高分子环保复合材料在建筑隔热中的应用综述

盛源

摘要：随着科学技术水平的不断提高，对于保温材料的研究和发展也不断进步，而随着人们生活水平的提高，对于建筑的保温要求也逐步提高，大幅提升材料的保温性能，并降低保温材料的成本，并发展环保复合材料成为建筑保温材料的研究和探索的方向。在建筑中采用保温材料，不仅可以降低制冷供暖用电的运行成本，还会降低设备冷热件的初始安装固定成本。大多数保温建筑材料由保温材料、填料和其他添加剂制成。

关键词：高分子材料;环保;建筑隔热

1 废塑料

废塑料主要来源于工业固体废弃物和城市固体垃圾。由于经济发展、节约资源及环境保护的需要，对废塑料再利用的研究不断取得新的进展，以废塑料为原材料生产绿色建材将已成为新的产业。目前，外墙保温系统中的高分子保温材料主要是聚苯板和聚氨酯等有机保温材料。随着废塑料再利用技术的不断发展与应用，聚苯乙烯泡沫塑料转向了具备更大应用需求的建筑保温材料领域。例如，将废聚苯乙烯经消泡后，重新加热熔融可制成保温隔热板材。另外，将聚苯乙烯泡沫塑料经过消泡以后，再加入一定比例的改性剂、催化剂和稳定剂等，通过加热等方式可在模具中制得硬质的聚苯乙烯泡沫塑料板。该聚苯乙烯塑料板既可以与陶粒混凝土形成层状高分子复合材料，外侧再用薄铝板包敷可以制成铝塑板。用废聚苯乙烯泡沫塑料制成的铝塑板密度比较低，减轻了建筑物的结构载荷，提高了建筑物的抗震性;同时与泡沫混凝土、沥青玻璃棉毡等建材比较，用废聚苯乙烯泡沫塑料制成的铝塑板的保温性高，经实际检测，冬天不会出现反霜、结露现象;此外，用废聚苯乙烯泡沫塑料生产的铝塑板成本低，具有易操作且低损耗的特点，尤其在我国北方地区拥有良好的市场前景。

2 废橡胶

随着全球橡胶工业的发展，以及汽车的大量使用和轮胎损耗，产生了大量废橡胶。废橡胶具有不易降解，填埋处理难、焚烧处理难等特点。大量的废橡胶产生及堆积已造成了严重的“黑色污染”，因此，废橡胶的处置已成为一个全球性的问题。目前废胶料主要用于制成再生胶、胶粒或胶粉。废橡胶粉是由废轮胎破碎而成的交联聚合物，具有一定的弹性、强度、绝热性、耐磨性。另外，废橡胶粉还具有粒度均匀、能耗低、成本低的特点。如果将橡胶应用到建筑物的墙体材料中，能够增强建筑物的隔热保温性能，使得废橡胶的利用在节约资源、保护环境的同时，还为建筑保温材料的发展提供一种新的机遇。经研究表明，在合理的配合比下，废橡胶粉与轻骨料混凝土制成的保温砖的各项性能均能满足国家相关标准要求。与常规的混凝土实心砖相比，废橡胶粉轻骨料混凝实心砖具有强度较高、重量轻、较好的保温性能性能，并可以建筑减轻建筑物重量、降低成本，应用前景十分广阔

3 建筑垃圾

随着我国城市化进程的快速发展，每年产生15亿吨建筑垃圾，而在建筑垃圾回用过程中会产生大量细粉，若不对此进行研究利用，不仅会造成资源的严重浪费，还造成环境的损害。建筑垃圾再生细粉的特点有：表面粗糙、比表面积大、孔隙率高、含水率低、与水泥的粘结性好、含少量的活性成分。聚苯颗粒保温砂浆与其他保温材料相比，成本较低，保温隔热性能好、导热系数低、粘接力强、抗压强度高、不易开裂空鼓、耐冻融、干燥收缩率及浸水线性变形率小、并能符合国家相关节能规范要求，并适用于建筑造型复杂节点处理难度大的各种外墙保温工程。 从建筑垃圾再生细粉和保温材料的特点看，可以将建筑垃圾再生细粉应用于聚苯颗粒保温砂浆中。从研究结果看，建筑垃圾再生细粉掺入可以优化聚苯颗粒保温砂浆的内部孔隙，在不提高砂浆干表观密度情况下，改善砂浆的保温性能，将建筑垃圾再生细粉应用于聚苯颗粒保温砂浆中，可以达到保温砂浆标准（ 抗压强度0. 2MPa，软化系数> 0. 5，导热系数 0. 060W/（ mK） ） 的要求。

4秸秆

我国每年产生的秸秆总量达到9亿吨，但是利用率却不足40%，大量秸秆资源被废弃，或露天焚烧形成雾霾，造成空气污染。因此开发利用秸秆资源在建筑领域的广泛应用，不仅能够减少秸秆焚烧造成的一系列问题，而且可以替代部分高耗能的传统建筑材料，对形成可持续发展的绿色建筑具有非常积极的意义。研究表明厚度70 mm的秸秆复合板传热系数小于1. 46 W /（ m2.K），隔热性能显著优于烧结砖混凝土砌块等常规建筑材料;附加了聚苯保温板，双层秸秆芯板的复合墙体，隔热性能要显著提高，厚度180 mm时，可以符合对外墙实现建筑节能65%的保温要求;内部附加两层20mm的聚氨酯保温层，两层秸秆芯板的复合秸秆墙板，厚度仅为220 mm，传热系数可以达到0. 32 W /（ m2.K），符合对外墙实现建筑节能75%的保温要求，隔热性能非常突出。

5. 其他废弃物

椰子外壳由30%的纤维和70%的木髓组成，其中纤维和木髓中都具有非常高含量的木质素和酚类物质，并且研究表明以椰子作为原材料制成的糠皮木质素可作为板材生产中的天然树脂;棉绒和纺织灰渣可用于制造具有良好隔热性能的砖块、墙板及天花板，并且在调节室内温度方面优于混凝土砖房。使用棉屑、粉煤灰和环氧树脂生产具有不同导热率的保温板;使用废弃的报纸为基础材料混合珍珠岩和灰泥等无机材料制成保温材料。并对所生产的样品进行导热率测试，实验结果表明该材料导热率在0.063～0.15 W/（m·K）的范围内，说明保温性较好。使用工业石膏板生产中的石膏废料可以100%代替建筑用石膏，并且无须额外进行任何热处理，即可以保持良好的性能。并且通过这种废物利用，石膏的密度、机械性能和导热性得到了轻微的改善，其最佳导热系数为0.187W/（m·K）。

6 结束语

目前，使用工业废弃物和生活废弃物制作建筑保温材料成为一种主流的研究方向，在保证材料的机械性能的同时，提升材料的保温性能是研究的关键所在。研究人员从农业和工业废弃物为原材料，通过废物利用来解决废弃物的处置难题。不同的废弃物如废橡胶、纺织废料、废塑料、建筑垃圾、秸杆等与其他材料结合制成保温材料。由废弃物制成的保温材料具有成本低、保温效果好的特点，具有取代现阶段常用保温材料的应用前景。

综上所述，可以得出结论，现阶段使用废弃物生产保温材料的工艺已经较为成熟，但是仍然存在一些问题。需要以后的技术发展解决其缺陷，满足使用需求。

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