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1、.word格式,烟台工程职业技术学院 管理工程 系 高分子材料加工技术 专业 10 级毕业设计（论文）题 目: 建筑节能保温材料的研究种类及其应用 姓名 学号 指导教师（签名） 王莉燕 二一三 年 五 月 日 附件三烟台工程职业技术学院毕业设计（论文)诚 信 承 诺 书本人慎重承诺：我所撰写的设计（论文） 是在老师的指导下自主完成，没有剽窃或抄袭他人的论文或成果。如有剽窃、抄袭，本人愿意为由此引起的后果承担相应责任。毕业论文（设计）的研究成果归属学校所有。 学生(签名) 年 月 日建筑节能保温材料的研究种类及其应用烟台工程职业技术学院管理工程系高分子材料加工技术10301 柳欢摘要：目前我国属
2、于能源紧缺型国家，节能技术的应用对于缓解我国能源紧张的现状具重大意义。据相关研究表明，我国的建筑行业是耗能大户，其耗能总量能达到全国耗能总量的30%。本文介绍了当前一些应用广泛的节能建筑材料的种类，并对一些分类展开了详细的叙述，在叙述的同时介绍了各种材料的化学组成、特点与应用，并对所介绍的材料进行了简单的比较，旨在研究出具有高性能、廉价且易获取的保温材料，以便符合人类的需求和时代发展的潮流。引言长期以来，我国建材行业沿用了粗放型传统生产模式，对自然资源重开发、轻保护，对生态环境重利用、轻改善。“十一五”是我国社会建设的重要时期，也是建筑材料发展的一个重要时期，因而建筑材料的发展应以满足建筑节能
3、需要为重，节能建筑材料作为节能建筑的重要物质基础，是建筑节能的根本途径。在建筑中使用各种节能建材，一方面可提高建筑物的隔热保温效果，降低采暖空调能源损耗；另一方面又可以极大地改善建筑使用者的生活、工作环境。因此，走环保节能建材之路，大力开发和利用各种高品质的节能建材，是节约能源，降低能耗，保护生态环境的迫切要求，同时又对实现我国21世纪经济和社会的可持续性发展有着现实和深远的意义。此外，在传统建筑材料基础上大力发展新型建筑材料也是节能建材 研究 领域一个重要的方面，主要包括新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料、陶瓷材料、新型化学建材、装饰装修材料以及各种 工业 废渣的综合利用等。因此，发展
4、新型节能型建筑材料，就成为未来建筑材料的主要发展方向和趋势，对于落实科学发展观和构建资源节约型社会具有重要的现实意义。一、 建筑节能材料的概念建筑节能这一概念内涵丰富，在发达国家，这一说法经历了三个阶段“建筑节能”、“在建筑中保持能源”、“提高建筑中的能源利用效率”。在我国，现在仍通成为建筑节能，但其含义应该尽到第三层意思，即在建筑中合理使用和有效利用能源，不断提高能源利用率，降低建筑能耗量。建筑能耗包含广义的建筑能耗和狭义的建筑能耗。目前所说的建筑能耗，常常指的是狭义的建筑能耗，即建筑物在施工建设过程中所必须耗费的资源、能量；广义的建筑能耗还包括维持建筑物日常使用过程中所耗费的资源，包括采暖
5、、空调、热水供应、炊事、照明、家用电器等方面的能源。而所谓节能建筑，概括地说就是“凡是利用新型节能材料如混凝土空心砌块，在建筑设计、结构、门窗密封、围护结构、屋面材料等方面的新措施，与普通建筑相比使室内达到更好的隔热保温性能的建筑”。节能建筑一般可分为集中式采暖系统和被动式采暖两大类。被动式采暖节能建筑是利用太阳能的能量而基本上不用正规能源来达到节能的目的，在北方并不常用。而所谓集中式采暖系统，是以减少外围护结构的传热系数或加大热阻系数来节约能耗的，也是建筑节能的主要发展方向。从以上分析可知，建筑节能材料就是指维持建筑物日常使用过程中能耗低的建材，通过改变材料自身的特性来达到建筑节能的目的。节
6、能材料属于保温绝热材料；绝热材料是指用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流传递的材料或者材料复合体，既包括保温材料，也包括保冷材料。绝热材料的意义，一方面是为了满足建筑空间或热工设备的热环境，另一方面是为了节约能源1。二、保温材料的种类（一）泡沫型保温材料泡沫型保温材料主要包括聚合物发泡型保温材料和泡沫石棉保温材料两大类。聚合物发泡型保温材料具有吸收率小，保温效果稳定，导热系数低，在施工中没有粉尘飞扬，易于施工等优点，正处于推广应用期。泡沫石棉保温材料也具有密度小、保温性能好和施工方便等特点，推广发展较为稳定，应用效果也较好，但由于存在一定的缺陷，限制其进一步的推广使用。这些缺陷主要表现在泡沫棉容
7、易受潮，浸入水中易溶解；弹性恢复系数小；不能接触火焰和穿墙管部位使用等。泡沫型保温材料中较为典型且使用较为广泛的为聚氨酯泡沫保温材料。1. 聚氨酯泡沫保温材料 聚氨酯(PU)树脂是由异氰酸酯与聚酯树脂或聚醚树脂反应制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。聚氨酯材料性能优异，用途广泛，制品种类多，其中尤以聚氨酯泡沫塑料的用途最广。20世纪中期，德国首先成功研制聚氨酯泡沫塑料，其采用廉价的石油化工产品环氧丙烷等作为多元醇的原料，大大降低了聚醚和聚酯的生产成本，使聚氨酯泡沫塑料获得了飞速发展2。硬质聚氨酯泡沫(简称PURF)目前仍然是固体材料中隔热性能最好的保温材料之一。其泡孔结构由无数个
8、微小的闭孔所组成，这些微孔互不相通，因此该材料不吸水、不透水，带表皮的PURF的吸水率为零。该材料既保温又防水，是保温防水双全材料，应用在屋顶和墙体上，可代替传统的防水层和保温层，具有一材双用之功效，以下对其性能和使用效果作简要论述：1.1 优良的隔热保温性能因聚氨酯硬泡在成型过程中以氟利昂(F11)为发泡剂，在形成的均匀致密的封闭孔中充满了F11气体，使其具有极低的导热系数(00077WmK)，仅为空气的13。据测算，30ram 硬泡的隔热效果与110ram珍珠石，130mm水泥蛭石，或(165142)rfUTl泡沫混土相当3。1.2 独特的抗水渗透性能聚氨酯硬泡是闭孔率高达92 以上的结构
9、致密的微孔泡沫体，吸水率极低(02kgm2，具有一定的弹性、伸长率和很强的粘接性，能与金属、木材、水泥等多种材料牢固粘合，在施工中采用直接喷涂或浇铸成型技术，没有拼接缝，保温层与基层能形成整体，既不会脱层开裂，也不会由于基层产生一定的变形、裂纹，造成泡沫体破裂。1.3 较高的机械强度和抗老化、耐用性因聚氨酯硬泡材质自身物理强度较高，具有均匀致密的闭孔结构，所以泡沫体具有较高的机械强度，其抗压强度相当于水泥蛭石。而且聚氨酯硬泡具有很好的稳定性，在长期使用中不会发生体积变形和强度变形，因而聚氨酯硬泡完全可以直接承受坡屋面彩瓦及上人检修的荷载。同时，由于聚氨酯硬泡物理化学性能稳定，泡沫闭孔结构防止了
10、水分及其它液体、气体浸透和微生物的滋生，从而延缓了泡沫体的老化。据测定其湿抗老化期为l6年，热老化期为60年。根据国外资料表明，用聚氨酯硬泡作屋面绝热层的学校，使用l0年后，其导热系数为0025WmK，水分含量为0034V，容量为32kgmL引4。聚氨脂硬质泡沫塑料将传统的绝热、防水层合二为一，近年来逐步推广应用到房屋建设中。其以轻质、绝热、防水等方面的优异性能，代替了传统的隔热、保温、防水做法，特别适合于现浇混凝土坡屋面。既减轻了屋面荷载，又保障了屋面不渗漏、隔热、保温、节能，为现浇混凝土坡屋面保温、防水提供了一条可靠的施工方法。发达国家(如欧美)的PURF有60作为节能材料用在建筑上，而我
11、国的聚氨脂硬质泡沫塑料60 以上主要用于冰箱、冰柜的隔热保温 J。近几年该材料在建筑上开始使用，如：国家大型储备粮库的屋顶采用该材料作为防水保温层。由于PURF的导热系数仅为(00200073)w(mK)，因此将该材料应用于建筑物的屋顶、墙体、地面作为节能保温材料，其节能效果将非常显著5。目前，这种保温材料使用的发泡剂F11(一氟三氯甲烷)，因其破坏臭氧层和引起温室效应即将被禁用。而寻找经济适用、环保型的发泡剂替代F11早在80年代已成为世界的热门研究课题。目前，联合国环保署推荐使用的主要是141b和环戊烷。但141b分子中仍有氟和氯原子，臭氧层潜耗值ODP=011，所以只能过渡性的替代F11
12、，最终将和F11一起被禁用。有关无氟复合发泡剂的复配研究已经有了一些进展，如：周春雨等开发的天然高分子与水复合的发泡剂。该发泡剂是一种以水为基的含OH根离子的几种高分子原料组合，通过一定的比例混合搅拌的一种高分子复合物。该产品完全无氟，ODP= 0，以它为发泡剂结合其它各种复配材料所产生的聚氨酯硬质塑料的保温性能、表观密度、压缩性能、水蒸气透湿系数、吸水率等多种物理性能指标基本达到含氟产品的水平6。由于聚氨脂泡沫塑料燃烧产烟量大、烟气毒性大、产品很难达到消防安全要求，特别在一些对消防要求高的场所，其使用受到了一定的限制。在欧美日等发达国家其生产和应用比例已呈下降趋势。2. 聚苯乙烯泡沫保温材料
13、聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)是一类使用由悬浮聚合聚苯乙烯树脂制成的含发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒为原料，采用模压发泡、挤出发泡和挤出发泡吹塑等方法制造的不同品种的泡沫塑料7。这类聚苯乙烯泡沫塑料产量大、应用范围广。它具有密度范围宽、价格低、保温隔热性优良、吸水性小、水蒸气渗透性低、吸收冲击性好等优点，可制成建筑和冷库用保温隔热泡沫塑料板和泡沫塑科夹心复合板。目前，聚苯乙烯泡沫板及其复合材料由于价格低廉、绝热性能好而成为外墙绝热及饰面系统的首选绝热材料8。真空聚苯乙烯泡沫材料是将气相泡沫抽真空并密封，真空泡体的热传导能力显著降低，潘晓萍等9对真空聚苯乙烯泡沫与传统聚苯乙烯发泡材料进行比较。研究表明：
14、(1)真空聚苯乙烯泡沫用于制冷保温节能效果明显，并随使用的平均温度降低，保温节能效果更好。(2)聚苯乙烯是多孔状材料，应用于制冷保温时，随温度下降，孔内产生结冰现象，降低保温效果，抽真空后的聚苯乙烯泡沫孔内不存在水蒸气，就不会出现结冰现象。(3)用真空聚苯乙烯泡沫包装材料价格便宜，可大大提高经济效益。(4)真空聚苯乙烯保温材料的节能效果与真空度和钻孔的多少有关。提高真空度应在不影响材料强度的情况下，尽可能多加孔。我国每年大量废弃的EPS，因其处理与降解困难而成为危害环境的白色污染，以废弃EPS为原料制备出的复合保温材料容重小，其保温隔热性、耐化学腐蚀性优良，且为闭孔憎水结构，不吸水，其韧性、耐
15、水性、耐候性均优于膨胀珍珠岩，因此EPS的回用技术已经成为保温材料的发展热点之一。将废弃EPS加工成粒径(O54)toni的颗粒作为轻骨料，配制的保温砂浆可有效克服珍珠岩保温砂浆吸水率大、抗裂性差的缺陷，且保温隔热性更好。EPS表面为憎水性，与硅酸盐无机胶凝材料不相容10。以EPS为轻骨料配制保温砂浆的关键技术之一，就是对EPS实施表面改性，使其由憎水性变为亲水性，使之能被新拌硅酸盐浆体所润湿，以增强EPS与胶凝材料的结合。彭家惠等11选择适宜的高分子粘结剂和偶联剂，配制低水灰比的聚合物硅酸盐胶凝材料，利用粘结剂和偶联剂的双重作用，实现复合胶凝材料对EPS的表面包裹，使EPS表面由憎水性改变为亲水性，成功地解决了无机胶凝材料与EPS不润湿、混合料和易性差、粘结强度低的技术难题，为EPS保温砂浆的应用奠定了基础。麦守义等12将EPS破碎成具有粒径小于20mm的碎颗粒，然后与水泥和膨胀珍珠盐混合，可用作保温屋面。王武祥等9以废EPS为基料，添加水泥并
