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上海精洽科贸有限公司 杨宗焜 杨玉楠 华校生 中国建筑节能结构必须由材料的“高投入、高消耗、高污染”向“低投入、低消耗、低污染”的低碳经济方向转型。现今中国建筑节能尚未走出高碳建筑经济的阴影。现在我们已成功研发了既节能保温又防火安全的低碳、低烟、低毒的B1级硬质难燃(PlR)聚氨酯泡沫，这对我国建筑节能走向低碳经济发展道路有积极的意义。国家扶持这一新型材料的开发，将可为我国创建低碳经济、培育低碳绿色建筑新市场，挖掘新的经济增长点都有不可估量的开发前景。 一、该项目成果简介 本项目是专门用于建筑上用的耐温、难燃、低发烟、低毒性的特种B1等级PIR聚氨酯难燃硬泡，它可广泛用于建筑外墙外保温特殊需求幕墙建筑、高层建筑和公共建筑。现经国家检测机关测试，已达到并超过了1997年我国颁布的GB8624-1997国家标准中三项考察指标：氧指数、烟密度、火焰传播速度。经上海一级情报所检索的结论：该产品属国内领先水平，氧指数指标达国际先进水平，其创新点是：在国内首先采用了低卤化、结碳膨胀型阻燃技术路线，用化学结构改性办法，制备难燃低烟低毒型B1等级PIR聚氨酯硬泡。由于在易燃的氨基甲酸脂键中，引入难燃、耐温、低发烟、低毒性的环状结构化合物(异氰脲酸酯环、哑唑烷酮、芳香族杂环、碳化亚二按键)。该成果一方面大大提高了泡沫阻燃性、耐温性，同时大大降低了泡沫释放烟雾毒性的难题。这是目前国际、国内阻燃性最好、安全性最强的泡沫品种之一。从目前使用效果看，该产品性能已超过了国内同类产品，同时也超过了国内同类跨国公司产品(美国陶氏化学、日本NPU、德国BASF等)。 二、成果检测 近期对我们的科研成果请多家企业以各公司名义到上海、广东、四川、江苏等省市检测机构检测，成果如下： 2008年7月10日，上海建材及构件质量监督检验站检测聚氨酯氧指数为32.7%; 2009年6月30日，广州市建筑材料工业研究所有限公司检测聚氨酯氧指数为32.5%; 2009年7月14日，国家防火建筑材料质量监督检验中心检测聚氨酯，该材料燃烧性能达到GB8624B1级，烟密度等级SDR为47; 2009年8月3日，广州市质量监督检测研究所检测聚氨酯氧指数为35.4%，烟密度等级SDR为9; 2009年9月17日，江苏产品质量监督检验研究院检测聚氨酯氧指数为35%。 2010年1月15日，国家防火建筑材料质量监督检验中心检测： ① 141b基难燃聚氨酯板材，厚度30mm，达到GB8624-1997国家难燃B1等级标准，烟密度等级SDR为32(超过国标75标准值)。 ② 365/227基难燃聚氨酯板材，厚度30mm(注：365/227发泡剂是目前国际上先进的环保型发泡剂，不破坏臭氧层，SOD为零)，达到GB8624-1997国家难燃B1等级标准，烟密度等级SDR为47(超过国标75标准值)。 2010年1月6日，江苏聚氨酯产品质量监督检测站检测： ①365/227基难燃聚氨酯喷涂泡沫，氧指数为33.5%(超过GB8624-1997国标氧指数≥32%标准)。 ②141b基难燃聚氨酯板材，氧指数为36%(超过GB8624-1997国标氧指数≥32%标准，达到难燃酚醛泡沫水平)。 ③365/227基难燃聚氨酯板材，氧指数为35.2%(超过GB8624-1997国标氧指数≥32%标准，达到难燃酚醛泡沫水平)。 三、数据对照 (一)本产品与国内外达到难燃级产品检测数据对照表： 按GB8624-2006国家级检测聚氨酯达到难燃C级标准，国内一共有3张报告，也是唯一的3张报告： ①韩国一山聚氨酯(上海)有限公司报告： 主要用于2008年奥运工程的北大乒乓球馆，产品名称：喷涂聚氨酯硬泡BSF-300。 经2008年2月27日国家防火建筑材料质量监督检验中心检测：按GB8624-2006判定，达到难燃C级，燃烧性能为C-S3、do、t2级。 ②我们研发的(通过佳丽化工‘惠州’有限公司)报告： 产品名称：难燃低碳低烟低毒聚脲绿色泡沫型： 经2009年10月29日国家防火建筑材料质量监督检验中心检测：按GB8624-2006判定，达到难燃C级，燃烧性能为C-S3、do、t2级。 ③ 上海华峰普恩聚氨酯有限公司报告： 产品名称：阻燃硬质聚氨酯材料(德国普恩的技术)： 经2009年1月24日国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检测中心检测：按GB8624-2006判定，达到难燃C级，燃烧性能为C-S3、do、t2级。 (二)本产品与国内外达到难燃B1等级同类产品检测数据 B1等级泡沫塑料产品技术指标及同类产品的测试数据及测试方法表 以上酚醛泡沫数据由上海平板玻璃厂提供，改性聚氨酯由我们及华峰普恩公司根据公安部四川消防所国家防火建筑材料质量监督检测中心检测数据提供。 从以上测试数据可看出，改性聚氨酯泡沫同酚醛泡沫相似，，在火攻击情况下，会迅速形成碳化层，火焰蔓延不过去。 我们的产品，其火焰燃烧泡沫剩余长度平均值、最小值，均超过华峰普恩公司产品，甚至超过酚醛泡沫产品水平。最为可喜的是燃烧剩余长度平均值/mm,达377的水平，说明已达到GB862-1997不燃A2级≥350 mm水平，故此我们提出用我们研制改性聚氨酯产品同铝箔复合，同钛锌合金板复合，完全有可能达到GB8624-1997不燃A2级水平，使铝塑板复合PU后，用于24米以上金属幕墙建筑完全可能。 (三)常用保温泡沫塑料综合性能比较 常用保温泡沫塑料综合性能比较表 我们研制改性聚氨酯泡沫，同酚醛泡沫在高温火灾攻击下，泡沫会迅速形成碳化层，阻止火灾蔓延，因而具有抗火灾功能。玻璃棉和岩棉虽不燃，但在火灾高温攻击下，玻璃棉超过350oC泡沫脆化，岩棉超过600oC以上会粉化，抗不了火灾高温攻击。TVCC央视大楼屋面、墙面均用了大量玻璃棉、防火棉，在真实火灾中，在高温攻击下，玻璃棉、岩棉均烧成一把灰，抗火灾功能很差。 四、吸取TVCC火灾的惨痛教训，切实加强幕墙及屋面的防火是当务之急 这次TVCC央视北配楼火灾源头是金属幕墙及屋面保温材料XPS(挤塑聚苯板)在烟花爆竹点燃引发火灾。XPS属热塑性泡沫塑料对火反应会融化滴落。目前国内按国内外检测标准进行检测， XPS泡沫塑料非常容易取得难燃级燃烧性能数据，这种假象迷惑了人们，错误地把此材料当作难燃级材料使用。从真实火灾情况中考察此材料燃烧性能即“火灾性能”是极差的一种保温材料，是建国以来燃烧性能最差、过火速度最快的一种材料。因此，XPS所提供的难燃级B1级报告，误导视听，形成人们防火的误区。 XPS造成误区的表现如下： 一种产品XPS氧指数只有24.8%，属不阻燃产品。另一种产品氧指数30.8%，属阻燃产品。上述两种产品同时按GB8625竖炉试验检测，均能通过B1测试;同样，按GB8624-2006中SBI试验，即GB/T20284-2006(单体燃烧试验)，照样可达到难燃C级标准数据，达到C-S2 do 我们在四年前早就提出热塑性泡沫塑料PS泡沫(EPS、XPS)由于在80oC就熔化，火灾性能极差，不能用于人口密集的高层建筑、公共建筑中。 目前在幕墙建筑大规模使用铝塑板复合板，外层为0.2～0.25 mm厚铝板，中间夹层为PE(聚乙烯)泡沫或PVC(聚氯乙烯)泡沫。PE、PVC泡沫同XPS泡沫均属热塑性泡沫，性能相似，PE泡沫燃烧时滴落严重，火焰上端呈黄色，下端呈兰，过火速度极快，经阻燃处理后，最多氧指数在25～26%，达不到B2级，PVC泡沫塑料由于氯含量高达56%、氧指数可达45，属难燃级材料，但在中国众多的网吧真实火灾中，却是过火速度极快的易燃材料，它决不是难燃材料，，其在燃烧时会产生大量有毒气体Hcl.。 在当前幕墙系统中，铝塑复合板中夹芯材料为PE、PVC泡沫塑料，因而存在严重火灾隐患，应当吸取TVCC央视北配楼失火教训，中间夹层不能采用PE、PVC热塑性泡沫，它同XPS泡沫“火灾性能”相似，应当引起人们高度警觉! 我们建议改为热固性酚醛泡沫或我们研制的改性聚氨酯泡沫(PIR泡沫)，此类泡沫最大特点是在火的高温攻击下，会迅速形成碳化层，不仅耐高温，并且有抗火、隔火功能。防火关键技术要形成碳化层，只有碳化层泡沫结构才能抗火灾高温攻击，才能防止火灾蔓延，即具有抗火灾功能。 进一步深入研究考察当前金属幕墙系统中，大规模使用铝塑复合板，其中夹心材料除了上述PE、PVC、XPS泡沫塑料外，还有些材料也取得国家级难燃B1级或难燃C级或B级检测报告，如PVC╱橡胶泡沫塑料，PE╱橡胶泡沫塑料，如何看待这些有机保温材料的防火安全性，我们认为前车之鉴的吸取TVCC火灾惨痛教训是极其必要。 对这类有机保温材料的应用要特别的谨慎，我们认为，第一步，必须考察其燃烧性能数据是否达到难燃级标准，即使达到了难燃级标准数据，还不能高枕无忧地认为这种材料在真实火灾中的燃烧性能就是难燃。因为真实火灾试验是无法确立、无法重复的，因而有机保温材料在真实火灾中的燃烧性能即“火灾性能”数据是无法取得的。因此，第二步，只能从接近火灾真实情况的大型火灾试验中取得。目前条件下，有机保温材料按国际、国内标准条件下取得的燃烧性能数据只是中小试验条件下取得燃烧性能数据，并不能代表其真实火灾中“火灾性能”数据。 TVCC央视北配楼火灾充分说明了虽然XPS保温材料取得国家级难燃数据报告，但它事实上决不是什么难燃级材料，它在真实火灾中变成是燃烧速度极快、过火面积最快的一种易燃材料。 国内一系列网吧火灾也充分说明了PVC泡沫塑料决不是什么检测报告中所称的是不易燃烧的难燃材料，而是大量释放有毒Hcl气体，它在火灾中是会剧烈燃烧的易燃材料，因而用于幕墙系统中的有机保温材料，一定要经过大型火灾性试验考察。 对建筑材料的考察，国际上通用的是英国大型BS窗口试验，国际ISO墙角试验等大型火灾试验。除上述一般建筑火灾性大型试验外，对于幕墙建筑特别应当考虑幕墙建筑特点，在火灾中引发火势加大的烟囱效应，双层幕墙在火灾中具有特殊性，建议由幕墙专家同公安消防部门专家设立(建立)幕墙系统大型火灾试验“模型”以及试验方法。 在当前建筑节能中，究竟用什么样保温材料才能保证安全第一、保证建筑节能安全同时并举!有机保温材料究竟能不能防火是当前建筑节能中必须回答的一个大问题?大量采用无机保温材料是不是就进入防火安全的保险箱了? 我们认为，有机保温材料已处在当今世界建筑领域中建筑节能主力军地位，成为无法改变的历史潮流，亦是无法改变的现状。而无机保温材料由于本身缺陷，是无法充当建筑节能主力军。无机保温材料在火灾初级阶段，不易引发火灾，可起着决定性作用，但在火灾发展阶段，无机保温材料并不能阻挡火灾发展。在火灾高温攻击下，金属材料熔化，钢结构600oC以上，变成软面条，混凝土在300oC以上，就爆裂! TVCC火灾案例中，大量金属面层在高温下熔化、滴落，引发火灾蔓延，无机保温材料玻璃棉、岩棉在火灾高温攻击下，脆化、变成粉未。有机保温材料酚醛泡沫、改性聚氨酯(PIR)泡沫，虽在火灾初级阶段，也会被点燃，但迅速形成碳化层结构，不仅能阻挡火势蔓延，并且有隔热作用，保护了建筑物。有机保温材料在高温形成碳化层结构，具有抗火灾功能，因而在火灾中的发展阶段，具有抗火灾功能的不是无机保温材料，而是有机保温材料。典型的案例是美国911事件中，由于使用具有碳化层结构防火涂料，在高温攻击下，保护了钢结构，延缓了大楼塌陷达1个多小时，几千人得以生还。火灾高温攻击下具有碳化层结构保温材料用于航空、航天、导弹等军事尖端领域已获证实。 改性聚氨酯(PIR)已成功地应用在航天飞机上，在升空和下降过程中，不仅能抗1000oC以上高温，并且有隔热性，保证内部仪器正常工作。酚醛泡沫高温形成碳化层结构复合材料，也获得大量应用于航天、航空、尖端领域实例。 我们认为，在有机保温材料中，酚醛泡沫、改性聚氨酯(PIR)泡沫用于对防火要求高的高层建筑、幕墙建筑、公共建筑场所和人口密集重要建筑的领域中，将是中国建筑节能防火安全发展的必须趋势。 |
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