高分子環保復合材料在建筑隔熱中的應用綜述

盛源

摘要：隨著科學技術水平的不斷提高，對于保溫材料的研究和發展也不斷進步，而隨著人們生活水平的提高，對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，并發展環保復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行成本，還會降低設備冷熱件的初始安裝固定成本。大多數保溫建筑材料由保溫材料、填料和其他添加劑制成。

關鍵詞：高分子材料;環保;建筑隔熱

1 廢塑料

廢塑料主要來源于工業固體廢棄物和城市固體垃圾。由于經濟發展、節約資源及環境保護的需要，對廢塑料再利用的研究不斷取得新的進展，以廢塑料為原材料生產綠色建材將已成為新的產業。目前，外墻保溫系統中的高分子保溫材料主要是聚苯板和聚氨酯等有機保溫材料。隨著廢塑料再利用技術的不斷發展與應用，聚苯乙烯泡沫塑料轉向了具備更大應用需求的建筑保溫材料領域。例如，將廢聚苯乙烯經消泡后，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過消泡以后，再加入一定比例的改性劑、催化劑和穩定劑等，通過加熱等方式可在模具中制得硬質的聚苯乙烯泡沫塑料板。該聚苯乙烯塑料板既可以與陶粒混凝土形成層狀高分子復合材料，外側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，減輕了建筑物的結構載荷，提高了建筑物的抗震性;同時與泡沫混凝土、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，經實際檢測，冬天不會出現反霜、結露現象;此外，用廢聚苯乙烯泡沫塑料生產的鋁塑板成本低，具有易操作且低損耗的特點，尤其在我國北方地區擁有良好的市場前景。

2 廢橡膠

隨著全球橡膠工業的發展，以及汽車的大量使用和輪胎損耗，產生了大量廢橡膠。廢橡膠具有不易降解，填埋處理難、焚燒處理難等特點。大量的廢橡膠產生及堆積已造成了嚴重的“黑色污染”，因此，廢橡膠的處置已成為一個全球性的問題。目前廢膠料主要用于制成再生膠、膠粒或膠粉。廢橡膠粉是由廢輪胎破碎而成的交聯聚合物，具有一定的彈性、強度、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。如果將橡膠應用到建筑物的墻體材料中，能夠增強建筑物的隔熱保溫性能，使得廢橡膠的利用在節約資源、保護環境的同時，還為建筑保溫材料的發展提供一種新的機遇。經研究表明，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性能均能滿足國家相關標準要求。與常規的混凝土實心磚相比，廢橡膠粉輕骨料混凝實心磚具有強度較高、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，應用前景十分廣闊

3 建筑垃圾

隨著我國城市化進程的快速發展，每年產生15億噸建筑垃圾，而在建筑垃圾回用過程中會產生大量細粉，若不對此進行研究利用，不僅會造成資源的嚴重浪費，還造成環境的損害。建筑垃圾再生細粉的特點有：表面粗糙、比表面積大、孔隙率高、含水率低、與水泥的粘結性好、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、導熱系數低、粘接力強、抗壓強度高、不易開裂空鼓、耐凍融、干燥收縮率及浸水線性變形率小、并能符合國家相關節能規范要求，并適用于建筑造型復雜節點處理難度大的各種外墻保溫工程。 從建筑垃圾再生細粉和保溫材料的特點看，可以將建筑垃圾再生細粉應用于聚苯顆粒保溫砂漿中。從研究結果看，建筑垃圾再生細粉摻入可以優化聚苯顆粒保溫砂漿的內部孔隙，在不提高砂漿干表觀密度情況下，改善砂漿的保溫性能，將建筑垃圾再生細粉應用于聚苯顆粒保溫砂漿中，可以達到保溫砂漿標準（ 抗壓強度0. 2MPa，軟化系數> 0. 5，導熱系數 0. 060W/（ mK） ） 的要求。

4秸稈

我國每年產生的秸稈總量達到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。因此開發利用秸稈資源在建筑領域的廣泛應用，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建筑材料，對形成可持續發展的綠色建筑具有非常積極的意義。研究表明厚度70 mm的秸稈復合板傳熱系數小于1. 46 W /（ m2.K），隔熱性能顯著優于燒結磚混凝土砌塊等常規建筑材料;附加了聚苯保溫板，雙層秸稈芯板的復合墻體，隔熱性能要顯著提高，厚度180 mm時，可以符合對外墻實現建筑節能65%的保溫要求;內部附加兩層20mm的聚氨酯保溫層，兩層秸稈芯板的復合秸稈墻板，厚度僅為220 mm，傳熱系數可以達到0. 32 W /（ m2.K），符合對外墻實現建筑節能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素和酚類物質，并且研究表明以椰子作為原材料制成的糠皮木質素可作為板材生產中的天然樹脂;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，并且在調節室內溫度方面優于混凝土磚房。使用棉屑、粉煤灰和環氧樹脂生產具有不同導熱率的保溫板;使用廢棄的報紙為基礎材料混合珍珠巖和灰泥等無機材料制成保溫材料。并對所生產的樣品進行導熱率測試，實驗結果表明該材料導熱率在0.063～0.15 W/（m·K）的范圍內，說明保溫性較好。使用工業石膏板生產中的石膏廢料可以100%代替建筑用石膏，并且無須額外進行任何熱處理，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、機械性能和導熱性得到了輕微的改善，其最佳導熱系數為0.187W/（m·K）。

6 結束語

目前，使用工業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，在保證材料的機械性能的同時，提升材料的保溫性能是研究的關鍵所在。研究人員從農業和工業廢棄物為原材料，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，具有取代現階段常用保溫材料的應用前景。

綜上所述，可以得出結論，現階段使用廢棄物生產保溫材料的工藝已經較為成熟，但是仍然存在一些問題。需要以后的技術發展解決其缺陷，滿足使用需求。

參考文獻

[1]席繼寧.探討建筑工程中節能新材料新技術應用[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熱系數的研究[J].綠色環保建材，2020（09）：1-2.

[3]楊自春，費志方，趙爽，等.有機-無機雜化氣凝膠隔熱材料的研究進展[J].海軍工程大學學報，2018，30（06）：42-49.

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

[5]張紅林，王翠翠，楊輝，等.非金屬礦物材料在無機保溫材料中的應用及進展[J].中國非金屬礦工業導刊，2019（04）：7-9+19.

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

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

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

愛森（中國）絮凝劑有限公司