基本信息
- 项目名称：
- 一种具有高阻燃性能的保温装饰一体化复合板
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 我们设计开发的复合保温板最突出的特点是阻燃、低烟、抗高温歧变,施工简易，可直接与墙体粘接。它具有质量轻、保温性能好、尺寸稳定性好等特点。同时，本产品还具有抗压强度高，不易断裂；耐候性好，使用寿命长等优点。应用本产品取代目前市场上的外墙保温板，不仅综合成本低，而且阻燃性能、抗压强度和施工性能都得到显著改善。
- 详细介绍：
- 经检测本产品属于难燃物质(阻燃等级B1级)。应用本产品取代目前市场上的外墙保温板，不仅综合成本低，而且阻燃性能、抗压强度和施工性能都得到显著改善。同时，我们应用了保温装饰一体化技术，实现了产品预制化和标准化的工厂生产。与市场上同类型保温板相比，每平方米（保温板取50mm厚度）综合建筑成本降低至少100元，具有极大的价格竞争优势，因而市场开发潜力巨大。 以下是我们产品和当前市场上主要保温板材在保温、阻燃等性能方面的对比（本产品检验数据由广西启利新材料科技有限公司提供）。 性能比较 产品 导热系数(W/m•K) 阻燃性 抗压强度 XPS保温板 ≤0.028 B2级 ≥150KPa EPS保温板 ≤0.041 B2级 ≥100KPa 胶粉聚苯颗粒保温板 ≤0.06 B2级 ≥200KPa 聚氨酯保温板 ≤0.024 B2级 ≥150KPa 复合保温板(本产品)≤0.041 B1级 ≥200KPa 注：B1为难燃材料；B2为可燃材料。 通过对比我们发现，目前市面上普通的保温板阻燃性能都不高(B2级)，存在很大的安全隐患，因而不得不通过添加阻燃剂复合改性来提高阻燃性能，而这又会进一步提高生产成本。 同时，当前施工采用的都是先粘接再做装饰面，粘接时还需要用铆钉加固，施工工艺繁琐，施工效率低。而本课题研发的复合保温板，由于添加了有机、无机材料，自身已达到难燃性能(B1级)，同时可以与墙体直接粘接且粘接强度高，因而，缩短了施工时间，降低了综合成本。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的：本设计旨在保证保温板保温特性的前提下，增强保温板的实用性和功能性，主要包括提高了其阻燃性能和抗压强度，同时在保温板表面做好装饰层，使保温节能和外墙装饰成为一体，实现了产品预制化、标准化的工厂生产，降低了施工成本，为今后新型外墙保温板的研发做出了有益的探索。 基本思路：首先将地质聚合物凝胶材料通过壳核技术均匀地包覆在预发好的聚苯乙烯颗粒周围，然后确定好配比，再通过挤压工艺成型，得到预先设计好规格的型材，在一定的条件下养护直至形状保持，最后加做外层装饰面。 创新点：以经过活性激发的粉煤灰等地聚物凝胶作为胶结料，取代对环境污染大的水泥。无机材料的加入，不仅提高了板材的阻燃性，而且可以与墙体直接粘结，粘接强度高，无需铆钉加固，简化了施工工艺，加快了施工流程，降低了建筑成本。 粉煤灰是传统意义上的工业废弃物，而我们将它们作为加工原材料，实现了废弃物的回收再利用。 技术关键：(1)将固体废弃物（粉煤灰）、碱激发剂（工业硅酸钠）和助剂（纤维、改性剂等）混合反应得到一种高性能胶凝材料。(2)将无机高分子胶凝材料通过壳核技术均匀地包覆在预发好的聚苯乙烯颗粒周围，然后确定好配比，再通过挤压工艺成型，得到预先设计好规格的型材，在一定的条件下养护直至形状保持，即可得到完美的保温隔热型材。 主要技术指标：聚苯颗粒与地质聚合物材料的体积比为95：5。产品的导热系数为0.04W/( m•K)左右，阻燃等级为B1级，其抗压强度可以达到200KPa以上。
科学性、先进性
- 科学性：首先通过机械搅拌使得轻骨料（聚苯乙烯颗粒）与地质聚合物凝胶材料形成壳核结构，然后通过压制成型使轻骨料紧密地结合在一起。这样得到的材料既能保证保温隔热能力接近于水泥聚苯板，又能让保温材料获得足够的强度，同时包覆在轻骨料周围的地质聚合物材料固化后形成了密闭的蜂巢结构，在遇到火焰时阻隔了火焰的扩散，形成了独特的防火功能。 先进性：我们开发的复合保温板最突出的特点是阻燃、低烟、抗高温歧变,施工简易，可直接与墙体粘接。它具有质量轻、保温性能好、尺寸稳定性好等特点。经检测本产品属于难燃物质(阻燃等级B1级)。同时，本产品还具有抗压强度高，不易断裂；耐候性好，使用寿命长等优点。应用本产品取代目前市场上的外墙保温板，不仅综合成本低，而且阻燃性能、抗压强度和施工性能都得到显著改善。同时，我们应用了保温装饰一体化技术，实现了产品预制化和标准化的工厂生产。与市场上同类型保温板相比，每平方米（保温板取50mm厚度）综合建筑成本降低至少100元，具有极大的价格竞争优势，因而市场开发潜力巨大。
获奖情况及鉴定结果
- 该作品于2010年6月5日在华南理工大学举行的“和氏璧化工”高校环保科技创意设计大赛中荣获银奖。此次竞赛是由中华环保基金会、广东省环保厅、广东省环境科学委员会、广东省青年志愿者协会、广州市青年志愿者协会、华南理工大学主办，华南理工大学化学与化工学院承办。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品；图片；录像；样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：采用粘接砂浆将保温材料贴、挂在外墙上，然后涂抹抗裂砂浆，压入玻璃纤维网格布形成保护层即可。 技术优势：防火阻燃性能高；施工安装方便；一次施工即可解决保温装饰两项功能要求，降低了综合成本。 适用范围：保温板广泛应用于工业和民用建筑，主要是屋盖和外墙，是现代建筑物必不可少的材料。 推广前景：国务院对节能减排工作的要求是：2009年底施工阶段执行强制保温的比例提高到90%以上，部分大城市强制实施65%的节能标准。此外，正在逐步推广的供热体制改革，也将促使居民积极购买节能型住宅。 市场分析：今后十年，我国仍将继续保持较大的房屋建筑建设规模，每年建成的房屋将达16～20亿平方米。如此巨大的建筑工程量，必将带动建筑保温材料市场的迅猛发展。 效益预测：经核算，本产品的标准板每平米原料价格为12.96元，生产加工、装饰、施工成本约为50元，市场售价可按90元计算，则每平米净利润为：27.04元；年产100万平米产值为：9000万；年净利润为：2740万
同类课题研究水平概述
- 目前市场上外墙保温材料大致分为有机材料和无机材料两种，其中，有机材料的市场占有率达到了80%，是市场主流的保温材料。但是有机材料的缺点在于可燃。而无机材料包括岩矿棉、陶土板、硅酸钙等材料，是完全不燃的保温材料，但却由于厚重、施工难度高、保温性能低等，性价比没有有机材料高，所以市场应用并不广泛。有机材料主要有：EPS外墙保温板、XPS外墙保温板和胶粉聚苯颗粒保温板。 EPS膨胀聚苯板薄抹灰外保温系统在欧洲及美国已沿用了近三十年，此项技术已形成体系，粘结层、保温层可配套使用。但也存在着自身的不足，如粘接强度不高，承重能力较低，外贴面砖时需要进行加强处理。同时，EPS保温板及聚苯粉颗粒的使用寿命仅为二十年左右。 XPS挤塑聚苯板是以聚苯乙烯树脂为原料加上其他的原辅料与聚合物，通过加热混合，同时注入催化剂，然后挤塑压出成型而制造的硬质泡沫塑料板。与EPS保温板相比有着较低的导热系数和良好的抗湿性，但透气性能差，如果板两侧的温差较大，湿度高很容易结露。并且该保温板近几年才尝试性使用，国内尚无国家标准；欧美、韩国等保温技术先进国家尚未推广使用。 胶粉聚苯颗粒保温系统的防火性能突出，满足高层建筑防火要求；整体性好，抗裂性能优异；系统耐候性能突出。但相比于EPS，导热系数偏高，若要满足北方节能65%的要求，系统厚度偏大；保温层分层施工，操作程序偏多，不利于工程质量控制；保温层形成过程含湿量不确定，干燥周期相对较长。 综上所述，无论是XPS，还是EPS，抑或胶粉聚苯颗粒保温系统都具有自身难以克服的缺点和不足。同时，EPS、XPS作为一种热塑性有机高分子保温材料，真正的最大缺陷是其防火性能低，并已成为引发城市建筑火灾的主要火源之一。更可怕的是一旦着火，火势会迅速蔓延，难以控制，伴随产生大量浓烟，保温板收缩、熔化，产生滴落物。这些滴落物通常具有引燃性，又会使其它地方燃烧。所以，大量应用由EPS、XPS制成的聚苯乙烯保温板也给我们的社会生活带来了极大的安全隐患。 而且，现有的几种外保温系统在材料性能、产品构造、施工工艺等方面也存在着一定的不足，如保温层工序繁多，层间处理要求高，防火性能低等，极大地降低了墙体的安全性和使用寿命。单靠对现有保温体系进行某些修改很难全面提升各方面的功效，因而，开发一种阻燃性能高、施工工艺简单的保温系统以取代现有保温系统势在必行。
