聚氨酯保温材料在建筑节能领域应用发展趋势
自公安部消防局2012年第350号公布，正式取消执行65号文以后，国内保温材料市场已出现明显变化：A级无机保温材料市场明显下降，有机保温材料明显上升，PU建筑保温材料产能、产量和市场均出现了空前增长势头。B1级聚氨酯喷涂保温材料、PU无机复合板材和结构型阻燃PU保温材料等材料将有巨大市场发展空间。
PU建筑保温材料行业应不断进行技术提升，行业自律，保证品稳定，使其保持持续、稳定、健康发展势头。本文对我国PU保温材料在建筑节能领域中的应用现状及其发展趋势做一介绍，供同行参考。，
1、 新政策的颁布为PU建筑保温材料推广应用铺平道路
2012年12月3日，公安部消防局发布了《关于民用建筑外保温材料消防监督管理有关事项的通知》，即公安部消防局2012年第350公告，决定从即日起不再执行2011年3月14日颁布的65号文。350号文的发布意味着从防火安全政策层面上，明确了PU外墙保温材料未来允许用于建筑外墙保温系统，从而给PU保温材料迎来了来之不易的发展契机。
2012年3月3日，北京市公安局、北京市住房和城乡建委、北京市规划委联合颁布了关于加强老旧小区综合改造工程外保温材料使用与消防安全管理工作的通知。
该文件中对加强建筑外保温材料的使用管理要求规定，对北京市老旧小区综合改造的建筑外保温工程中，应采用燃烧性能为A级的保温材料以及燃烧性能为“复合A级的热固性保温材料”。根据该文件规定，对于北京市既有建筑改造项目，可允许使用A级和复合A级热固性保温材料。
“A级复合热固性材料”的防火阻燃性能等效于A级无机阻燃材料。按此规定，复合热塑性材料即使达到了阻燃A级也不能使用。此规定是吸取了我国近年来发生的几次重大火灾的深刻教训。是有充分依据的，也是符合客观规律的。
2012年6月20日，新疆维吾尔自治区公安厅与住房和城乡建设厅发布了有关《新疆维吾尔自治区建筑外保温材料防火暂行规定》的通知（新公通[2012]69号文）。在该文件中规定，对非幕墙式住宅建筑和其它民用建筑以及幕墙式建筑：当采用B1级热塑性保温材料时，必须设置水平防火隔离带。在相同条件下，当采用热固性保温材料时，均无需要求设置防火隔离带。注明热塑性保温材料指模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）和挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）。热固性保温材料指改性聚氨酯板和改性酚醛板。新公通[2012]69号文明确了热塑性保温材料与热固性保温材料在防火性能上的差别。
2012年11月27日，江苏省省公安厅、省住房和城乡建设厅联合下发《江苏省建筑外墙保温材料防火暂行规定》，规范新建、改建和扩建民用建筑外墙保温材料的防火设计及使用。
在该文件针对建筑外墙种类、高度以及使用性质等分别进行规范。当建筑外墙保温材料与基层墙体、装饰层之间无空腔时，住宅建筑高度大于54m时其保温材料的燃烧性能为A级，建筑高度不大于54m时其保温材料的燃烧性能不低于B1级。建筑外墙采用内保温系统时，人员密集场所及各类建筑的疏散楼梯间、避难走道、避难间、避难层，采用A级保温材料，其他建筑、场所或部位，采用低烟、低毒且燃烧性能不低于B1级的保温材料。其中还特别针对建筑外墙保温系统的施工要求作出明确。
2012年12月，标准化管理委员会正式发布了一系列消防安全的标准，其中包括有公安部四川消防研究所负责修订的强制性标GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》，和由公安部四川消防所负责编制推荐行国标GB/T29416-2012《建筑外墙外保温系统的防火性能实验方法》，这两项国标也从2013年10月1日开始正式实施。
2、保温市场聚氨酯应用情况
硬泡聚氨酯在建筑外围护结构中规模化使用是在2003年左右开始的。2003年~2005年期间，硬泡聚氨酯都是以喷涂形式应用于建筑物屋面防水保温一体化体系中的。这期间EPS和XPS占据着大部分的市场份额，硬泡聚氨酯在建筑外墙保温节能的市场占有率仅有1%左右。
2005年~2007年，硬泡聚氨酯复合板的出现弥补了喷涂硬泡聚氨酯存在的一些如飞沫、表面结皮不平整等小问题。不过，行业内能生产硬泡聚氨酯复合板的企业屈指可数。在行业内几家知名企业的推动下，硬泡聚氨酯行业的个国标GB50404-2007《硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范》得以成功编制，标准的编制使得聚氨酯在市场推广方面有了长足的发展，许多地区建委开始接受该产品，并愿意在当地进行推广和使用。至此，硬泡聚氨酯在建筑保温节能领域的市场占有率也提高到了3%左右，且呈逐年递增的趋势。
2008年~2010年，在新建建筑外墙外保温及屋面保温中，由于聚氨酯硬质复合板价格等诸多因素，市场占有率并没能达到预期的份额，大部分的保温材料仍然是聚苯乙烯塑料制品。但在各地粮库、鸟巢等重大项目的屋面防水保温方面，聚氨酯硬泡喷涂的市场占有率则比较高。
2009年2月央视大火发生，紧接着2010年11月上海静安区公寓楼发生大火。然而该公寓楼外保温施工使用的硬泡聚氨酯喷涂材料是使用的易燃聚氨酯的劣质产品。这凸显出行业内个别企业责任心丧失、唯利是图、低价以次充好的现象，影响十分恶劣，对整个聚氨酯行业的冲击非常大。
央视大火之后，公安部和住房和城乡建设部共同印发了《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》（公通字[2009]46号）的通知，上海大火过后，国务院出台了《国务院关于加强和改进消防工作的意见》（国发[2011]46号），两次大火的发生，公安消防部门也加大了对新建项目的审图和检验力度，无机材料的使用率越来越高，此刻，我们根据多年时间经验，联合相关专家共同提出了复合A级的概念，将硬泡聚氨酯优质的防火燃烧性能让更多的人知道，并扭转了硬泡聚氨酯在保温行业的局势，成功的拓展硬泡聚氨酯在2012年的保温市场占有情况，达到了10%左右，各地硬泡聚氨酯的使用率都呈现快速增长趋势。
2012年北京市率先开展了老旧小区综合改造重大惠民工程，北京市住房和城乡建设委员会专门联合北京市公安局和北京市规划委员会发布了《关于加强老旧小区综合改造工程外保温材料使用与消防安全管理工作的通知》（京公消字[2012]391号），该文件的发布，使外保温市场竞争机制更加完善和合理化，也使硬泡聚氨酯的价格处于合理的竞争价格之内。该文件的出台进一步提高了硬泡聚氨酯的认知度，在2012年全年的北京市老旧小区综合改造重大项目中的硬泡聚氨酯的市场占有率达到了65%。
据不完全统计，就在2012年一年时间内，硬泡聚氨酯复合板生产企业爆发式增加到250多家，然而爆发式的增长，必定带来部分素质低、责任心差的企业，面对硬泡聚氨酯在2012年市场出现的发展机遇，这些企业却为了追逐眼前利益，以允好次，低价恶意进入市场，使用不合格产品谋取爆利，终导到出现了板材收缩，外墙开裂和现场着火等严重低级事故，给整个聚氨酯保温行业带来了非常不好的负面影响。因此，呼吁在当前市场机遇面前，行业内所有企业加强企业的责任心，严格行业自律，每个企业都要共同维护这个来之不易的市场机遇，共同开发、维护和拓展市场。
3节能减排、绿色建筑为PU建筑保温材料迎来巨大商机
3.1 节能减排为PU外墙保温材料迎来新的发展机遇
在金融危机影响下，我国国民经济能否保持持续稳定的发展速度，能源问题已成为一个突出矛盾。我国目前是上大的建筑市场，我国既有建筑面积400亿m2，每年新增建筑量20亿m2，而目前我国新建筑中95%以上仍是高能耗建筑，建筑能耗已经达到全社会能耗的27%。若不采取节能措施，到2020年将有50%能源消耗在建筑上。据有关部门统计，我国建筑围护结构保温性能普遍较低，外墙和窗口的热导率系数为同等发达的3~4倍，外墙单位建筑面积耗能要高出4~5倍，我国建筑单位面积总热量为气候条件接近的发达高出2~5倍，由此表明我国建筑节能的潜能很大。根据建设部建筑节能的总体目标：未来几年，城镇新建建筑实现节能50%，对既有建筑节能改造大城市完成25%，中等城市完成15%，小城市完成10%；到2020年北方和沿海经济发达地区新建筑实现节能65%。
我国建设部等部委已制订了建筑节能三年实施计划，规定从2010年7月1日开始，强制推行北京、天津、大连、青岛、上海、深圳等六大城市所有建筑要一步达到节能65%的标准。到2020年新建建筑东部地区实现节能75%，中西部地区实现节能65%，对大部分建筑完成节能改造。我国建筑节能任务巨大。我国地域广阔，冬寒夏热的情况十分突出，再加上我国建筑物的保温隔热和气密性能很差，采暖系统热效率低，单位住宅建筑面积采暖能耗为发达的3倍。
以北京市为例，2013年1月1日，北京市宣布执行75%的建筑节能标准，这是一个对行业利好的信息。经过计算，180mm厚混凝土墙体，达到75%节能要求，常用保温材料使用厚度如下表1。
表1 75%节能要求下各类常用保温材料所需厚度
项目PU岩棉EPSXPS发泡水泥
3层以下90mm150mm140mm120mm≥300 mm
4-8层75mm120mm110mm95mm290mm
9层以上60mm105mm100mm85mm255mm
从表中可以看出，相比较其他材料，硬泡聚氨酯材料拥有绝对的优势。
此外，2013年3月份，北京市住房和城乡建设委员会给北京市老旧小区专项改造备案的所有企业开会，会议精神要求：“今年复合A级硬泡聚氨酯复合板，到现场后必须是厚抹灰，现场的每张板必须都是能通过复合A级检测的，而且芯材必须是B1级”，这次会议带给了聚氨酯企业带了更大的挑战，企业必须改进生产工艺，提高生产效率，以应对这次的改变。同时，当前行业内各企业必须联合起来，共同维护硬泡聚氨酯难得的市场机遇，共同迎接新的挑战。
来自当前保障房和旧房改造重大项目、节能标准的进一步提高等政策刺激，硬泡聚氨酯未来发展空间仍然巨大，同时未来的发展是机遇和挑战并存，企业自身要继续提高硬泡聚氨酯产品的各方面性能，勇于面对和克服新的挑战。
3.2绿色建筑助力外墙保温材料发展
据有关资料报导，使用一立方米PU保温材料，一年能减少CO2排放量270公斤。按1年消耗100万吨PU保温材料计算，则一年可减少CO2排放量700万吨。到2030年建筑节能采用保温处理后，将使温室气体减排达到56亿吨。由此可知，PU保温材料在建筑节能领域中的推广应用，无疑对改善空气环保质量，并为提高日常生活水平，创造优良的环保环境将起着十分重要作用。
住房和城乡建设部仇付部长指出，绿色建筑作为建筑领域一种发展趋势，在已不可逆转，而且发展会越来越快，要让绿色建筑理念和技术覆盖所有建筑。绿色建筑理念的提出和实施将改变人们对建筑标准的传统思维模式，也极大地纠正目前对建筑领域中出现提出某些性能标准的片面要求。这将是建筑领域的一场新的革命。
所谓绿色建筑在一定意义上可理解为以节能减排为重点，具有辐射带动作用的低能耗示范建筑，因此绿色建筑必须做到建筑节能标准要求。住建部要求到2014年，所有直辖市、计划单列市的保障房建设均应达到绿色建筑标准。据媒体报导，发改委、住建部正在加紧制定“绿色节能建筑行动方案”，计划力争在“十二五”期间对57亿平方米建筑进行节能改造，力争在“十二五”期间绿色建筑面积达到10亿平方米。无疑将给PU建筑保温材料带来巨大商机。
4防火质量安全和市场激烈竞争为PU外墙保温材料带来新挑战
我国近年来发生的几次重大火灾事故给我们带来深刻的教训。CCTV和沈阳皇朝万鑫酒店大楼的外保温材料均为聚苯板，此种保温材料在真实火灾发生时，表现为极快的火焰蔓延速度。这是由于聚苯板在燃烧状态下，存在以下四方面缺陷：（1）燃点低（80~100℃），极易被点燃；（2）在火灾燃烧状态下，极易产生熔滴。其熔滴物滴到未燃部位，极易产生二次火焰，快速扩展火灾蔓延速度；（3）体积快速收缩，形成空穴，引起爆燃；（4）在火灾发生时，由于熔滴物不断快速下落，消防人员难以在现场及时扑救火灾。2010年11月15日，上海胶州路教师公寓发生特大火灾事故，人员伤亡惨重。这是建国以来上海为惨痛的一次由火灾引起的伤亡事故，虽然事故的主要原因国务院已做出了明确定论，但其负面影响已波及甚至。
由这三次火灾事故中应深刻吸取教训：（1）对高层和超高层建筑，聚苯板（EPS和XPS）和其它热塑性保温材料必须慎重或禁止使用；（2）对高层和超高层建筑，铝塑板和轻金属板材，此类保温材料的火焰传播速度极快，必须慎重使用；（3）对高层和超高层建筑采用的保温材料，其燃烧产物烟密度和毒性气体成分必须给予高度重视。
此外，不同材料在防火阻燃标准上采用同一标准指标要求并不科学，以发泡聚苯板(EPS)、挤塑板(XPS)为例，这些材料达到B1级后，其氧指数可以轻松超过32，但聚氨酯却很难达到氧指数30的成本较高，然而，对于EPS、XPS等材料，聚氨酯的氧指数低并不意味着防火性能低。硬泡聚氨酯属于热固性保温材料，遇火燃烧时，其表面形成碳化层，碳化层能够阻止火焰蔓延。而EPS和XPS属于热塑性材料，遇火时会熔化、滴落，而这些滴落物同样也能够燃烧。
关键问题在于，火灾并非仅仅是保温材料引起的，应该把建筑本身作为一个系统来考量，整个系统的防火性能如何，施工管理和日常维护等都非常关键，一味强调建筑材料本身的防火等级意义不大。工地现场管理混乱，不合格产品上墙监管不力，是造成火灾的主要因素。
5当前PU材料市场发生问题的解决方案
目前正被广泛应用的没有进过结构改性的聚氨酯材料，却存有严重的火灾隐患问题。现在的关键是要对聚氨酯有机保温材料进行脱胎换骨的改性，即通过对聚氨酯材料的化学分子结构的改性，使其既保留佳高效节能保温功能，又能通过绝热隔热碳化层结构实现防火功能，我们必须从节能与防火两难矛盾的困境中走出来，实现建筑节能和防火安全同步协调发展的道路。
自从颁布外墙保温燃烧性能新的标准后，为PU硬泡沫保温材料应用带来了新的应用机遇。但未经阻燃处理的聚氨酯泡沫塑料是可燃物，且燃烧时产生大量的有毒烟雾，给灭火带来困难。国内外已经报道了多起硬质聚氨酯保温材料造成巨大经济损失和人员伤亡的火灾案例。提高泡沫的阻燃性能是消除PU泡沫发生火灾隐患的重要手段。
PU 阻燃技术发展主要有添加型阻燃剂和结构型阻燃聚醚两种，在组合料配方中添加阻燃剂，可使得PU硬泡的阻燃性能得以明显提高，但这种添加型阻燃剂的引入在PU反应中不参与反应，仅以填充剂形式存在于泡沫壁中，会破坏泡沫基材结构，从而降低泡沫压缩强度，高低温尺寸稳定性等物理机械性能。而外墙外保温体系由于是直接暴露在自然环境下，无论是从防水、防风和防晒等耐候的角度，还是从视觉观瞻的角度，都不允许出现裂缝、泡鼓甚至脱落等现象，因此对保温板的尺寸稳定性要求很高，否则会由于板材变形而造成整个体系的质量隐患。
为达到PU硬泡沫材料在阻燃性能与尺寸稳定性方面的兼备，又不牺牲PU泡沫本身的节能效果，使聚氨酯成为优质的低烟、低毒且阻燃的建筑节能保温材料。近年来，国内外企业都开展了相关研究，各种类型的阻燃聚醚相继问世，这些产品的出现不仅大大提高了PU硬泡的阻燃性能，而且与添加型阻燃剂相比可明显改善泡沫的物理机械性能，从而有力的提高了整个聚氨酯硬泡行业技术发展水平。
江苏绿源新材料有限公司采用密胺和磷系化合物为主原料，研制开发了PB系列结构型阻燃聚醚，该产品具有很高的N和P含量，较高的官能度（f>4）且分中含有大量的杂环结构，,以其为主要原料所制得的泡沫具有优良的物理机械性能、出色的绝热保温性能，同地依靠泡沫本身的分子结构和链段中所含的阻燃基团达到阻燃效果，而不需大量使用添加型的阻燃剂。这就从本质上避免了普通聚氨酯因为添加阻燃剂而带来的两项严重问题：（1）因为阻燃剂随着时间而游离造成泡沫的阻燃缺乏耐久性；（2）阻燃剂会严重影响聚氨酯泡沫的性能指标而带来普通聚氨酯复合板的尺寸变形。加之分子结构中没有引入卤素，也不需添加含卤素阻燃剂，泡沫燃烧时的烟气释放量极低，真正做到了阻燃，节能、抑烟、无毒和型稳于一体。
6硬泡聚氨酯在未来建筑外保温应用中的几种施工工艺
就目前来说，硬泡聚氨酯在绿色节能建筑中的应用主要表现为建筑物的外墙外保温。现将这些施工工艺应用情况归纳总结为5种，并将其特点简要分析如下，供大家参考。
(1)外墙喷涂聚氨酯硬泡
有的地区在外墙面上喷涂聚氨酯硬泡，其厚度在2-3
