行業(yè)加快研發(fā)聚氨酯新材料已到關(guān)鍵時(shí)刻
 
    聚氨酯是當(dāng)今最佳節(jié)能保溫材料，但它又是易燃的高分子材料，破解聚氨酯易燃問(wèn)題，是世界各國(guó)科技工作者的重大課題，也是能否大規(guī)模推廣應(yīng)用的關(guān)鍵?，F(xiàn)今市場(chǎng)出現(xiàn)不少號(hào)稱難燃B1級(jí)復(fù)合聚氨酯材料沒(méi)有真正達(dá)到國(guó)家強(qiáng)制執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)，北京市建委對(duì)不合格聚氨酯材料予以清退，向聚氨酯行業(yè)敲響警鐘。今年早期，中央領(lǐng)導(dǎo)在上?？疾鞎r(shí)指出，當(dāng)今世界，科技創(chuàng)新已經(jīng)成為提高綜合國(guó)力的關(guān)鍵支撐，誰(shuí)牽住了科技創(chuàng)新這個(gè)牛鼻子，誰(shuí)走好了科技創(chuàng)新這步先手棋，誰(shuí)就能占領(lǐng)先機(jī)、贏得優(yōu)勢(shì)。力爭(zhēng)在基礎(chǔ)科技領(lǐng)域有大的創(chuàng)新，在關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域取得大的突破。
 
    為推動(dòng)聚氨酯保溫材料的應(yīng)用，楊宗焜聚氨酯高科技新材料研發(fā)專家團(tuán)隊(duì)愿與行業(yè)同仁一起，愿為推進(jìn)聚氨酯新材料開發(fā)做好技術(shù)服務(wù)和咨詢工作。
 
   聚氨酯保溫材料芯材燃燒性能不達(dá)標(biāo)就進(jìn)不了市場(chǎng)
 
    2013年8月，北京市住建委曾對(duì)老舊小區(qū)保溫材料進(jìn)行了專項(xiàng)抽檢，其中抽檢27組材料，5組不合格全部為聚氨酯，引起行業(yè)極大震動(dòng)。情況如下：
 
    當(dāng)年，北京市完成了1000萬(wàn)平方米的老舊小區(qū)改造，其中硬泡聚氨酯復(fù)合板的比重占到了76%。今年7月1日起，北京建筑外墻外保溫聚氨酯行業(yè)開始正式嚴(yán)格執(zhí)行最新技術(shù)規(guī)程——《硬泡聚氨酯復(fù)合板現(xiàn)抹輕質(zhì)砂漿外墻外保溫工程施工技術(shù)規(guī)程》(DB11/T 1080-2014)(以下簡(jiǎn)稱《技術(shù)規(guī)程》)，對(duì)保溫板芯燃燒性能的技術(shù)要求升級(jí)，聚氨酯復(fù)合板板芯燃燒性能需達(dá)到B1級(jí)，與以往B2級(jí)要求提高了一個(gè)等級(jí)。然而，進(jìn)入市場(chǎng)的聚氨酯保溫材料普遍只能達(dá)到可燃B2級(jí)和易燃級(jí)B3級(jí)。不少企業(yè)為了能進(jìn)入市場(chǎng)，不惜弄虛作假，在易燃聚氨酯兩面涂上無(wú)機(jī)砂槳，這種復(fù)合材料雖也能取得B1級(jí)檢測(cè)報(bào)告，但它沒(méi)有改變板芯易燃或可燃的根本問(wèn)題，不符合新國(guó)標(biāo)和國(guó)家建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范要求的板芯燃燒性能達(dá)到難燃B1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，也不符合北京市的《技術(shù)規(guī)程》。另方面讓企業(yè)更擔(dān)心的是惡性價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，北京市海淀區(qū)招投標(biāo)B1級(jí)聚氨酯每立方米已低至1400元，而市面上卻出現(xiàn)以偷工減料方式壓價(jià)的1100元～1200元/立方米的價(jià)格惡性競(jìng)爭(zhēng)，致使守法的企業(yè)無(wú)法生存。
 
   我國(guó)聚氨酯保溫材料芯材才難以達(dá)到新國(guó)標(biāo)難燃B1級(jí)現(xiàn)狀
 
    以上矛盾暴露出聚氨酯行業(yè)兩個(gè)瓶頸問(wèn)題，一是科技創(chuàng)新動(dòng)力不足;二是淘汰落后產(chǎn)能決心不大，無(wú)法對(duì)付惡性價(jià)格戰(zhàn)。
 
    北京市住建委發(fā)布的《技術(shù)規(guī)程》是有法可依。2011年12月30日國(guó)務(wù)院46號(hào)文的《國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)消防工作的意見》明確“新建、改建、擴(kuò)建工程的外保溫材料一律不得使用易燃材料，可燃材料必須嚴(yán)格限制使用”。修訂的保溫材料燃燒性能新國(guó)標(biāo)GB8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)》、《建筑設(shè)計(jì)新防火規(guī)范》和新版《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》已經(jīng)公布，都非常重視保溫材料的高效節(jié)能和防火安全。以新國(guó)標(biāo)GB8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)》中的難燃B1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為例，第4章《燃燒性能等級(jí)》、第5章《燃燒性能等級(jí)判據(jù)》、第6.1章《燃燒性能等級(jí)標(biāo)識(shí)》為強(qiáng)制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)調(diào)“墻面保溫材料泡沫塑料”的燃燒性能和等級(jí)標(biāo)識(shí)要嚴(yán)格執(zhí)行“燃燒性能等級(jí)和分級(jí)判據(jù)”，同時(shí)還要滿足B1級(jí)氧指數(shù)值OI≥30%。里面強(qiáng)調(diào)的“墻面保溫材料泡沫塑料”是指保溫材料的芯材，即《技術(shù)規(guī)程》所指芯板要達(dá)到難燃B1級(jí)。
 
    現(xiàn)今，所有的有機(jī)保溫材料，不管是聚氨酯(PU)還是聚苯板(EPS、XPS)，都必須以新國(guó)標(biāo)注明的“墻面保溫材料泡沫塑料”的B1級(jí)燃燒性能和等級(jí)標(biāo)識(shí)來(lái)嚴(yán)格執(zhí)行，即芯板要達(dá)到新國(guó)標(biāo)。聚苯板系統(tǒng)的芯材均已達(dá)到新國(guó)標(biāo)，而較之聚苯板更為優(yōu)良的聚氨酯材料卻落伍了，還只能在B2級(jí)易燃和可燃材料中徘徊。
 
    被公安部廢止的“有機(jī)材料與無(wú)機(jī)材料復(fù)合材料”又死灰復(fù)燃
 
    我國(guó)建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，從1997年到2012年，前后共有3 個(gè)版本，對(duì)材料防火性能要求一次比一次嚴(yán)格。如在GB8624-1997版本，“有機(jī)材料與無(wú)機(jī)材料復(fù)合材料”列為合格材料。但進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)發(fā)生許多建筑火災(zāi)，經(jīng)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)這種復(fù)合材料是有嚴(yán)重火災(zāi)隱患的材料，盡管它也能取得GB8624-1997版本的難燃B1級(jí)甚至達(dá)到不燃A2級(jí)的檢測(cè)報(bào)告，公安部消防局仍然決定要淘汰這種復(fù)合材料，明確“以前按1997版本取得的報(bào)告，一律由報(bào)告發(fā)布單位以公告的方式收回”，此后公安部消防局執(zhí)行的是保溫材料的芯材(即芯板)必須達(dá)到難燃B1級(jí)的檢測(cè)報(bào)告為準(zhǔn)，北京市建委的《技術(shù)規(guī)程》是堅(jiān)決執(zhí)行了公安部消防局的這項(xiàng)規(guī)定。
 
    我國(guó)目前正在大力推進(jìn)綠色建筑， 墻體保溫是建筑節(jié)能工作重點(diǎn)，綠色建筑要向工業(yè)化和住宅產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，需要以“節(jié)能、環(huán)保、低碳”為消費(fèi)理念的多功能復(fù)合保溫材料，便于產(chǎn)品工廠化、產(chǎn)業(yè)化，以有效提高產(chǎn)品的保溫效率、防火安全和擴(kuò)大產(chǎn)品的應(yīng)用面。
 
    但是，目前市場(chǎng)卻又冒出早被公安部廢除的“有機(jī)材料與無(wú)機(jī)材料復(fù)合材料”，由于都統(tǒng)稱“復(fù)合保溫材料”，弄得許多人真假難辨，上當(dāng)受騙不在少數(shù)。
 
    對(duì)此，我們建議大家要學(xué)會(huì)如何辨析檢測(cè)報(bào)告。凡是宣稱是達(dá)到新國(guó)標(biāo)難燃B1級(jí)材料，一定要企業(yè)出示公安部消防局《國(guó)家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心》的檢測(cè)報(bào)告。有了檢測(cè)報(bào)告，還要查看檢驗(yàn)報(bào)告的首頁(yè)名稱是否是難燃B1級(jí)聚氨酯保溫材料，在識(shí)別真?zhèn)蔚年P(guān)鍵地方，是要驗(yàn)證備注欄內(nèi)的說(shuō)明，如果備注欄內(nèi)注明的是保溫材料兩面復(fù)合無(wú)機(jī)砂槳、硅酸鈣板為背板，里面就有貓膩，可能里面芯材的易燃或可燃級(jí)別被隱匿不宣了，這仍是有災(zāi)隱患的材料。我們主張企業(yè)要以保溫材料的芯材去檢測(cè)，讓大家一目了然。當(dāng)然復(fù)合板和芯材都同時(shí)被檢測(cè)達(dá)到難燃B1級(jí)，這將是更受歡迎的材料了。北京市建委在《技術(shù)規(guī)程》中非常明確提出一定要檢驗(yàn)聚氨酯復(fù)合板板芯燃燒性能是否達(dá)到B1級(jí)，凡不符合新國(guó)標(biāo)要求的材料，堅(jiān)決清除出市場(chǎng)，這是對(duì)國(guó)家、對(duì)人民對(duì)國(guó)家高度負(fù)責(zé)的表現(xiàn)。前時(shí)期，公安部消防局在全國(guó)范圍對(duì)已應(yīng)用于建筑物的彩鋼板進(jìn)行執(zhí)法大檢查，凡保溫芯材仍是易燃或可燃的彩鋼板全部撤除，再次得到了全國(guó)人民的贊揚(yáng)。
 
    科技創(chuàng)新是研發(fā)聚氨酯新保溫材料的唯一出路
 
    現(xiàn)今不少科研單位和企業(yè)已轉(zhuǎn)向聚氨酯芯材泡沫的難燃B1級(jí)研發(fā)，本團(tuán)隊(duì)亦已邁出研發(fā)的可喜一步。 本團(tuán)隊(duì)在不斷總結(jié)近年來(lái)，特別是對(duì)北京央視新址附屬文化中心、上海膠州教師公寓、沈陽(yáng)皇朝萬(wàn)鑫大廈等特大建筑火災(zāi)成因的研從材料科學(xué)出發(fā)，提出從源頭治理火災(zāi)的碳化層理論、火災(zāi)性能理論和無(wú)機(jī)有機(jī)雜化反應(yīng)理論，研制出新穎的聚氨酯保溫材料。
 
    碳化層理論是根據(jù)熱固性聚氨酯的碳化原理，在原易燃基甲酸酯分子結(jié)構(gòu)中引入難燃、耐溫、低發(fā)煙、低毒性的環(huán)狀結(jié)構(gòu)化合物，形成了無(wú)鹵化結(jié)碳膨脹型難燃技術(shù)路線及工藝路線，使原本易燃的聚氨酯泡沫改變?yōu)檠踔笖?shù)高、火焰?zhèn)鞑バ?、煙霧小、毒性小、耐燃性好、耐火焰貫穿強(qiáng)的難燃材料。
 
    火災(zāi)性能理論是針對(duì)一些企業(yè)不明火災(zāi)緣由而病急亂投醫(yī)，提出科學(xué)治理的火災(zāi)性能理論。不少研發(fā)單位和企業(yè)抱怨他們已有合格檢測(cè)報(bào)告，不明白為何還會(huì)失火?團(tuán)隊(duì)通過(guò)大量調(diào)研，揭示中小型測(cè)試的條件，無(wú)法獲得接近真實(shí)火災(zāi)數(shù)據(jù)，只有在接近真實(shí)火災(zāi)場(chǎng)景中測(cè)得的“火災(zāi)性能”數(shù)據(jù)，才能確認(rèn)是否有真實(shí)燃燒性能數(shù)據(jù)，該理論是為構(gòu)建建筑防火，尤其遏制建筑轟燃有重要的理論指導(dǎo)意義。
 
    無(wú)機(jī)有機(jī)雜化反應(yīng)理論是指導(dǎo)研發(fā)聚氨酯材料更高層次防火功能的科技創(chuàng)新。無(wú)機(jī)保溫材料在火災(zāi)的初始階段是可以起到阻遏火災(zāi)的作用，但在火的高溫攻擊下，原不燃的無(wú)機(jī)材料也會(huì)熔化，如鋼結(jié)構(gòu)在600℃以上變成“軟面條”，混凝土在300℃以上就爆裂，玻璃棉超過(guò)350℃就脆化，巖棉超過(guò)600℃以上就會(huì)粉化，所以同樣是“火災(zāi)性能”是很差的保溫材料。央視火災(zāi)和江蘇“8·2”昆山特重大爆炸事故均因無(wú)機(jī)鎂鋁合金被高溫點(diǎn)燃引起轟燃。
 
    “無(wú)機(jī)改性高分子材料”則走出一條新的創(chuàng)新之路。本團(tuán)隊(duì)根據(jù)國(guó)務(wù)院《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》要開發(fā)“無(wú)機(jī)改性高分子材料”，以成熟的難燃B1級(jí)聚氨酯材料技術(shù)為基礎(chǔ)，充分發(fā)揮熱固性聚氨酯的碳化特點(diǎn)，用無(wú)機(jī)納米顆?；驘o(wú)機(jī)顆粒與有機(jī)聚氨酯 “雜化鍵”反應(yīng)，生成新型的FRP-1、FRP-2、FRP-3三種型號(hào)無(wú)機(jī)改性聚氨酯高分子新材料，使之具有可防止材料轟燃的“火災(zāi)性能”。
 
    現(xiàn)今本團(tuán)隊(duì)已成功開發(fā)了低碳、低煙、低毒難燃聚氨酯新材料，攻克了易燃有機(jī)保溫材料聚氨酯耐火等級(jí)低、煙霧大、毒性高的世界性三大難題，在國(guó)外經(jīng)過(guò)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)SGS檢測(cè)，達(dá)到美國(guó)ASTM E-84一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，獲得美國(guó)權(quán)威機(jī)構(gòu)的等級(jí)標(biāo)識(shí)授權(quán)使用證書。朗騰公司已將成果產(chǎn)品遠(yuǎn)銷俄羅斯、歐洲、印度、阿拉伯、新加坡、香港等國(guó)家和地區(qū)。
 
    無(wú)機(jī)改性聚氨酯高分子新材料具有更強(qiáng)的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)
 
    聚氨酯泡沫是高效的隔熱保溫材料，材料表面會(huì)隨著晝夜和四季溫差強(qiáng)度改變會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的熱應(yīng)力，墻體表面材料隨熱應(yīng)力波動(dòng)出現(xiàn)熱裂紋的開裂，這亦是迄今聚氨酯保溫材料難以治愈的通病。
 
    現(xiàn)今研制的無(wú)機(jī)改性聚氨酯高分子新材料，通過(guò)納米絕熱材料的“雜化鍵”反應(yīng)，其在太陽(yáng)能輻射熱量傳遞相互交換的過(guò)程中，使界面氣體分子碰撞的自由程度大于孔隙的尺寸，大大降低熱的傳遞，使熱量從高溫物體傳至低溫物體，從而實(shí)現(xiàn)反射隔熱和抗輻射隔熱。通這種對(duì)熱應(yīng)力的控制，不僅使聚氨酯具有保溫隔熱功能，還具有反射隔熱和抗輻射隔熱功能，它的高絕熱性促使蓄熱系數(shù)低大大降低，最大限度地減緩熱應(yīng)力的壓縮和拉伸反應(yīng)，它已完全顛覆聚氨酯原來(lái)只有單一保溫隔熱的功能，現(xiàn)今的無(wú)機(jī)改性聚氨酯高分子新材料已兼?zhèn)浔馗魺?、反射隔熱和抗輻射隔熱的三重功能的?yōu)勢(shì)，大大提升了聚氨酯泡沫材料的保溫性、防火性、實(shí)用性。
 
    根據(jù)上述3個(gè)原理研制的聚氨酯新材料相繼獲得了10多份公安部消防局國(guó)家防火建筑材料質(zhì)量檢驗(yàn)中心的GB8624-2006版本難燃C 級(jí)和 GB8624-2012版本的難燃B1級(jí)檢測(cè)報(bào)告，如2012年10月29日的GB8624-20006版本檢測(cè)的燃燒性能燃燒剩余長(zhǎng)度難燃C級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求是≥150 mm，檢驗(yàn)結(jié)果是94，總熱釋放量標(biāo)準(zhǔn)要求是≥15 mm，檢驗(yàn)結(jié)果是2.1，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。氧指數(shù)按GB8624-1997版標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)的氧指數(shù)是≥32，最高達(dá)36;煙密度SDR達(dá)到≤25，最低可達(dá)15，現(xiàn)按GB8624-2012版本，氧指數(shù)均達(dá)到32以上。這些數(shù)據(jù)國(guó)內(nèi)很多企業(yè)難以達(dá)到。
 
    現(xiàn)今阻遏聚氨酯行業(yè)發(fā)展的是材料開發(fā)成本過(guò)高問(wèn)題。同樣難燃B1級(jí)保溫材料，聚苯板(EPS、XPS)相對(duì)聚氨酯(PU)低得多。在整個(gè)中國(guó)外墻保溫市聚氨酯保溫材料僅占10%左右，企業(yè)也只有數(shù)千家，年產(chǎn)值過(guò)億也只有十來(lái)家，無(wú)論從企業(yè)規(guī)模、產(chǎn)值和市場(chǎng)占有率無(wú)法與聚苯系統(tǒng)保溫材料匹敵，聚氨酯保溫材料成本不具優(yōu)勢(shì)。
 
    據(jù)中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)介紹，我國(guó)聚氨酯行業(yè)內(nèi)技術(shù)較成熟的大企業(yè)一般會(huì)將成本控制在每立方米1600元，小企業(yè)則一般在每立方米1800元，而XPS每立方米650元，EPS每立方米350元，兩者每平方米差價(jià)可高達(dá)73元?，F(xiàn)在的問(wèn)題是國(guó)內(nèi)還有些企業(yè)為了生存，不顧血本，通過(guò)降低標(biāo)準(zhǔn)，惡性降價(jià)競(jìng)爭(zhēng)，以1100元～1200元/立方米的價(jià)格謀取市場(chǎng)份額，這種惡心競(jìng)爭(zhēng)，嚴(yán)重打擊了正規(guī)企業(yè)的生存。行業(yè)協(xié)會(huì)為此已發(fā)出自律創(chuàng)議書，要求規(guī)范全國(guó)聚氨酯產(chǎn)品生產(chǎn)秩序。
 
    聚氨酯是迄今世界最佳的優(yōu)質(zhì)保溫材料，但我國(guó)聚氨酯保溫材料在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)只有10%,相比美國(guó)是57%，日本是32%，我國(guó)太落后了。我們認(rèn)為，我國(guó)完全有條件實(shí)現(xiàn)聚氨酯在我國(guó)外墻保溫市場(chǎng)占有率上升到40%甚至50%的水平，我國(guó)聚氨酯保溫材料市場(chǎng)占有率上升的關(guān)鍵是科技創(chuàng)新。
 
    現(xiàn)在，我們按國(guó)務(wù)院《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》要求研發(fā)“無(wú)機(jī)改性聚氨酯高分子新材料”的成本價(jià)格，通過(guò)原材料的挖潛和配方等工藝創(chuàng)新，在不降低原材料的物理、化學(xué)和功能的前提下，較大幅度降低成本價(jià)，可縮短與聚苯系統(tǒng)(EXS、XPS)成本價(jià)的差距。有意向要與本團(tuán)隊(duì)合作，以期取得產(chǎn)品升級(jí)換代服務(wù)的企業(yè)，可向本團(tuán)隊(duì)索取內(nèi)部資料“聚氨酯芯材新國(guó)標(biāo)難燃B1級(jí)成本價(jià)”。
 
    在行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)下，本團(tuán)隊(duì)愿為企業(yè)產(chǎn)品升級(jí)換代服務(wù)
 
    本團(tuán)隊(duì)的科技成果的開發(fā)，最近已得到中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)的科學(xué)院院士和住建部節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟們的積極支持，成果已在國(guó)內(nèi)眾多雜志和媒體發(fā)表，最近團(tuán)隊(duì)成果已選錄在中科院的《科技創(chuàng)新引領(lǐng)跨越發(fā)展》大型文獻(xiàn)特輯中，現(xiàn)今我們研制的無(wú)機(jī)改性聚氨酯高分子新材料又將入選即將編輯出版的《協(xié)同創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展》大型文獻(xiàn)中，本團(tuán)隊(duì)將根據(jù)中國(guó)聚氨酯行業(yè)協(xié)會(huì)和上海聚氨酯行業(yè)協(xié)會(huì)的要求，愿為開創(chuàng)中國(guó)聚氨酯保溫材料事業(yè)的新局面，為企業(yè)產(chǎn)品升級(jí)換代服務(wù)。