòu)件等。節(jié)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。根據(jù)其化學(xué)成分及應(yīng)用場合，建筑塑料可分為如下幾類：1.用有機高分子材料為原料制成，具有無毒、無味等特點的透明塑料;2.由無機非金屬和有機非金屬材料合成而成的塑料具有耐老化、耐酸堿等特點的建筑材料;3.由無機非金屬和有機非金屬或有機生物合成而成的塑料具有極好性能的建筑材料;4.由無機非金屬和有機生物合成而成以及可與建筑材料相媲美并具有高強度和使用壽命的建筑材料。近年來隨著人們對質(zhì)量要求不斷提高，節(jié)能型高分子塑料已逐漸進入人們視野，特別是由于采用了新型聚合物作為增強體之一使其力學(xué)性能得到進一步提高。為了克服高性能新塑料不能滿足建筑要求帶來的許多缺點，在建筑塑料研究領(lǐng)域中，越來越多地將其應(yīng)用于生產(chǎn)中。

6總結(jié)

建筑業(yè)是高耗能行業(yè)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，許多新材料被應(yīng)用于建筑業(yè)，高分子因其無機和金屬材料的優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。其力學(xué)性能相近，經(jīng)濟成本低，因此受到建筑業(yè)的青睞。當(dāng)今社會大力推進節(jié)能環(huán)保，節(jié)能高分子材料在建筑業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用角色。建筑材料是施工質(zhì)量的基本保證，也是施工成本的重要因素。高分子高能效材料的應(yīng)用不僅提高了建筑質(zhì)量，而且降低了建筑行業(yè)的成本。而且采用高分子節(jié)能型材料不僅環(huán)保，而且經(jīng)濟實惠，是建筑未來的一大趨勢。

參考文獻

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