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在中国聚氨酯工业协会制定的发展规划中,五年后聚氨酯材料应用率将达到保温材料的50%左右。“但是目前中国的市场占有率不到10%,而国外保温材料市场中聚氨酯的的份额很大,美国达到57%,日本达32%。”4月18日,在中国聚氨酯绿色节能华东地区高峰论坛上,杨宗焜聚氨酯高科技新材料研发专家团队的成员如是分析。
聚氨酯保温板是当代最佳节能保温材料,因其使用寿命长、保温效果好、耐温性能强以及节能环保而被普遍应用于建筑保温以及建筑防火等领域,在建筑保温材料市场中占据相当大的份额。
但是,目前出现了一个令人尴尬的问题,就是与同样是保温材料的聚苯板相比,其成本价要高于聚苯板。以B1级保温材料计算,聚氨酯保温材料是1800元/平方米,而XPS是650元/平方米,EPS是550元/平方米。再加上行业内外出现的恶性竞争,导致聚氨酯在中国保温材料市场占有率不到10%。
目前,我国的保温材料市场主要以发泡EPS和XPS(以下统称聚苯乙烯材料)等为主,多数产品生产商通过在原材料中添加阻燃剂来提高保温材料的防火性能。其中,生产上述保温材料的主要原料是六溴环十二烷(HBCD),一种在绝缘、纺织和电子领域常用的阻燃剂。但2013年5月,联合国《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》(POPs)投票一致通过一项禁令:在全球范围内禁止生产和使用六溴环十二烷(HBCD)。
六溴环十二烷(HBCD)是一种高溴含量的脂环族添加型阻燃剂,目前主要用于EPS发泡聚苯乙烯,聚丙烯、环氧树脂、硅树脂和其它苯乙烯树脂中。但同时,它们也能够长时间地存在于环境中,并在生物组织中积聚,对人体健康可能的影响。中国阻燃学会副秘书长、北京工商大学副教授钱立军表示,HBCD是一种新型的持久性有机污染物(POPs),是外墙保温材料中的隐形杀手,具有致癌、致畸等恶劣影响。
在与会的众多专家看来,聚氨酯不仅具有良好的绝热、阻燃、隔音功能,还有绿色、环保、节能等功效,是目前市场上有害保温材料的最佳替代品。特别是在政策对有机保温材料松绑后,聚氨酯的发展更进入一个快速阶段。
2010年上海大火之后,2011年3月4日,公安部发布了《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》(公消[2011]65号,俗称“65号文”),规定了民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料。
原中国聚氨酯研究所所长杨宗焜教授指出,建筑保温产品中有机材料是达不到A级,而作为有机材料的聚氨酯不做复合处理,最多能达到B1级(难燃)。这意味着,在“65号文”之下,聚氨酯建筑保温材料无法上墙。
由于有机保温材料占据市场90%的市场份额,如果严格按照“65号文”执行,几乎没有材料可以满足要求,因此,2012年12月3日,公安部撤销了“65号文”,为有机保温材料松绑。
北京市建筑科学研究院教授级高级工程师涂逢祥指出,聚氨酯综合优势比较明显,如比较薄、保温效果也很好,因此聚氨酯行业有着广阔的前景。
目前,聚氨酯保温材料已被国家工业和信息化部纳入绿色建材工程。论坛现场,各地专家以瑞联节能新材料科技有限公司首创的一款有机无机协同阻燃聚氨酯保温板材为例,就国内新型环保聚氨酯保温材料的性能、市场现状和未来前景展开深入探讨。
1. 使用前聚氨酯保温板应存放多久?
在聚氨酯保温板的生产过程中,多元醇和异氰酸酯发生化学反应,放出热量。在连续不断的层合机质制成型期间,该硬质泡沫内部的温度可达到约160℃。由于温度的原因,材料尺寸的变化也相应地增大。为了加速生产周期,聚氨酯的保温板经冷却、切割、裁边,然后包装出厂。为了保证聚氨酯保温板的高质量,在建筑工地使用之前应存放尽量久一些,具体根据生产工艺不同有所差别,一般认为出厂到使用10天左右足够了。届时,任何物理和化学反应基本上都结束了。因此,硬质聚氨酯泡沫保温材料的优良技术性便能长期保持。
2. 硬质聚氨酯泡沫保温板如何保存?
为了达到高品质的产品,要求对硬质聚氨酯泡沫保温板的生产和包装都要关心爱护。这种保温材料的包装市场常用薄膜打包或打包带包装,薄膜包装有助于更好的防止损坏,打包带包装相对更加环保。最主要的是在施工现场必须有专人实施保管,应避免露天存放,防止阳光暴晒。硬质聚氨酯具有很好的抗腐蚀性,唯一对其产生破坏的就是紫外线,因此要注意防晒措施。硬质聚氨酯泡沫保温板应存放在平整的基体上,如长期存放,应叠加堆放。
3、硬质聚氨酯泡沫保温板是否耐热?
硬质聚氨酯泡沫保温板可在一个较宽的温度范围内使用。其长期使用温度范围在-30℃~90℃间,短期使用温度可达250℃而无任何损坏。
4、硬质聚氨酯泡沫保温板能否不变形?
任何材料在温度的作用下都会发生尺寸改变。在泡沫中密材在气泡结构中的气体在冷却时会产生真空,在加热时会增加压力,这会导致气泡结构冷却的收缩和加热时的膨胀。 这种硬质聚氨酯泡沫保温板的膨胀特性是因为温度变化引起的,其与密度相关,与贴面有关,与安装到的基材上有关。无贴面硬聚氨酯泡沫密度为30~60Kg/m³时,热膨胀系数在5~8,当温度上升,比如从10℃~30℃(温差=20K),一米以上的硬质聚氨酯泡沫保温板能够膨胀1~1.6mm。硬质聚氨酯泡沫板的这种小的长度变化,可以在设计边的时候采取接合和坡口的方式一并解决。在应用中确保与基底的弹性粘接十分重要。如果抗风力负荷能够得到迭加载荷保证。那么聚氨酯保温板可以松弛铺设。
5、聚氨酯粉尘的处理
泡沫切割时不可避免会产生粉尘。粉尘的量应视使用的切割工具而定(如刀或锯)。这种聚氨酯粉沫具有磨耗特性。所以会侵蚀皮肤和粘膜,达到一定程度后碰到眼睛会引起疼痛。应有专门的生产车间,并采用机器抽吸。当聚氨酯粉尘在空气中浓度特别高(大于6mg/m³),并且现场有火源的存在,会引起爆炸。应清除任何粉尘的积累,避免任何明火或火花,吸烟、静电释放。
我国每年新建建筑需保温面积约5亿平米,存量建筑待保温面积500亿平米。据计算,我国新建建筑节能在2009-2010年至少提升MDI需求量4.7万吨和6万吨左右,最多将达到19万吨和24万吨。从MDI需求量上涨来看,未来聚氨酯复合板材在建筑节能上的需求量还是很大的。
英国IAL(Istituto Addestramento Lavoratori)咨询调研机构的最新分析报告指出,建材在全球聚氨酯应用领域中占据了15%的市场份额,欧美等发达国家的建筑保温材料中约有49%为聚氨酯材料,但在我国这一比例尚不足10%。该机构预计,全球聚氨酯建筑材料的份额仍将提升,到2010年将达到聚氨酯总量的24%。而2005年全球聚氨酯总产量达到1375万吨,产能年平均增长率4.4%,消耗量年平均增长3.4%。中国作为亚洲地区聚氨酯行业最大的生产基地和消费市场,聚氨酯产品的消耗增长率约20%左右。
聚氨酯硬泡具有优异的热学性能,它的导热系数比空气的导热系数还低(聚氨酯导热系数≤0.023W/m.K/25℃;空气导热系数≤0.025 W/m.K/25℃),是目前工程上常用的保温隔热材料(比如XPS的导热系数≥0.028 W/m.K/25℃、EPS的导热系数≥0.035 W/m.K/25。C)无法与之比拟的。50mm厚的PU硬质泡沫塑料的保温效果相当于80mm厚的EPS、90mm厚的矿棉、760mm厚的混凝土。随着能源成本的大幅增加以及人们对环保(减少C02、S02、N02的排放等)要求越来越严,聚氨酯复合板作为性能最优异的绝热保温材料在全球建筑节能保温上的应用越来越广泛。
由于聚氨酯硬泡在成型前状态是两种液体,成型时把这两种液体混合,通过反应成为固体材料,因此施工成型方式比较灵活。从大的方面讲,聚氨酯硬泡外墙保温施工体系包括现场施工和工厂预制板材两种典型工艺。现场施工又可分为喷涂、拆模板浇注和免拆模板浇注三种;预制板材根据施工工艺不同分为连续板材、模塑板材、大块泡。
聚氨酯硬泡作为一个外墙外保温体系要进行大规模推广应用,首推预制板材,因为预制板材具备产品的质量和规格便于控制、生产和施工不受气候影响、能够保证施工工期、对保温施工人员的聚氨酯硬泡专业技术知识要求低、施工技能容易获得。这些特点都是现场施工所不具备的。特别是充分利用了聚氨酯自身良好粘接力的带有软面层或轻质硬面层的亲水泥基面材的预制板材系统,减少进行墙体保温施工时比较昂贵的界面剂的大量使用,尽可能直接用水泥沙浆施工,具有非常好的发展前景。预制板材系统不建议使用的是大块泡,因为该系统不仅没有利用聚氨酯硬泡自身良好粘接力,而且由于切割成片,增加了开孔,影响保温效果。
现场施工的喷涂、拆模板浇注和免拆模板浇注三种工艺,只要不破坏聚氨酯硬泡自结皮层,施工工期要求不苛刻,也是很好的外墙保温施工系统,只是现场施工对枪手水平要求高,由于技术工人的短缺,可能会给大规模推广应用带来困难。
需要说明的是聚氨酯喷涂产品的优点是,没有接缝,整体性好,对于平屋顶来讲,保温防水性能要优于聚氨酯板材。
据了解,聚氨酯保温材料已进入了绿色建材的视野。
日前,工信部原材料司副司长潘爱华到中国聚氨酯工业协会调研,专门就聚氨酯保温材料纳入绿色建材工程的事宜与协会负责人进行了座谈。
潘爱华要求行业协会,配合两部委联合成立的绿色建材推广应用协调小组,加强在绿色建筑领域推广应用聚氨酯保温材料,进一步挖掘建筑节能潜力。
工信部还将与有关部门和重点省区合作,支持聚氨酯保温板材料重点企业的技术进步与技术改造等工作。
聚氨酯保温材料是绿色建材的一个重要品种。据介绍。硬质聚氨酯具有质量轻、导热系数低、耐热性好、耐老化、容易与其他基材黏结、燃烧不产生熔滴等优异性能,在欧美国家广泛用于建筑物的屋顶、墙体、天花板、地板、门窗等作为保温隔热材料。目前,欧美等发达国家的建筑保温材料中约有49%为聚氨酯材料,而在我国这一比例尚不足10%。
“以北京市为例,今年北京既有建筑节能改造项目中,聚氨酯材料的应用比例超过75%,但在新建的普通住宅中,应用的比例寥寥无几。相比之下,市场情况可谓冰火两重天。”上海华峰普恩聚氨酯有限公司人士表示。
业内人士称,聚氨酯应用长期没有展开的主要原因是成本较高、市场接受能力有限。目前,聚氨酯建筑外墙保温龙头企业的产品的底价都在每平方米30元左右(2厘米厚),折合每立方米要1500元以上。而其他保温材料的价格每立方米只需1000元。
中国聚氨酯工业协会有关人士接受记者采访时表示:“随着持续投入和研发能力的不断加强,聚氨酯行业的龙头企业都有自己的一套有效解决方案,保温材料的性能已经得到完善和提高。预计未来几年,聚氨酯在建筑领域应用的比例将急剧增长,这个行业前景无限。”
东兴证券认为,从近期各地住建委保温材料招标要求及相关政策来看,各地政府已开始推动聚氨酯保温材料的使用,大规模推广指日可待。