高分子材料運(yùn)用于建筑工程的研究

陳家森

（池州學(xué)院，安徽 池州 247000）

前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展，建筑行業(yè)發(fā)展可以說是突飛猛進(jìn)。建筑行業(yè)也開始與各種新材料、新工藝與新技術(shù)，它們?cè)谝欢ǔ潭壬贤苿?dòng)了國內(nèi)建筑工程領(lǐng)域的不斷發(fā)展。其中高分子材料因?yàn)樽陨淼淖吭叫阅埽辉絹碓蕉嗟剡\(yùn)用在建筑工程中。高分子材料立足于各類高分子化合物，應(yīng)該深入地分析和研發(fā)各類高分子材料的性能，使它在建筑市場(chǎng)的未來發(fā)展中獲得更可觀的市場(chǎng)前景。隨著國內(nèi)化工科技的不斷進(jìn)步，高分子材料種類越來越多，各類高分子材料被日益廣泛地運(yùn)用在建筑行業(yè)中。部分高分子材料的力學(xué)性能可以個(gè)金屬材料或者無機(jī)材料相提并論，一部分高分子材料具有優(yōu)異的儲(chǔ)能、節(jié)能與保溫等性能。如今國家正在大力倡導(dǎo)環(huán)保、節(jié)能、綠色主題的建筑理念，可以在建筑工程中充分地采取各種高分子材料。

一、直接節(jié)能型高分子材料

高分子、酚醛樹脂、聚氨酯包覆的若干復(fù)合相變材料，經(jīng)常被用在建筑物外墻上，這些高分子保溫材料都是非常典型的節(jié)能型高分子材料。它具有非常優(yōu)良的防水、防火、保溫效果，具備穩(wěn)定的化學(xué)性能與較低的材料膨脹率，可以充分地達(dá)到建筑物關(guān)于安全效能與保溫效能的需要，便于施工。

硬質(zhì)聚氨酯本身的閉孔率達(dá)到了驚人的90%，發(fā)泡劑的導(dǎo)熱率非常低，被封閉于孔洞中，如一氟二氯乙烷與二氧化碳等。聚氨酯的現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)熱率通常情況下是0.02W/(m·K)，假如出現(xiàn)老化現(xiàn)象，穩(wěn)定后它的導(dǎo)熱率會(huì)基本保持穩(wěn)定，變化非常小，所以它有著非常良好的保溫性能。聚氨酯材料的閉孔率極高，疏水性良好，能夠預(yù)防材料遇水發(fā)生膨脹現(xiàn)象，使材料具有穩(wěn)定的尺寸。聚氨酯材料具有極強(qiáng)的粘附性，即使操作環(huán)境不夠理想，也能夠方便地進(jìn)行操作和施工。然而聚氨酯缺乏良好的阻燃性，所以逐步促進(jìn)了酚醛樹脂材料的健康發(fā)展。酚醛樹脂材料的隔熱性與耐熱性都非常突出，毒性與發(fā)煙量都比較小。

然而酚醛樹脂缺乏上佳的韌性與力學(xué)強(qiáng)度，它在一定程度上約束了這種材料運(yùn)用于建筑工程的程度。具有良好力學(xué)性能的相變材料與聚合物，經(jīng)過必要的混合交聯(lián)，形成了高分子保溫相變材料。通常情況下，它的保溫材料采取固型-液型相變材料。由于此類材料的轉(zhuǎn)變溫度處于20℃-30℃的范圍內(nèi)，它也是人體最適宜最舒服的溫度。如今國內(nèi)建筑行業(yè)大部分情況下都采取保溫相變隔熱材料。隨著科技持續(xù)進(jìn)步的情況下，相變材料的使用壽命與力學(xué)性能都會(huì)愈加穩(wěn)定和改善，它的熱穩(wěn)定性與保溫性能也會(huì)越來越出色。

二、間接節(jié)能型高分子材料

部分間接節(jié)能型分子材料經(jīng)由改善和提升傳統(tǒng)材料的若干性能而來，如改善傳統(tǒng)高分子材料的可加工性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐水性等，進(jìn)而提升它的節(jié)能效果。部分由減少材料生產(chǎn)的相關(guān)成本而得以形成。為了切實(shí)增強(qiáng)這些材料的耐水性，能夠制造和研發(fā)超支化水性聚氨酯涂料，或是在較大程度上增強(qiáng)水性聚氨酯保溫涂料方面的交聯(lián)度，進(jìn)而穩(wěn)步提升較高濕度形勢(shì)下聚氨酯涂料的穩(wěn)定性。

三、功能性儲(chǔ)能高分子材料

聚合物太陽能電池是這類材料中非常具有代表性的一種。這種太陽能電池在很大程度上擴(kuò)大了太陽能電池的具體發(fā)展類型，這種電池的生產(chǎn)成本在很大程度上低于以往的多晶硅、單晶硅電池的生產(chǎn)成本，顯著地降低了它的污染性。而且，這種電池的相關(guān)器件具有較大的柔性，呈現(xiàn)出多種形狀，它在較大程度上簡化了建筑施工的環(huán)節(jié)和流程，在一定程度上美化了居住環(huán)境。20世紀(jì)九十年代初，科學(xué)家在聚合物太陽能電池領(lǐng)域獲得了突破性的研究進(jìn)展，在研究電池光電性能的過程中，揭開了利用共軛聚合物研發(fā)和設(shè)計(jì)聚合物太陽能電池的嶄新思路。科學(xué)家持續(xù)努力，如今在太陽能光電轉(zhuǎn)化效率研究中獲得了重大進(jìn)展，最高已經(jīng)達(dá)到百分之五。

為了切實(shí)提升光電轉(zhuǎn)化效率，國內(nèi)外多位學(xué)者潛心研究。他們的研究成果表明，假如電子給體材料主要采取低能帶間隙的相關(guān)聚合物，則所研發(fā)出的電子器件能夠獲得良好的光電轉(zhuǎn)化效果，當(dāng)以雜環(huán)聚合物和梯形聚合物最為典型。這些材料的相容性非常好，在一定互容的情況下又具備了適當(dāng)?shù)南喾蛛x結(jié)構(gòu)，此類分離界面帶來了很多異質(zhì)結(jié)的形成，有效地增加了光電轉(zhuǎn)化效率與有效分離界面。經(jīng)過20多年研究和開發(fā)聚合物電池太陽能的歷程，光電轉(zhuǎn)化效率取得了重大突破。相關(guān)研究成果表明，只要它的轉(zhuǎn)化效率超過了7%，就能夠進(jìn)行量產(chǎn)。此類電池的量產(chǎn)，會(huì)在很大程度上減少生產(chǎn)電池器件的費(fèi)用。

四、功能性節(jié)能高分子材料

環(huán)境敏感型聚合物材料是非常具有代表性的功能性節(jié)能高分子材料，這種熱致變色材料在特定的材料轉(zhuǎn)化溫度下，會(huì)改變聚合物的相關(guān)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變本身外觀的顏色。如聚N—異丙基丙烯酰胺大致以31.5℃為轉(zhuǎn)變溫度。當(dāng)這種功能性節(jié)能高分子材料運(yùn)用于建筑工程中，它的節(jié)能范圍處于人類舒適溫度的范圍內(nèi)。假如環(huán)境溫度低于這個(gè)溫度，該材料會(huì)變成黑色，假如溫度超過了35℃，它能夠呈現(xiàn)為白色。

五、結(jié)語

國內(nèi)在建設(shè)與設(shè)計(jì)建筑工程的過程中，為了更好地響應(yīng)國家綠色建筑、環(huán)保健康的要求，應(yīng)該積極地使用各類高分子材料。在廣大科技人員的積極研究和開發(fā)下，筆者相信，高分子材料會(huì)被更合理地運(yùn)用在建筑工程中，更好地提升建筑工程的質(zhì)量和水平，更有效地滿足廣大業(yè)主的需要。