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      外墻外保溫系統的特點、分類以及外墻保溫膠黏劑制作方法

      一、節能是目前世界面臨的重大課題,我國作為發展中的能源消費大國尤為重視。2008年國務院發布實施《民用建筑節能條例》(國務院令第530號),把建筑節能作為我國的一項重要國策,還提出以20世紀80年代初建筑能耗為基準實現建筑節能50%的目標。建設部已陸續制定了《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)》(JGJ26—95)、《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》(JGJ134—2001)、《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》(JGJ75—2003);《公共建筑節能設計標準》(GB50189—2005),已作為國家標準實施。這些標準都把改善建筑圍護結構的保溫隔熱性能作為節能的重要措施,而圍護結構中面積最大、熱損失也最大的是外墻。這就是說,我國從北方到南方的絕大部分地區,凡是需要采暖和空調的建筑外墻都應該采取保溫隔熱措施,不僅新建筑要執行,現有不符合標準的建筑也要逐步改造。這是一項龐大的任務,也是一個巨大的市場,不僅需要先進的外墻保溫設計和施工技術,還需要大量的、性能優良的保溫隔熱材料和配套的輔助材料。其中,膠粘劑是外墻保溫工程中重要的配套材料之一。2外墻保溫技術外墻保溫有3種方式:外墻內保溫墻體自保溫外墻外保溫。多年實踐表明,外墻外保溫效果較好,如隔熱性能優良,能保護主體結構,不占用室內建筑面積,不影響室內裝修,可以把保溫和外裝修結合起來施工,便于今后維修翻新等。這種保溫方式是目前我國建設部建議推廣的技術,也是歐美普遍采用的技術。近年來,我國出現了類似的專業公司,但一般是采用或參考國際知名公司的技術,并全部或部分使用其材料。

      二、外墻外保溫系統目前主要有下列5種:(1)膨脹聚苯(簡稱EPS)板薄抹灰外墻外保溫系統這是目前國內外采用最多的外墻保溫系統。其保溫材料是泡沫聚苯乙烯,可以預成型為符合要求的板材,粘貼或機械固定在外墻上,也可以在施工現場噴涂或澆注發泡。聚苯乙烯泡沫的外表面都要用膠漿抹平,并粘貼或嵌入玻璃纖維網加強,然后進行裝飾。我國建設部已制定該系統的行業標準,即《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統》(JG149—2003)。其中粘貼法目前應用較多。(2)膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統用膠粉、EPS顆粒及填料、助劑配成水基保溫膠漿,采用涂覆或噴涂的方法粘接在基層墻體上,是將EPS板換成EPS顆粒保溫膠漿。為了保證保溫膠漿與墻體粘接牢固,在墻面要先涂一層界面層,再涂覆保溫膠漿。這一保溫系統使用的高聚物粘合劑更多。建設部也已制定了行業標準,標準號為JGJ158—2004。(3)擠塑發泡聚苯乙烯(簡稱XPS)薄抹灰保溫系統XPSEPS密度大,機械強度高,作為保溫層能承受更大的風壓和沖擊力,但是其自重也大,表面較難粘接,對膠粘劑的要求更高。一般粘接EPS的膠粘劑不能用,需要專用膠粘劑。(4)硬泡聚氨酯外墻外保溫系統在目前的外墻保溫材料中硬泡聚氨酯的保溫效果最好,但價格也最高。其保溫層結構和施工方法與(1)基本相同。需要使用與之配套的膠粘劑、底膠和抹面砂漿。這是我國目前正在推廣的外墻保溫技術,2007年建設部聚氨脂建筑節能應用推廣工作組已制定《聚氨脂硬泡外墻外保溫工程技術導則》。(5)無機類外墻外保溫系統使用巖棉、玻璃棉氈作為保溫材料,用有機聚合物膠粘劑,或無機粘合劑將其粘貼在外墻上。其優點是防火等級高、原料豐富,但吸水性強,保溫效果較差。以上保溫系統各有優缺點,可以根據具體情況和對建筑物的要求選用。我國地域遼闊,各地溫度、濕度差別很大,除了選擇保溫方案,還要對配套材料慎重選擇,特別是膠粘劑和抹面膠漿是決定保溫工程質量的關鍵材料之一。本文所述膠粘劑主要指粘貼用膠和抹面膠漿,有時使用抗裂砂漿和界面砂漿。

      三、外墻保溫用膠粘劑

      1.特點及性能要求外墻保溫用膠粘劑作為在建筑現場大量使用的膠粘劑有以下特點:(1)有良好的耐水性、耐大氣老化性能,按我國目前外墻保溫規范要求,應能保證使用25年以上。(2)粘接強度不一定太高,但對無機材料、有機材料,即對親水表面和疏水表面都要有良好的粘接性。(3)使用方便,易于現場配制和施工,有較長的適用期。(4)成本不能太高,價格能被建筑行業所接受。與膨脹保溫板的拉伸粘接強度指用膠粘劑粘接EPS板和硬泡聚氨酯板,其干燥狀態和浸水48h后的拉伸粘接強度均不得小于0.1MPa,并且應是EPS板和硬泡聚氨酯板破壞。抹面膠漿除要求與膠粘劑有相同的粘接強度和適用期外,還要求有更好的柔韌性。對水泥基膠漿要求彎曲強度7.5MPa,壓縮強度/彎曲強度,即壓折比3.0;對非水泥基膠漿要求開裂應變1.5%。除上述我國建設部行業標準規定的要求外,國外一些公司銷售的外墻保溫用膠粘劑有更多的性能指標。

      2.現用外墻保溫用膠粘劑種類目前建筑外墻保溫工程使用的膠粘劑按形態可分為2類。一是液態膠粘劑。一般是有機高分子分散液,配套提供專用的由水泥、填料、添加劑等混合好的粉料,將2者混合便可使用;有些廠商只提供液態膠粘劑,由用戶在使用時自己按要求混入水泥、填料、添加劑等助劑。這類膠粘劑使用時操作較復雜,但粘接性能好,還可以根據需要隨時調整配方。二是干粉膠粘劑。是由生產廠家用高分子乳膠粉、水泥、填料、各種添加劑混合好的粉料,只需加水攪拌均勻即可使用,操作簡便。也有些廠商,提供可再分散乳膠粉,由用戶自行配制。從材料類型分主要有下列5種:(1)乙烯酯類聚合物主要有乙酸乙烯酯均聚物(PVA)、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物(VAE)、乙酸乙烯酯-乙烯-氯乙烯共聚物(VAEC)、長鏈脂肪酸乙烯酯-乙烯共聚物、乙酸乙烯酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸異辛酯共聚物。(2)丙烯酸酯聚合物主要有丙烯酸丁酯-丙烯酸異辛酯聚合物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯和/或丙烯酸異辛酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-1,3-丁二烯共聚物。(3)氯乙烯聚合物主要有氯乙烯-乙烯共聚物、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物。(4)苯乙烯聚合物主要有苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯或丙烯酸異辛酯共聚物。(5)聚氨酯類聚合物一般是多元醇和多異氰酸酯的預聚體,制成單組分聚氨酯膠粘劑。目前建筑外墻保溫工程使用的膠粘劑主要是乙烯酯類聚合物體系和丙烯酸類聚合物體系。

      3.膠粘劑制備方法制備外墻保溫用膠粘劑和抹面膠漿的基礎聚合物已在上節敘述,其中除聚氨酯外,其他體系一般都是采用乳液聚合或懸浮聚合方法制成水分散液,然后加入適當助劑和添加劑,作為液態膠粘劑銷售;也可通過噴霧干燥制成可再分散乳膠粉銷售或將可再分散乳膠粉與水泥、填料等混合便制成干粉砂漿。這3種形式的產品都可以在施工現場配制成膠粘劑和抹面膠漿。其基本制備方法見下例。(1100份(質量份,下同)乙酸乙烯酯/乙烯共聚物分散液,2者質量比78/22,固體含量50%。根據需要也可以選擇其他分散液。(22~15份聚乙烯醇,作為保護膠體。(33~30份細粉狀抗凝聚劑,如硅酸鋁、碳酸鈣、碳酸鎂等。(41~15份胺基聚乙烯醇,可提高粘接強度。(50~30份水泥流化劑,如三聚氰胺/甲醛、萘黃酸/甲醛縮合物等。(60~20份表面活性劑,如烷基聚乙二醇、乙二醇/丙二醇共聚醚等。(70~3份增稠劑,如聚丙烯酸。(80~2份消泡劑,如有機硅消泡劑、液態烴消泡劑。其中(5~8)組分是可以選擇添加的。除組分(3)外,將所有組分混合均勻,進行噴霧干燥,同時均勻地加入組分(3),便制成可再分散乳膠粉。將可再分散乳膠粉與水泥、填料及助劑配合可以制成水泥基干粉砂漿。一種水泥基干粉砂漿的基本配方如下:(10.5%~80%(質量分數,下同)普通硅酸鹽水泥;(20~97%填料,如石英砂、石英粉、碳酸鈣等。(30~3.5%增稠劑,如纖維素醚、淀粉醚等。(41.0%~80%可再分散乳膠粉;(50.02%~4.0%鋅化合物,如氧化鋅、氫氧化鋅等。(60~30%堿金屬和/或堿土金屬氫氧化物。總計100%。其中(5)、(62組分可以改善膠漿的操作性能,延長適用期。用類似的方法可以制備丙烯酸系列的膠粘劑和抹面膠漿。在分散液中加入保護膠體聚乙烯醇和抗凝聚劑黏土,在100~170的氣流中進行噴霧干燥,制成可再分散乳膠粉,再與水泥、填料混合制成水泥基干粉砂漿。4對外墻保溫膠粘劑發展的一些看法建筑外墻保溫裝飾技術在歐美的應用已有60多年的歷史,積累了豐富的經驗,但也出現過一些問題。上個世紀70年代石油危機爆發后,出于節能的需要,在公共建筑和民用建筑上都普遍推廣外墻保溫裝飾技術。但到了80年代末期,許多保溫的建筑出現了漏水。當然,漏水是由多方面的原因造成的,膠粘劑的老化開裂是原因之一。因而,提高膠粘劑的耐老化性、粘接性、柔韌性、透水汽而不漏水等性能便引起重視。再加上防火法規日益嚴格,還要求膠粘劑具有耐燒蝕性和阻燃性。國外的許多公司在這方面做了大量工作,例如,在制備乙烯酯類和丙烯酸類水分散液時引入各種多功能基單體,提高聚合物的交聯密度,取得較好的效果。我國的外墻保溫起步較晚,我們可以借鑒國外的先進技術和經驗,但也必須根據我國地域遼闊、氣候復雜的特點,針對他們出現過的問題進行認真的研究。從上述對膠粘劑的性能要求看,我認為聚氨酯類和環氧樹脂膠粘劑有明顯的優勢,因為它們是熱固性樹脂,交聯密度高,耐老化性好,粘接性好;柔韌性、阻燃性都易調節。聚氨酯在建筑外墻保溫領域是一種新的膠粘劑,雖然價格比現用的乙烯酯類和丙烯酸類產品要高,但對多種材料都有好的粘接性能,可以粘接XPS、聚氨酯保溫板等新型保溫材料;耐老化性能優良,柔韌性好;可以薄層涂膠,還可以點涂,因而用量少,仍有一定的市場競爭力。我們為粘接聚乙烯管道研制了一種單組分濕氣固化聚氨酯膠粘劑,粘接聚乙烯板材的拉剪強度可達0.6MPa,耐水性優良,通過配方調整,可以用于外墻保溫膠粘劑。水基環氧樹脂與水泥相容性很好,是建筑領域優良的膠粘劑。經過多年的研究和應用,已有不同性能的多種產品。

      作為建筑外墻保溫用膠粘劑,國外已有乙烯酯類和丙烯酸類2個系列的成熟產品。應該根據我國的實際情況,在吸收其先進技術的基礎上針對不同的需要進行改進,并開發更適合外墻保溫要求的新產品,例如聚氨酯和水基環氧樹脂系列的膠粘劑。外墻保溫用膠粘劑是一種實用性很強的膠粘劑,不僅膠粘劑本身要具備優良的性能,還要與適宜的施工技術相配合,才會取得好的效果。因此,開發外墻保溫用膠粘劑必須與有關建筑行業合作,不斷研制,不斷試用,方能盡快為市場所接受,以取得更好的社會經濟效益。



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