高分子材料的主要性能范文

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关键词：高分子材料　加工方法　成型技术

一、前言

近些年来，国防尖端工业和航空工业等特殊领域的发展要求更高性能的聚合物材料，开发研制满足特定要求的高聚合物迫在眉睫[1]。在此背景下，理清高分子材料加工技术的发展现状与发展趋势，探讨高分子材料的加工成型的方法，对促进我国高新技术及产业的发展具有重要的意义。

二、高分子材料成型成型加工技术的相关定义

1.高分子材料

高分子材料是指由相对分子质量较高的化合物为基础构成的材料，其一般基本成分是聚合物或以含有聚合物的性质为主要性能特征的材料；主要是橡胶、塑料、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复合材料。高分子材料独特的结构和易改性与易加工特点，使它具有其他材料不可取代与不可比拟的优异性能，从而广泛运用到科学技术、国防建设和国民经济等领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用等各方面不可缺少的材料。

2.高分子材料成型加工技术

在高分子工业的生产中分为高分子材料的制备与加工成型两个过程。高分子材料的成型加工技术就是运用各种加工方法对高分子材料赋予形状，使其成为具有使用价值的各种制品。高分子材料加工主要目的是高性能、高生产率、快捷交货和低成本；向小尺寸、轻质与薄壁方向发展是高分子材料成型技术制品方面的目标；成型加工方向是全回收、零排放、低能耗，从大规模向较短研发周期的多品种转变。判断高分子材料的成型加工技术的质量因素是加工后制品的外观性、尺寸精度、技能性中的耐化学性、耐热性等等。

三、高分子材料成型加工技术的方法

高分子材料的的成型方法有挤出成型、吹塑成型、注塑成型、压延成型、激光成型等。以下介绍的是现今高分子材料成型加工的主要技术方法。

1.挤出成型技术

挤出成型技术是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。它的具体原理是高分子原材料自料斗进入料筒，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送到加料段，在此松散固体向前输送同时被压实；在压缩段，螺槽深度变浅，进一步压实，同时在料筒外加热和螺杆与料筒内壁摩擦剪切作用，料温升高开始熔融，压缩段结束；均化段使物料均匀，定温、定量、定压挤出熔体，到机头后成型，经定型得到制品。挤出成型又有共挤出技术、挤出注射组合技术、成型技术、反应挤出工艺与固态挤出工艺等。

2.注塑成型技术

注射成型技术是目前塑料加工中最普遍的采用的方法之一，可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制件[2]。注射成型技术根据组合材料的特征，又有以组合惰性气体为特征的气体辅助注射成型，以组合组成化学反应过程为特征的反应注射成型，以组合混合混配为特征的直接注射成型，以组合不同材料为特征的夹心成型等多种方法。

3.吹塑成型技术

吹塑技术一种发展迅速的塑料加工方法。热塑性树脂经挤出或注射成型得到的管状塑料型坯，趁热或加热到软化状态，置于对开模中，闭模后立即在型坯内通入压缩空气，使塑料型坯吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，即得到各种中空制品。根据型坯制作方法，吹塑可分为挤出吹塑和注射吹塑，新发展起来的有拉伸吹塑和多层吹塑。

四、高分子材料成型加工技术的发展新趋势

目前，高分子加工成型技术正在快速地进步，它的发展总方向是高度集成化、高度产量、高度精密化，不断实现对加工制品材料的聚集态、组织形态与相形态等的控制，最大程度地达到制品高性能的目的。具体的创新技术之处主要体现在以下几项新技术上。

1.聚合物动态反应加工技术

聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同，该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程，达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的[3]。这项技术解决振动力场下聚合反应加工过程中质量、动量和能量传递与平衡的难点，从技术上解决了设备结构集化的问题。

2.热塑性弹性体动态全硫化制备技术

这项技术引入振动立场到混炼挤出的全过程，实现混炼过程中橡胶相动态全硫化，控制硫化反直的进程，防止共混加工过程共混物相态发生发转。此技术非常有意义，研制发明出新的热塑性弹性体动态硫化技术与设备，能有效地提高我国TPV技术的水平。

3.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术

此技术是将盘级PC树脂生产、中间储运与光盘盘基成型三个过程融合为一体，联系动态连续反应成型技术，研制开发精密光盘注射成型装备，达到有效提高产品质量、节约能源，降低消耗的目的。该技术避免了传统方式中间环节多、能耗大、周期时间长、成型前处理复杂、储运过程易受污染等缺陷。

五、结语

综上所述，我国在新时期要把握高分子成型加工技术的前沿，注重培育自主的知识产权，努力打破国外技术的垄断，实现科学技术研究与产业界的良好结合的目的。这能有效地将科学研究成果转化为实际的生产力，有效地加快我国高分子材料成型加工技术及其相关产业的快速发展。

参考文献

[1] 王云飞;孙伟.浅谈高分子材料成型加工技术[J].城市建设理论研究，2012,(11): 32.

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关键词:内保温;外保温;保温材料的特性;施工控制材料的措施;主要性能指标

对于我国是一个人均资源短缺的国家。能源紧缺,制约着我国的经济发展,国家提倡发展低碳经济,保持与住房建设部提倡的‘四节一保’,解决节能问题,对节能实行强制性标准。从规划设计、施工图设计、审图验收等各个环节抓起,特别对节能项目的研究和推广,各个部门在不断的改进。

1 外墙内保温

内保温的优点是施工方便,施工速度快。缺点,内保温在各种温度影响下出现形变应力作用之下。内保温隔热体系容易出现空鼓开裂,还有由于住户室内装修时,结构的冷(热)桥的存在出现急露现象。随之 而来,节能部门对存在的缺陷进行分析,该种做法给予长期推广,没有合理性,,,所以大家想要其他办法来代替其它。采用外保温,

2 外墙外保温

外保温主要在室内二次装修时,不受影响,能够消除热(冷)桥现象。可以降低温度在结构内部产生的应力,保温效果明显,能够维护主体结构的优点,适用范围广,采用较薄的保温材料达到理想的效果,外保温克服内保温的缺点,所以目前大家认为有推广价值,

3 保温材料

3.1 胶粉聚苯颗粒用的时间之长由于保温材料比较少,新产品的工艺推广,人民不容易接受,用之少,反馈信息比较少,人们只能从理论上,如导热系数、着热系数、湿表观系数,干表观系数,抗压强度,压剪粘结强度,线性收缩率,软化系数,难燃性这些指标来控制。指标一样,但对于不同气候,季节相同日照温度施工会出现的情况,外墙面的围护所用的材料等等,好多出现水土不服,甚至出现外墙脱落,渗水等现象。由于该种材料本身结构松散,吸水率高,稳定性不足。

3.2 聚苯板比聚苯颗粒绝热效果好,质量轻,原材料易控制,憎水性好,缺点对于抗火灾的安全性比较差,属可燃烧有机高分子材料,即使加入阻燃剂效果也不是很明显,目前主要材料有EPS与XPS,XPS由于掺大量的发泡剂及再生塑料稳定性比EPS稳定性更差,它们温度临界点(70C)材料易软化变形,在高温状态下,不但阻燃剂熔化挥发,苯板系统会产生蔓延及轰燃现象,正是致命的弱点。央视大火,南京的中环国际,正好应证了此种材料的弱点,目前技术如果改进不了,建议在设计审图环节尽量取消这个做法。

3.3 岩―板外保温系统。装配式保温,防火性能首先能满足要求,施工能够装配好,减少工序,施工速度快,要求是在气候温热地区最好慎用,特点岩棉板外保温系统采用机械固定件,将岩棉板固定在外墙上,外挂镀锌钢丝网,并抹EPS颗粒浆料,表面做玻纤网,增强抗裂砂浆藻抹面层和饰面涂层 ,装饰保温采用发泡聚氨酯做保温材料,浇筑成型时与饰面硅复合在一起,预制板现场安装时用锚栓与墙体连接,目前这两种材料由于我国南方地区多雨,夏天温热,用的比较少。

自保温材料

3.4 用煤矸石空心砖(一孔填填50mm膨胀聚苯板,优点,施工容易,便于操作,防火效果比较好,三空转每个砖孔页岩隔开,砂浆隔开,防火防水效果比较好,气候对其影响不大,热(冷)桥比较少,外墙可以抹防水砂浆和抗裂砂浆。

3.5 聚氨酯材料,即聚氨基甲酸脂,英文缩写PU,时在高分子组成,有许多重复的-NHCOO基因高分子化合物,能够做到防水保温的统一的优点,其他材料防水层一旦破坏,出现渗漏,保温就失去功能,闭孔率接近100%,具有很高的憎水性,吸水性1%,抗渗性在0.2MPa压力下30分钟无渗漏,水蒸气透过率5mg由于微泡孔存在阻隔内外热交换率越高,能与砼粘结率达到100KPa缺点抗紫外线外辐射性能差。

4 主要性能指标

断裂延伸率是衡量聚氨酯硬泡抗拒应力作用不产生永久变形的重要性能指标。

国家建材行业标准(JCT998-2006)中明确规定:聚氨酯硬泡如果作为屋面和墙体防水保温一体化材料使用,必须满足延伸率大于10%%的基本要求。

4.1 聚氨酯硬泡受使用环境温度变化的影响,尺寸和体积会发生一定的变化,尺寸变化率的大小与原料的类型、泡体的结构、芯材密度、成型工艺及发泡剂的种类等诸多因素有关,耐温差性能较好的聚氨酯硬泡在-20摄氏度至+80摄氏度的环境温度下,尺寸不应发生明显的变化。聚氨酯硬泡的闭孔率高达95%以上,封闭在泡孔中的气体压力随环境温度的变化而变化。

4.2 用于建筑的聚氨酯硬泡按国家行业标准JCT998-2006的规定,尺寸变化率应≤1%,以适应建筑物在酷暑及严寒季节因昼夜温差急骤变化造成的外墙饰面系统线型尺寸过大的收缩和膨胀。尺寸稳定性显然与外墙饰面系统安全使用性密切相关,其值越大,安全性越差,尺寸变化率大于1%的聚氨酯硬泡是不符合国家建材行业标准要求的。

4.3 闭孔率是衡量材料吸水率和导热系数的重要指标,闭孔率低的硬泡吸水率和导热系数都较高,对材料的保温功能和抗冻融性能都有着至关重要的影响。建筑用聚氨酯硬泡作为屋面防水保温材料使用时,其泡沫闭孔率至少应大于95%,当闭孔率低于70%时,短时大雨并不会造成屋面渗漏,但在多日连续阴雨的季节,由于硬泡长期浸泡在雨水中,开孔泡中吸水较多,渗入泡中的雨水,在重力作用下会透过串孔进入屋面基层,并被封存在基层和硬泡之间,即使雨过天晴,在烈日照射下短期内也很难经过硬泡保温层和保护层向上排出。相反,由于屋面受阳光照射,上层温度高,下层温度低,水分反而向屋面下层迁移,造成雨天不漏、晴天渗漏的反常现象,这种现象在南方黄梅季节尤甚。

4.4 聚氨酯硬泡外墙外保温系统的整体强度取决于聚氨酯母材的抗拉强度(系统强度的最薄弱环节),因此聚氨酯硬泡本身的抗拉强度实际上就是整个外墙饰面系统的抗拉拔强度。例如:聚氨酯硬泡的抗拉强度是200kpa,整个外墙系统的抗拉拔强度就是200kpa;如果此指标下降为100kpa,则整个外墙系统的抗拉拔强度会随之降低为原来的一半,安全系数也必然会骤降为原来的一半。

4.5 另外,建筑业用喷涂聚氨酯硬泡在材料配制时还应充分地考虑外墙外保温系统使用时的粘接强度要求,因此要求其对金属、混凝土、砖石、木材、玻璃等建筑材料具有极好的自粘接性能。值得一提的是,强度是聚氨酯硬泡最重要的力学性能,它的大小直接决定着外墙饰面系统的抗风压、抗冲击、抗应变能力以及承载总重量的能力,是评估外墙外保温系统使用安全性的最重要、最直接的性能指标。

6 结语

综上所述,用户在选用聚氨酯硬泡作为建筑保温防水双功能材料使用时,必须按国家建材行业标准JCT998-2006的要求,对材料的密度、强度、断裂延伸率、尺寸稳定性及闭孔率进行严格鉴定。作为目前惟一的保温防水一体化新型建材,聚氨酯硬泡保温材料在国内建筑业的应用还处于初始阶段。我们要不断加以研究和改进。

参考文献

[1]王立雄.建筑节能[J].2009,12(1).

[2]杨惠忠.建筑节能施工方法汇编及技术应用[J].2009,9(1).

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关键词:纳米复合材料；特性；制备技术；应用

1 引言

“纳米复合材料”的提出是在20 世纪80 年代末期,由于纳米复合材料种类繁多以及纳米相复合粒子具有独特的性能,使其一出现即为世界各国科研工作者所关注,并看好它的应用前景。根据国际标准化组织的定义,复合材料就是由2种或2种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固态材料。在复合材料中,通常有一种为连续相的基体和分散相的增强材料。由于纳米复合材料各组分间性能“取长补短”,充分弥补了单一材料的缺点和不足,产生了单一材料所不具备的新性能,开创了材料设计方面的新局面,因此研究纳米复合粒子的制备技术有着重要的意义。

纳米复合材料由2种或2种以上的固相[其中至少有一维为纳米级大小(1 nm～100 nm) ]复合而成。纳米复合材料也可以是指分散相尺寸有一维小于100 nm的复合材料,分散相的组成可以是有机化合物,也可以是无机化合物。本文在文献的基础上,针对纳米复合材料的主要性能与特点、制备技术、主要应用及应用前景等作了比较详细的介绍和展望。

2纳米复合材料的性能与特点

2. 1纳米复合材料的基本性能

纳米复合材料在基本性能上具有普通复合材料所具有的共同特点:

1) 可综合发挥各组分间协同效能。这是其中任何一种材料都不具备的功能,是复合材料的协同效应所赋予的。纳米材料的协同效应更加明显。

2) 性能的可设计性 。当强调紫外线光屏蔽时,可选用TiO2 纳米材料进行复合;当强调经济效益时,可选用CaCO3 纳米材料进行复合。

2. 2纳米复合材料的特殊性质

由无机纳米材料与有机聚合物复合而成的纳米复合材料具有独特的性能:

1) 同步增韧、增强效应。纳米材料对有机聚合物的复合改性则可在发挥无机材料增强效果的同时起到增韧的效果,这是纳米材料对有机聚合物复合改性最显著的效果之一。

2) 新型功能高分子材料。纳米复合材料以纳米级水平平均分散在复合材料中,没有所谓的官能团,但它可以直接或间接地达到具体功能的目的,比如光电转换、高效催化剂、紫外光屏蔽等。

3) 强度大、弹性模量高。纳米材料加入的有机聚合物复合材料有更高的强度和弹性模量,加入很少量( 3% ～5%,质量分数)即可使聚合物的强度、刚度、韧性和阻隔性得到明显地提高,且纳米材料粒度越细,复合材料的强度、弹性模量就越大。

4) 阻隔性能。对插层纳米复合材料能显著地提高复合材料的耐热性及尺寸的稳定性,层状无机纳米材料可在二维方向上阻隔各种气体的渗透,所以具有良好的阻燃、气密作用。

3纳米复合材料的制备技术

粒子表面处理的方法通常是将一种物质吸附或包覆于另一种物质的表面,两种或多种物质接触紧密或形成一定的化学键。从国内外目前的研究现状来看,纳米复合材料的制备方法主要有下列几种。

2. 1机械化学法

采用机械化学法对超细粉体进行表面改性。机械化学法具有处理时间短、反应过程易控制、可连续批量生产的优点。该法的缺点是易使无机离子的晶型遭到破坏,包覆不均匀,而且一般要求母粒子在微米级,并要先制备单一的超细粒子。

2. 2气相法

气相法制备纳米复合材料的方法主要包括物理气相沉淀法和化学气相沉淀法。

1) 物理沉淀法是最早用来制备单一物质的纳米材料的经典物理制备方法。

2) 气相反应法是以挥发性金属卤化物和氢化物或有机金属化合物为原料,进行气相热分解和其他化学反应来制成超细复合材料,这是合成高熔点无机化合物细粉最引人注目的方法之一。

2. 3液相法

该方法是目前广泛使用的合成纳米粒子的方法,也是制备纳米复合材料的重要方法。

2. 4固相反应法

固相反应法是指固体直接参与化学反应并发生化学变化,同时在固体内部或外部至少有1个过程起控制作用的反应。

3纳米复合材料的应用

纳米复合材料是随着纳米技术的发展而产生的一种新型材料,由于纳米复合材料特殊的性能,所以它一经产生便引起了人们的极大关注,并被广泛地应用于国民经济各领域和军事领域。

在功能材料中,主要可用作纳米复合功能陶瓷的纳米复合材料,金属基纳米复合功能材料、高分子纳米复合功能材料、超导复合材料和纳米复合隐身材料等。在医用器件中,主要用作纳米生物医用信息处理系统、医用纳米机器人;纳米医用药物中的药物性纳米粒子和纳米医用载体。在军事领域中最有代表性的是采用纳米复合材料制备高性能的发动机,美国已开始进入实用阶段。电子对抗领域也是纳米粒子的重要应用领域。

4结束语

纳米复合材料作为一种新型的纳米材料,以其优良的性能和特点以及众多潜在的应用领域正日益成为研究和开发的重点。世界发达国家正在部署的未来10年～15年纳米研究发展规划,无论是美国的“信息高速公路计划”、欧盟的“尤里卡计划”,还是日本的“高技术探索计划”,都已把纳米材料列为重点发展项目 。我国在20世纪80年代末的“八五”期间,就将“纳米材料科学”列入了“国家攀登计划”,国家“863”计划新材料主题也对纳米材料有关科技创新的课题进行了立项研究。20多年来,虽然我国在纳米材料基础研究方面取得了一些令人瞩目的研究成果,但就国家总体重视程度、投资力度、信息和成果的共享以及产业化的程度方面来看,仍与发达国家存在着较大差距。因此,我们应尽快制定纳米技术发展计划,加快纳米复合材料研究和开发的进程。

参考文献:

[ 1 ] 张立德,牟季美. 纳米材料和纳米结构[M ]. 北京:科学出版社, 2001.

[ 2 ] Zhang Rubing. The study on p reparation technology ofnanometer composite materials (Ⅰ) [ J ]. Chinese Journalof Exp losives & Propellants, 1999, 22 (1) : 45248.

[ 3 ] 生瑜,钦,陈建定. 聚合物基无机纳米复合材料的制备方法[ J ]. 高分子通报, 2001 (4) : 9213.

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Abstract： The combination of the slow-release fertilizer technique and super-absorbent polymers can form slow-release fertilizer with water-retention， which has dual properties of water retention capacity and slow release at the same time. This paper reviews the present status， preparation and determining method of nutrient release of slow-release fertilizer with water-retention. The problems and development trends of slow-release fertilizer with water-retention are also analyzed.

关键词： 高吸水树脂；制备方法；缓释肥料

Key words： superabsorbent polymer；preparation method；slow-release fertilizer

中图分类号：S14 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）23-0303-03

0 引言

水和肥料是作物生长的基础条件，同时也是制约我国农业可持续发展的重要因素和资源。我国现有农业生产水平低下，农田化肥的当季利用率氮肥只有30-50%，磷肥为10-20%，钾肥为35-50%，低于国外同类肥料约5-20%。以氮肥为例，每年损失的氮量相当于1900多万吨的尿素，折合人民币380多亿元[1]。始于20世纪60年代的缓/控释肥料生产技术为解决化肥利用率低和化肥污染问题提出了新的思路和途径，并取得了令人鼓舞的研发进展[2]，

国内外的研究表明，缓/控释氮肥的利用率可高达70%以

上，比尿素或硫酸铵高出30-50%，增产10%以上，显出巨大的节肥增产效果。

另一方面，我国是一个水资源贫乏的国家，农业用水是我国第一用水大户，占我国水资源消耗的80%左右。高吸水树脂（superabsorbent polymer，SAP）是一类轻度交联的含有大量羟基、羧基等亲水基团的功能高分子材料，它能吸收其自身重量几十倍乃至上千倍的水，不仅可以提高土壤水分含量，防止水土流失，而且可以促进土壤团聚体的形成，增强土壤通透性，降低植物死亡率，提高土壤保肥能力，广泛应用于农田抗早保水、作物保苗增产、园林绿化、沙漠治理等[3]。将SAP与肥料复合一体化，制成具有吸水、保水性能的缓/控释肥料，能有效的提高肥料的利用率，减少灌溉频率，降低肥料浓度过高对作物的毒害作用及环境污染，近年来受到研究者的广泛关注。

1 高吸水树脂及种类

高吸水树脂是一种含强亲水性基团、并经过适度交联的功能高分子材料，能在短时间内吸收其自身质量几百倍甚至几千倍的水并具有良好的保水性能，即使在受热、加压条件下也不易失水，对光、热、酸碱的稳定性好。高吸水性树脂的开发与研究只有几十年的历史。1966年，G.F.Fanta等人最早从部分水解的淀粉接枝丙烯睛共聚物制得高吸水性树脂；1974年7月《化学周刊》报道了美国农业部北方研究所Weaver等在开发农产品玉米应用时，成功地制得了高吸水性树脂，开辟了SAP的新纪元；此后高吸水性树脂逐渐成为一个独立、新兴的科研领域。

目前超强吸水剂主要分为三大类：合成聚合物、天然高分子和天然高分子改性系列。合成聚合物系列包括：聚丙烯酸类、聚乙烯醇类、聚丙烯酰胺类等，由于合成聚合物系列反应易于实现且吸水率较高，故目前工业上生产主要以合成聚合物系列为主，但不易被生物降解，属于非环境友好型材料，且价格较高；天然高分子系列包括：淀粉、纤维素、壳聚糖、其他天然高分子等，天然高分子系列以可再生资源天然产物为原料，原料来源广，价格便宜，且有成为环境友好型材料的潜力，但保水率低、易水溶，在缓释肥料上研究应用较少；天然高分子改性是天然大分子与化工单体接枝共聚或混聚得到的半合成保水剂，它兼具合成材料吸水保水性能力强、可重复利用和天然原料成本较低的优势，是SAP型缓释肥中常用且最具开发前景的吸水剂种类。

2 保水缓释肥料制备方法

目前保水型缓释肥料主要有混合型、包膜/包裹型、吸附型以及化学反应型。

混合型吸水保水缓释肥料是直接把吸水性聚合物和普通肥料或者缓释控释肥料混合在一起来制备保水缓释肥料。

包膜/包裹型保水缓释肥料是指以肥料为核心，用含有高吸水性聚合物的包膜物质包膜，包膜法是将肥料与高吸水树脂复合的一种常见方法。根据肥料加入时间的不同，包膜法可分为两类，一类是在制备高吸水树脂的聚合体系中直接加入肥料，使肥料在聚合反应的进行过程中逐渐填充于树脂凝胶的三维网络；另一类是在水等液体的作用下将事先合成的高吸水树脂粉末粘附在肥料颗粒的表面，从而形成紧密的包膜结构。在实际应用中，这两种方法常常结合起来使用。包膜法的缺点在于，包膜过程中的聚合反应对肥料的性质影响很大，例如尿素在聚合热的作用下容易产生缩二脲，对作物种子和幼苗均有毒害作用；另外，肥料的存在对树脂的聚合过程及聚合物网络结构也有着一定的影响。

吸附型吸水保水缓释肥料是直接把高吸水性树脂浸泡在肥料溶液中，达到溶胀平衡后，干燥、粉碎来制备缓释肥料。这种工艺是最简单的制备保水缓释肥料的方法，能够提供一定量的水分和养分，但养分浓度不易提高。与包膜法及化学结合法相比，物理吸附法具有条件温和、操作简单、高吸水树脂的制备及其与肥料的结合过程相分离等优点。但是，用该法物理吸附的肥料在干燥过程中容易聚集在颗粒的表面，在使用过程中容易产生“突释效应”。另外，当肥料对高吸水树脂吸水倍率有较大影响时，与树脂结合的肥料量比较低。

化学反应型的保水缓释肥料是指通过吸水性聚合物的化学改性的方法，将肥料养分基团通过化学键键合在大分子骨架上，从而使其既有吸水、保水抗旱性能，又具有缓释性能。该方法提供养分形式主要来自两个方面，一是结合养分离子的解吸机制提供养分；二是通过材料的降解或分解机制提供养分。这两种机制提供养分的能力取决于合成材料的化学组成和性质。

3 保水型缓释肥料的性能测定方法

吸水保水缓释肥料的主要性能为养分释放速率和在土壤中的吸水保水作用。然而，吸水保水缓释肥料作为一种新型肥料和其制造工艺和释放途径、机理的不同，目前还没有统一的标准测定方法和标准。以下介绍几种常用的性能测定方法。

3.1 养分释放性能的测定

3.1.1 养分释放性能的测定方法 目前检测养分释放速率的主要方法有：水或缓冲溶液浸泡评价法、土壤评价法、生物学评价法。

水或缓冲溶液浸泡评价法[4]，将缓释肥料浸泡在水中或者在缓冲溶液中，静置，定期检测溶液中的肥料养分含量，比较常见的方法是7天静止水溶出率法。这种检测方法比较简单，是目前比较常见的方法。然而所测的结果与实际效果存在很大的差距。其主要原因是该法是在均相中进行，但是土壤是由固、液、气三相的非均相组成，再者土壤中的物理、化学条件以及生物作用等都会影响养分在土壤中的释放和转化。土壤评价法[5]：该法考虑了肥料在水中的溶出率和土壤层对肥料的吸附作用，将缓释肥料直接或间接的埋入土壤中，培养一段时间后，测定其养分释放速率。其中土柱淋溶法具有低成本、操作简单、耗时少且稳定性较高等特点，有较好的应用前景。生物学评价法[6]：以盆栽实验或大田实验来研究养分释放规律，通过作物不同生长时期的养分吸收量或者土壤肥料养分残留量与速效肥进行对照，计算缓释肥料的养分释放量。由于，不同土壤、不同的作物对同一肥料的吸收作用是不相同的；再者大田实验还受各种自然条件的影响，如降水、温度、虫害等条件影响；所得的实验结果难于得到一致的规律性，但是对于专用缓释肥料有较大的应用前景。除了以上几种常见的方法外还有同位素示踪法、电导法[7]、红外光谱法[8]等来检测缓释肥料的释放性。

3.1.2 影响保水型缓释肥料养分释放的因素 影响缓释肥料养分释放的因素主要有土壤含水量、温度、土壤种类、土壤中的微生物活性。土壤含水量是影响吸水保水缓释肥料养分释放的主要因素。研究表明，在田间含水量在25%-125%之间随着土壤含水量的增加养分释放速率也增加，含水量太低时会出现养分延滞现象。土壤温度与土壤蒸汽压和土壤的生物活性相关。土壤的蒸汽压随着温度的升高而升高，土壤的生物活性在温度为20℃到30℃之间，随着温度增加而增加。从而增加了肥料养分释放速率。不同的土壤种类，土壤的酸碱度、腐殖质含量、各种离子类型和浓度都不相同，而对于离子型保水材料其吸水保水性能受离子浓度、离子种类和PH的影响较大。离子浓度越高其吸水倍率越低，离子价态越高吸水倍率也越低。土壤中的生物活性一方面影响了肥料养分的转化速率，另一方面对于可降解的吸水保水缓释肥料起着决定的作用。

3.2 吸水保水性的测定方法 吸水保水性能是保水吸水缓释肥料的另一重要性能。对于吸水保水缓释肥料的吸水保水性能的检测主要是参考高吸水性树脂对于土壤的吸水保水检测方法。将缓释肥料埋入土壤中，以比较含有吸水保水缓释肥料和未添加吸水保水缓释肥料的土壤的饱和吸水量和蒸发比作为评价标准。

4 保水型缓释肥料存在的问题及发展前景

4.1 存在的问题 保水型缓释肥料能提高肥料利用率、降低经济损失的同时又能减少肥料对环境的污染，节省农业用水，提高作物产量等优点，目前已经成为国内外研究的热点。然而保水型缓释肥料在性能、推广等方面仍然存在着一些问题，主要有以下几个方面：①保水缓释肥料的吸水保水性能与吸水保水材料的吸水保水性能存在着较大的差距，主要是因为目前的肥料一般是电解质类的，这对高吸水树脂的吸水倍率有较大的影响。②保水型缓释肥料的成本较高，价格昂贵，难于推广。③保水型缓释肥料由于其吸水保水性能使其难于长期保存。④目前对于保水型缓释肥料的养分释放机理和释放动力学等理论研究比较缺乏。⑤使用合成系高吸水性树脂，由于其降解性较差会在土壤中残留，长期大量使用，务必对土壤造成一定的影响，而天然可降解高吸水性树脂其性能较差。⑥高吸水树脂在土壤中会形成凝胶，其强度大大降低，作为包膜层容易出现漏洞，使养分的缓释性能不均匀达不到理想的效果。

4.2 发展趋势和前景 保水型缓释肥料无论对于我国广大的干旱、半干旱地区，还是南方季节性干旱地区，无论对于大田粮食作物、经济作物、果树生产，还是园林绿化、防风固沙、水土保持工程都具有广阔的应用前景，对于节约水肥资源，减少污染，改善生态环境，增产增收，实现农业的可持续发展都具有重要的意义。其发展趋势和研究方向主要有以下几点：①寻找廉价的材料、原料，简化合成工艺路线，大幅度降低成本。②加强理论研究，比如养分释放机理、保水机理等的研究。③开发可降解的改性天然系高吸水树脂作为包膜层的保水型缓释肥料。④提高保水型缓释肥料的耐盐性和吸水后的强度。⑤定量的评价其给社会、经济和环境保护带来的效应。

参考文献：

[1]李庆逵，朱兆良，于天仁.中国农业持续发展中的肥料问题[M].南昌：江西科学技术出版，1998：1-5.

[2]赵秉强，张福锁，廖宗文等.我国新型肥料战略研究[J].植物营养与肥料学报，2004，10（5）：536-546.

[3]刘瑞凤，宗莉，张传卫等.多功能复合材料对土壤物理性质的影响[J].中国农学通报，2005，21（6）：424-426.

[4]张民，杨越超，宋付朋等.包膜控释肥料研究与产业化开发[J].化肥工业，2005，32（2）：7-12.

[5]崔静，谷思玉，李菊梅等.缓/控释肥养分释放特性的评价方法概述[J].化肥工业，2009，36（1），23-27.

[6]何圆球.红壤丘岗区农林渔生态系统结构/功能和优化模式研究[A].中国科学院红壤生态实验站.红壤生态系统研究（第五集）[C].北京：中国农业科技出版社，1998，1-27.

篇5

关键词：外墙内保温外墙外保温保温节能材料

{TE867}

建筑节能是执行国家环境保护和节约能源政策的主要内容，是贯彻国民经济可持续发展的重要组成部分。国家建设部在1995年颁布了《城市建筑节能实施细则》等文件，把《民用建筑节能设计标准〈采暖居住建筑部分〉》JGJ26-95列为强制性标准，同时建设部又于2000年10月1日了第76号令《民用建筑节能管理规定》，对不符合节能标准的项目，不得批准建设。

在这样一系列的节能政策、法规、标准和强制性条文的指导下，我国住宅建设的节能工作不断深入，节能标准不断提高，引进开发了许多新型的节能技术和材料，在住宅建筑中大力推广使用。但我国目前的建筑节能水平，还远低于发达国家，我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3倍~5倍。北方寒冷地区的建筑采暖能耗已占当地全社会能耗的20%以上，且绝大部分都是采用火力发电和燃煤锅炉，同时给环境带来严重的污染。所以建筑节能还是本世纪我国建筑业的一个重要的课题。

在建筑中，护结构的热损耗较大，护结构中墙体又占了很大份额。所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个最重要的环节，发展外墙保温技术及节能材料则是建筑节能的主要实现方式。

1 外墙保温技术

节能保温墙体施工技术主要分为外墙内保温和外墙外保温两大类。

1.1 内保温技术及其特点

外墙内保温施工，是在外墙结构的内部加做保温层。内保温施工速度快，操作方便灵活，可以保证施工进度。内保温应用时间较长，技术成熟，施工技术及检验标准是比较完善的。在2001年外墙保温施工中约有90%以上的工程应用内保温技术。

被大面积推广的内保温技术有：增强石膏复合聚苯保温板、聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、内墙贴聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入网格布的做法。

但内保温会多占用使用面积，“热桥”问题不易解决，容易引起开裂，还会影响施工速度，影响居民的二次装修，且内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。内保温在技术上的不合理性，决定了其必然要被外保温所替代。

1.2 外保温技术及其特点

外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。外保温与内保温相比，技术合理，有其明显的优越性，使用同样规格、同样尺寸和性能的保温材料，外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建的结构工程，也适用于旧楼改造，适用于范围广，技术含量高；外保温包在主体结构的外侧，能够保护主体结构，延长建筑物的寿命；有效减少了建筑结构的热桥，增加建筑的有效空间；同时消除了冷凝，提高了居住的舒适度。

目前比较成熟的外墙保温技术主要有以下几种。

2 外墙保温节能材料

节能材料属于保温绝热材料。绝热材料是指用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流传递的材料或者材料复合体，既包括保温材料，也包括保冷材料。绝热材料的意义，一方面是为了满足建筑空间或热工设备的热环境，另一方面是为了节约能源。随着世界范围内能源的日趋紧张，绝热材料在节能方面的意义日显突出。仅就一般的居民采暖的空调而言，通过使用绝热围护材料，可在现有的基础上节能50% ~80%。据日本的节能实践证明，每使用1吨绝热材料，可节约标准煤3吨/年，其节能效益是材料生产成本的10倍。因此，有些国家将绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的第五大“能源”。

外墙保温主要是靠保温绝热材料作为建筑围护，开发和应用高效的保温绝热材料是保证建筑节能的有效措施。目前世界各发达国家，均对绝热材料的生产和应用十分重视，之所以建筑节能工作做得好，与他们重视和发展保温材料是分不开的。

2.1 绝热材料的性能

绝热，就是要最大限度地阻抗热流的传递，因此要求绝热材料必须具有大的热阻和小的导热系数。

从材料的组成上看，一般有机高分子的导热系数都小于无机材料；非金属的导热系数小于金属材料；气态物质的导热系数小于液态物质，液态物质小于固体。所以在条件允许的情况下，应尽量使用有机高分子材料或无定形的无机材料，这对于保温绝热是有利的。

从材料的结构上看，当材料的表观密度降低、孔隙率增大，材料内部的孔隙为大量封闭的微小孔时，材料的导热系数是比较小的。对于泡沫塑料制品，要满足保温绝热材料的要求其最佳的表观密度为16~40kg/m3。

由于孔隙的存在，材料在潮湿的环境下，不可避免地要吸水，而水的导热系数（0.5815W/m•K）比静止空气的导热系数（0.0233 W/m•K）要大很多，因此，当环境湿度增大时，材料的平衡含水率增大，材料的导热系数将会降低。所以作为保温绝热材料，材料自身的吸湿率要尽量低，如不可避免时，要对材料进行憎水处理或用防水材料包覆。

另外，保温绝热材料还必须能抵抗一定的冲击荷载，具有与使用环境相一致的机械强度。其粘结性能要好，还得有小的收缩率及与环境相适应的耐久性。

2.2 常用的保温绝热材料

能满足上述性能要求而用于建筑外保温的节能材料主要有：聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS及XPS）、岩（矿）棉板、玻璃棉毡以及超轻的聚苯颗粒保温料浆等。以上各种材料所具有一个共同的特点就是在材料内部都有大量的封闭孔，它们的表观密度都较小，这也是作为保温隔热材料所必备的。它们的性能对比见表1。

岩（矿）棉和玻璃棉有时统称为矿物棉，它们都属于无机材料。岩棉不燃烧，价格较低，在满足保温隔热性能的同时还能够具有一定的隔声效果。但岩棉的质量优劣相差很大，保温性能好的密度低，其抗拉强度也低，耐久性比较差。

玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处，但其手感好于岩棉，可改善工人的劳动条件。但它的价格较岩棉为高。

聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主要原料，经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小，导热系数小，吸水率低，隔音性能好、机械强度高，而且尺寸精度高，结构均匀。因此在外墙保温中其占有率很高。

硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常优越的绝热性能，它的导热系数之低（0.025 W/(m2•K)）是其他材料所无法与之相比的。

同时其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水汽性能，由于不需要额外的绝缘防潮，简化了施工程序，降低工程造价。但因其价格较高、而且易燃，这就限制了它的使用。

聚苯颗粒保温料浆是由聚苯颗粒和保温胶粉料分别按配比包装组成。

常用保温绝热材料的主要性能

材料名称 表观密度（kg/m3） 最高使用温度（℃） 抗压强度（MPa） 导热系数[W/(m•K)] 吸水率（%）

岩棉保温板 80~150, -268~350 ,— ,0.047~0.052, —

玻璃棉毡 40~60, -120~400 ,— ,≤0.035, —

聚苯乙烯泡沫塑料板 16~30, -80~75 ,0.12~0.18, 0.033~0.044, ＜0.1

聚苯颗粒保温料浆 ≤220 ,-50~75, ≥0.01, ＜0.07

料采用预混干拌技术在工厂将水泥与高分子材料、引气剂等各种添加剂混均后包装，使用时按配比加水在搅拌机中搅拌成浆体后再加入聚苯颗粒，充分搅拌后形成塑性良好的膏状体，将其抹于墙体干燥后便形成保温性能优良的隔热层。此种材料施工方便，保温性能良好。其中聚苯颗粒可以采用工业品，也可以采用废旧聚苯保温板经机械破碎后的颗粒，这对于防制白色污染、保护环境十分有益的。但此种保温材料吸水率较其他材料为高，使用时必须加做抗裂防水层。抗裂防水保护层材料由抗裂水泥砂浆复合玻纤网组成，可长期有效控制防护层裂缝的产生。

3 结语

篇6

关键词: 屋面卷材；防水；材料；施工；质量

Abstract: the roof waterproof housing construction project is one of the most important engineering, engineering quality stand or fall to the service life of the relationship between the building, also have a direct effect on people's production activities and the normal life. In recent years, the development of China's construction materials, coil in the new waterproof material of increasingly occupy an important position, therefore, the construction of the roof waterproof technology, to improve construction engineering quality is of great significance.

Keywords: roofing coil; Waterproof; Materials; The construction; quality

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

防水卷材是指在工厂采用特定的生产工艺制成的可卷曲的片状防水材料,用特制的纸胎或其他纤维胎及织物、浸透石油沥青、煤沥青及高聚合物改性沥青制成的或以合成高分子材料为基料加入助剂及填充材料经过多种工艺加工而成的长条形状,整卷供应并起防水作用的产品,就称为防水材料。

卷材防水材料的施工方法可分为三大类。一类为热施工法;另一类为冷施工法；再一类是冷自粘法。前者包括传统的热玛脂粘贴法、热熔法、热风焊接法。后者包括冷粘贴法、自粘法、机械固定法等。

1 、防水材料必须具备的性能

①耐水性:在水的作用和被水浸润后具有其性能基本不变,在水的压力下具有不透水性。

②温度稳定性:在高温下不流淌、不起泡、不滑动;在低温下不脆裂的性能,也可以认为是一定温度变化下保持原有性能的能力。

③机械强度、延伸性和抗断裂性:在承受建筑结构允许范围内荷载应力和变形条件下不断裂的性能。

④柔韧性:对于防水材料特别要求具有低温柔性,保证易于施工、不脆裂。

⑤大气稳定性:在阳光、热、氧气及其他化学侵蚀介质、微生物、侵蚀介质等因素的长朗综合作用下抵抗老化、抵抗侵蚀的能力。

2 、屋面防水施工的基本要求

2.1、严格基层的密封性 所有防水层的基层都存在着很多可渗水的毛细孔、洞、裂缝,同时在使用过程中还有新裂缝产生和变大。因此要求防水层能堵塞毛细孔、洞和细裂缝,与基面粘结要牢固,杜绝水在防水层底面窜流,同时还应适应基层新裂缝产生和动态变化。

2.2、满足温度适应性 防水层的工作环境温度与建筑物地区有关,防水层所处工作环境最低温度对选择防水材料低温柔性相适应起到决定作用,防水材料在低温时还应具有一定的变形能力,一定的延伸率和韧性,否则防水层就会受到破坏。

2.3、 满足耐久性要求防水材料耐久性是防水层质量最主要性能,没有耐久性就没有使用价值,在很短时间内就会失效,要修理或返修重作。所以在满足耐用年限内防水层的材料经组合要能抵御自然因素的老化和损害,满足人们正常使用功能的要求。

3、 屋面卷材防水施工前要做好以下几点工作

3.1、 技术准备工作 屋面工程施工前,施工单位应组织技术管理人员会审屋面工程图纸,掌握施工图中的细部构造及有关技术要求并根据工程的实际情况编制屋面工程的施工方案或技术措施。这样避免施工后留下缺陷,造成返工,同时工程依据施工组织有计划地展开施工,防止工作遗漏、错乱、颠倒影响工程质量。

3.2、 施工人员及施工程序 屋面工程的防水必须由防水专业队伍或防水工施工,建设单位或监理公司应认真地检查施工人员的上岗证。施工中施工单位应按施工工序、层次进行质量的自检、自查、自纠并且做好施工记录,监理单位做好每步工序的验收工作,验收合格后方可进行下道工序、层次的作业。

3.3、 防水材料的质量 屋面工程所采用的防水材料应有材料质量证明文件,并经指定质量检测部门认证,确保其质量符合《屋面工程技术规范》或国家有关标准的要求。防水材料进入施工现场后应附有出厂检验报告单及出厂合格证,并注明生产日期、批号、规格、名称。施工单位应按规定取样复检。

4、 屋面防水的施工要点

4.1、 施工的环境要求 为了保证施工操作以及卷材铺贴的质量,宜在+5~+35℃气温下施工。高聚物改性沥青以及高分子防水卷材不宜在负温以下施工,热熔法铺贴卷材可以在-100℃以上的气温条件下施工,这种卷材耐低温,在负温下不易被冻坏。雨、雪、霜、雾,或大气湿度过大,以及大风天气均不宜露天作业,否则应采取相应的技术措施。

4.2、 屋面排水坡度的要求 平屋面的排水坡度为2%~3%,当坡度小于等于2%时,宜选用材料找坡。当坡度大于3%时,宜选用结构找坡。天沟、檐沟的纵向坡度不应小于1%,沟底落差不得超过200mm。水落口周围直径500mm范围内坡度不应小于5%。

4.3、 对屋面基层空隙、裂缝的处理 基层是预制混凝土板的,当板与板之间的缝隙宽度小于20mm时,采用细石混凝土灌缝。当板与板之间的缝隙宽度大于40mm时,板缝内应按设计要求配置的钢筋,浇筑完板缝混凝土后,应及时覆盖并浇水养护7天,确保板间的粘贴强度。基层是现浇钢筋混凝土时,当板内存在有裂缝,应先用凿子把裂缝凿成15～20mm宽,深倒八字形的槽沟,填满裂缝后用滚筒压平即可。若基层表面及卷材内表面均没有水印,就可视为含水率达到要求。

4.4、 屋面找平层的要求 铺贴卷材的找平层应坚实,不得有突出的尖角和凹坑或表面起砂现象,当用2m长的直尺检查时,直尺与找平层表面的空隙不应超过5mm,空隙只允许平缓变化,且每米长度内不得超过一处。找平层相邻表面构成的转角处,应做成圆弧或钝角。当基层为整体混凝土时,采用水泥砂浆找平层。找平层还要设分格缝,并嵌填密封材料,分格缝应留设在板端缝处，纵横缝的最大间距：水泥砂浆或细石混凝土找平层，不宜大于6m；沥青砂浆找平层，不宜大于4m。这样可避免或减少找平层开裂,以至于当结构变形或温差变形时,防水层不会形成裂缝,导致造成渗漏。

4.5、 基层处理剂 常用的基层处理剂有冷底子油及与各种高聚物改性沥青卷材和合成高分子卷材配套的底胶,选用时应与卷材的材质相容,以免卷材受到腐蚀或不相容粘结不良脱离。

4.6、 卷材的铺贴

①卷材的铺贴方向:卷材的铺设方向应根据屋面坡度和屋面是否有振动来确定。当屋面坡度小于3%时,卷材宜平行于屋脊铺贴;屋面坡度在3%~15%时,卷材可平行或垂直于屋脊铺贴;屋面坡度大于15%或受震动时,沥青卷材应垂直于屋脊铺贴。高聚物改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材可平行或垂直屋脊铺贴。

②贴卷材的顺序:防水层施工时,应先做好节点、附加层和屋面排水比较集中部位(屋面与水落口连接处、檐口、天沟、檐沟、屋面转角处、板端缝等)的处理,然后由屋面最低标高处向上施工。铺贴天沟、檐沟卷材时,宜顺天沟、檐口方向,减少搭接。铺贴多跨和有高低跨的屋面时,应按先高后低、先远后近的顺序进行。

③卷材搭接方法及宽度:铺贴卷材采用搭接法,上下层及相邻两幅卷材的搭接接缝应错开。平行于屋脊的搭接缝应顺水流方向搭接,在天沟与屋面的连接处应采用交叉接法搭接。在搭接处应采取防止卷材下滑的措施。搭接缝宜留在屋面或天沟侧面，不宜留在沟底。

4.7、 防水卷材细部做法 泛水与屋面相交处基层应做成钝角或圆弧,防水层向垂直面的上卷高度不宜小于250mm,常为300mm;卷材的收口应严实,以防收口处渗水,卷材防水檐口分为自由落水、外挑檐,女儿墙内天沟几种形式。 4.8、 对屋面防水卷材保护 防水卷材铺贴完成之后,必须做好保护,以免影响防水效果。在防水层面上铺膨胀珍珠岩隔热块,再在其上面加设一层3cm厚水泥砂浆保护层,该层内布钢丝网,保护层设分格缝,缝内用密封材料填充,更好地保护防水层。

5、 注意事项

为了阻断来自室内的水蒸气影响,引起屋面防水层出现起鼓现象,一般构造上常采取在屋面的保温层内设置排气道和其上做隔汽层(如油纸一道、或一毡两油,或一布两胶等),阻断水蒸气向上渗透。排气道间距宜为6m纵横设置,不得堵塞,并同与大气连通的排气孔相连,排水屋面防水层施工前,应检查排气道是否被堵塞,并加以清扫、疏通。 6、结语 做好屋面卷材防水层并不是一件很困难的事情,只要我们按照屋面卷材防水工序施工,层层落实,严格把关,认真按规范做好每步工作,就可以杜绝施工造成的屋面漏水。

参考文献:

1、杨嗣信、胡世德…高层建筑施工手册.中国建筑工业出版社,2001.6

2、屋面工程技术规范 GB 50345-2004中国建筑工业出版社2004

篇7

关键词： 建筑材料 建筑节能

建筑节能是执行国家环境保护和节约能源政策的主要内容，是贯彻国民经济可持续发展的重要组成部分。国家建设部在1995年颁布了《城市建筑节能实施细则》等文件，把《民用建筑节能设计标准〈采暖居住建筑部分〉》JGJ26-95列为强制性标准，同时建设部又于2000年10月1日了第76号令《民用建筑节能管理规定》，对不符合节能标准的项目，不得批准建设。

在这样一系列的节能政策、法规、标准和强制性条文的指导下，我国住宅建设的节能工作不断深入，节能标准不断提高，引进开发了许多新型的节能技术和材料，在住宅建筑中大力推广使用。但我国目前的建筑节能水平，还远低于发达国家，我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3倍~5倍。北方寒冷地区的建筑采暖能耗已占当地全社会能耗的20%以上，且绝大部分都是采用火力发电和燃煤锅炉，同时给环境带来严重的污染。所以建筑节能还是本世纪我国建筑业的一个重要的课题。

在建筑中，外围护结构的热损耗较大，外围护结构中墙体又占了很大份额。所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个最重要的环节，发展外墙保温技术及节能材料则是建筑节能的主要实现方式。

1 外墙保温技术

节能保温墙体施工技术主要分为外墙内保温和外墙外保温两大类。

1.1 内保温技术及其特点

外墙内保温施工，是在外墙结构的内部加做保温层。内保温施工速度快，操作方便灵活，可以保证施工进度。内保温应用时间较长，技术成熟，施工技术及检验标准是比较完善的。在2001年外墙保温施工中约有90%以上的工程应用内保温技术。

被大面积推广的内保温技术有：增强石膏复合聚苯保温板、聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、内墙贴聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入网格布的做法。

但内保温会多占用使用面积，“热桥”问题不易解决，容易引起开裂，还会影响施工速度，影响居民的二次装修，且内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。内保温在技术上的不合理性，决定了其必然要被外保温所替代。

1.2 外保温技术及其特点

外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。外保温与内保温相比，技术合理，有其明显的优越性，使用同样规格、同样尺寸和性能的保温材料，外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建的结构工程，也适用于旧楼改造，适用于范围广，技术含量高；外保温包在主体结构的外侧，能够保护主体结构，延长建筑物的寿命；有效减少了建筑结构的热桥，增加建筑的有效空间；同时消除了冷凝，提高了居住的舒适度。

目前比较成熟的外墙保温技术主要有以下几种。

1.2.1外挂式外保温

外挂的保温材料有岩（矿）棉、玻璃棉

毡、聚苯乙烯泡沫板（简称聚苯板，EPS、XPS）、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等。其中聚苯板因具有优良的物理性能和廉价的成本，已经在全世界范围内的外墙保温外挂技术中被广泛应用。

该外挂技术是采用粘接砂浆或者是专用的固定件将保温材料贴、挂在外墙上，然后抹抗裂砂浆，压入玻璃纤维网格布形成保护层，最后加做装饰面。

还有一种做法是用专用的固定件将不易吸水的各种保温板固定在外墙上，然后将铝板、天然石材、彩色玻璃等外挂在预先制作的龙骨上，直接形成装饰面。由贝聿铭先生设计的中国银行总行办公楼的外保温就是采用的这种设计。

这种外挂式的外保温安装费时，施工难度大，且施工占用主导工期，待主体验收完后才可以进行施工。在进行高层施工时，施工人员的安全不易得到保障。

1.2.2聚苯板与墙体一次浇注成型

该技术是在混凝土框—剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内，在即将浇注的墙体外侧，然后浇注混凝土，混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体。该技术解决了外挂式外保温的主要问题，其优势是很明显的。由于外墙主体与保温层一次成活，工效提高，工期大大缩短，且施工人员的安全性得到了保证。而且在冬季施工时，聚苯板起保温的作用，可减少外围围护保温措施。但在浇注混凝土时要注意均匀、连续浇注，否则由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形和错茬，影响后序施工。

其中内置的聚苯板可以是双面钢丝网的，也可以是单面钢丝网的。双面钢丝网聚苯板与混凝土的连接，主要是依靠内侧钢丝网架与墙体外侧配筋相绑扎及混凝土与聚苯板的粘接力，其结合性能良好，具有较高的安全度。单面钢丝网聚苯板与混凝土的连接，主要依靠混凝土与聚苯板的粘接力以及斜插钢筋、L型钢等与混凝土墙体的锚固力，结合性能也较好。与双钢丝网相比较，单面钢丝网技术因取消了内侧钢丝网和安装保温板前的板外侧抹灰，节省了工时和材料。

其造价可降低10%左右。

但此两种做法都采用了钢丝网架，造价较高，且钢材是热的良导体，直接传热，会降低墙体的保温效果。

我们对于混凝土与无网架聚苯板一次成型复合墙体进行了试验研究。试验结果表明，在混凝土中水泥浆量合适的条件下，直接利用混凝土作为粘接剂来粘贴聚苯板，是完全可能的。当我们对聚苯板的背面进行处理之后，其与混凝土的粘接力进一步提高（其平均粘接强度可以达到0.07Mpa，而且破坏均发生在聚苯板内）。此技术取消了钢丝网架，其保温性能提高，而且板的成本再次降低。在经过对其长期耐久性论证之后，工程中可以推广使用。

1.2.3聚苯颗粒保温料浆外墙保温

将废弃的聚苯乙烯塑料（简称为EPS）加工破碎成为0.5~4mm的颗粒，作为轻集料来配制保温砂浆。该技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护面层（或是面层防渗抗裂二合一砂浆层）。其中ZL胶粉聚苯颗粒保温材料及技术在1998年就被建设部列为国家级工法。这种工法是目前被广泛认可的外墙保温技术。

该施工技术简便，可以减少劳动强度，提高工作效率；不受结构质量差异的影响，对有缺陷的墙体施工时墙面不需修补找平，直接用保温料浆找补即可，避免了别的保温施工技术因找平抹灰过厚而脱落的现象。同时该技术解决了外墙保温工程中因使用条件恶劣造成界面层易脱粘空鼓、面层易开裂等问题，从而实现外墙外保温技术的重要突破。与别的外保温相比较，在达到同样保温效果的情况下，其成本较低，可降低房屋建筑造价。例如与聚苯板外保温相比较，每平方米可降低25元左右。在天津云琅新居高层外墙保温工程中采用的就是此种技术。

此外，节能保温墙体技术中还有将墙体做成夹层，把珍珠岩、木屑、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料（也可以现场发泡）等填入夹层中，形成保温层。

2 外墙保温节能材料

节能材料属于保温绝热材料。绝热材料是指用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流传递的材料或者材料复合体，既包括保温材料，也包括保冷材料。绝热材料的意义，一方面是为了满足建筑空间或热工设备的热环境，另一方面是为了节约能源。随着世界范围内能源的日趋紧张，绝热材料在节能方面的意义日显突出。仅就一般的居民采暖的空调而言，通过使用绝热围护材料，可在现有的基础上节能50% ~80%。据日本的节能实践证明，每使用1吨绝热材料，可节约标准煤3吨/年，其节能效益是材料生产成本的10倍。因此，有些国家将绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的第五大“能源”。

外墙保温主要是靠保温绝热材料作为建筑围护，开发和应用高效的保温绝热材料是保证建筑节能的有效措施。目前世界各发达国家，均对绝热材料的生产和应用十分重视，之所以建筑节能工作做得好，与他们重视和发展保温材料是分不开的。

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2.1 绝热材料的性能

绝热，就是要最大限度地阻抗热流的传递，因此要求绝热材料必须具有大的热阻和小的导热系数。

从材料的组成上看，一般有机高分子的导热系数都小于无机材料；非金属的导热系数小于金属材料；气态物质的导热系数小于液态物质，液态物质小于固体。所以在条件允许的情况下，应尽量使用有机高分子材料或无定形的无机材料，这对于保温绝热是有利的。

从材料的结构上看，当材料的表观密度降低、孔隙率增大，材料内部的孔隙为大量封闭的微小孔时，材料的导热系数是比较小的。对于泡沫塑料制品，要满足保温绝热材料的要求其最佳的表观密度为16~40kg/m3。

由于孔隙的存在，材料在潮湿的环境下，不可避免地要吸水，而水的导热系数（0.5815W/m·K）比静止空气的导热系数（0.0233 W/m·K）要大很多，因此，当环境湿度增大时，材料的平衡含水率增大，材料的导热系数将会降低。所以作为保温绝热材料，材料自身的吸湿率要尽量低，如不可避免时，要对材料进行憎水处理或用防水材料包覆。

另外，保温绝热材料还必须能抵抗一定的冲击荷载，具有与使用环境相一致的机械强度。其粘结性能要好，还得有小的收缩率及与环境相适应的耐久性。

2.2 常用的保温绝热材料

能满足上述性能要求而用于建筑外保温的节能材料主要有：聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS及XPS）、岩（矿）棉板、玻璃棉毡以及超轻的聚苯颗粒保温料浆等。以上各种材料所具有一个共同的特点就是在材料内部都有大量的封闭孔，它们的表观密度都较小，这也是作为保温隔热材料所必备的。它们的性能对比见表1。

岩（矿）棉和玻璃棉有时统称为矿物棉，它们都属于无机材料。岩棉不燃烧，价格较低，在满足保温隔热性能的同时还能够具有一定的隔声效果。但岩棉的质量优劣相差很大，保温性能好的密度低，其抗拉强度也低，耐久性比较差。

玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处，但其手感好于岩棉，可改善工人的劳动条件。但它的价格较岩棉为高。

聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主要原料，经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小，导热系数小，吸水率低，隔音性能好、机械强度高，而且尺寸精度高，结构均匀。因此在外墙保温中其占有率很高。

硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常优越的绝热性能，它的导热系数之低（0.025 W/(m2·K)）是其他材料所无法与之相比的。

同时其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水汽性能，由于不需要额外的绝缘防潮，简化了施工程序，降低工程造价。但因其价格较高、而且易燃，这就限制了它的使用。

聚苯颗粒保温料浆是由聚苯颗粒和保温胶粉料分别按配比包装组成。

常用保温绝热材料的主要性能

材料名称 表观密度（kg/m3） 最高使用温度（℃） 抗压强度（MPa） 导热系数[W/(m·K)] 吸水率（%）

岩棉保温板 80~150， -268~350 ，— ，0.047~0.052， —

玻璃棉毡 40~60， -120~400 ，— ，≤0.035， —

聚苯乙烯泡沫塑料板 16~30， -80~75 ，0.12~0.18， 0.033~0.044， ＜0.1

聚苯颗粒保温料浆 ≤220 ，-50~75， ≥0.01， ＜0.07

料采用预混干拌技术在工厂将水泥与高分子材料、引气剂等各种添加剂混均后包装，使用时按配比加水在搅拌机中搅拌成浆体后再加入聚苯颗粒，充分搅拌后形成塑性良好的膏状体，将其抹于墙体干燥后便形成保温性能优良的隔热层。此种材料施工方便，保温性能良好。其中聚苯颗粒可以采用工业品，也可以采用废旧聚苯保温板经机械破碎后的颗粒，这对于防制白色污染、保护环境十分有益的。但此种保温材料吸水率较其他材料为高，使用时必须加做抗裂防水层。抗裂防水保护层材料由抗裂水泥砂浆复合玻纤网组成，可长期有效控制防护层裂缝的产生。

3 结语

目前我国外墙保温技术发展很快，是节能工作的重点。外墙保温技术的发展与节能材料的革新是密不可分的，建筑节能必须以发展新型节能材料为前提，必须有足够的保温绝热材料做基础。节能材料的发展又必须与外墙保温技术相结合，才能真正发挥其作用。正是由于节能材料的不断革新，外墙保温技术的优越性才日益受到人们重视。所以在大力推广外墙保温技术的同时，要加强新型节能材料的开发和利用，从而真正地实现建筑节能。

参考文献

1. 胡小媛，许琳. 我国建筑绝热材料的应用现状及其前景. 保温材料与节能技术，2002，（6）：2~4

2. 刘洪涛等. 几种常见的外墙保温形式及材料. 建筑技术与应用，2001，（1）：39~40

3. 郭莹. 外墙内、外保温技术在建筑节能住宅中的作用. 建筑技术开发，2002，（2）：46~48

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关键词 光触媒 传感器 空气清新 发生器

中图分类号：R187 文献标识码：A

0引言

随着中国私家车数量的猛增，车内污染日益严重地影响了人们的健康。据调查统计，汽车、摩托车尾气及工业废气都会向空气中排放一氧化碳、氮氧化物等有害气体，严重影响空气环境。而全球多项研究表明，在拥挤的城市街道上，车内污染物浓度水平比城市环境空气污染水平高出10倍，即使关上车窗，关掉通风，人们还是长时间受到高浓度尾气污染物的侵害。这些车内污染物有的可能致癌，有的则可能会对神经系统、免疫系统、内分泌系统以及生殖系统产生影响。

1国内外同类研究工作现状

目前，车内环境的改善措施主要有：喷晒空气清新剂、活性碳吸附过滤、臭氧消毒和增加空气负离子含量等手段。其中，喷晒空气清新剂只能对污染欲盖弥彰，不足采用；而加装活性碳吸附过滤功能会因为时间的推延逐渐失去效力：臭氧消毒的方法则因其明显的副作用也不足取：此外，增加空气中负离子含量的方式虽然有益于人体的健康，却无法消除空气中原有的污染物质。可见，这些手段大多是治标不治本。

相比之下，光触媒高新技术更具有解决车内污染问题的彻底性。光触媒催化反应生成的氢氧自由基能对有机物质和有害气体进行氧化-还原反应，将其转化为无害的水和二氧化碳，从而达到净化空气环境的效果，能从根本上解决车内空气的污染，不仅效果显著，而且对人体绝对安全，因此被美国环保局誉为当前国际上治理室内环境污染的最理想材料。这种技术已经通过权威机构ISO国际质量认证体系的认证，鉴于其功效显著已在各行业都得到重视和应用。

2总体方案

由于车内空间有限，供电为12V电瓶提供。因此，样机的研究朝着具有小型化、集成化、 智能化的多参数设置、数据采集与控制功能进行。系统主要采用盛群HT64R24-AD单片机和CA12864K内建中文字库液晶显示模块。系统通过温度、湿度传感器的采集、信号预处理电路对车内环境进行温度、湿度等参数显示。系统可以按照定时、立即、分时对车内环境进行杀毒、清新、加湿功能。

对硬件系统的要求：

（1）结构要尽量轻便，而且要有良好的稳定性、抗干扰性和抗震性。

（2）单片机的硬件配置应满足软件系统的要求。

（3）要有良好的性能价格比，在满足基本要求的前提下，尽量选择便宜、经济的元器件，以便降低整个样机的成本，便于推广应用。

3硬件设计部分

3.1 HT64R24的选择

HT64R24是8位高性能、高效益的 RISC 结构单片机，用于直接处理模拟信号，该单片机直接连接传感器，包含一个集成的多通道模数转换器，以及一个或多个脉冲宽度调制输出。同时也增强了单片机的其它内部特性，如暂停、唤醒功能、振荡器选择和可编程分频器等，增加了单片机的使用灵活度，而这些特性也同时保证实际应用时只需要最少的外部器件，进而降低了整个样机的成本。有了集成的 A/D 和 PWM 功能的优势，再加上低功耗、高性能、灵活控制的输入/输出和低成本等特性，此单片机广泛地被应用在传感器信号处理、马达驱动、工业控制、消费性产品和子系统控制器等场合。该单片机具有所有的单片机相同的特性，主要的不同在于 I/O 引脚数目，RAM 和 ROM 的容量，定时器数目和大小，A/D 通道和 PWM 输出等方面。

3.2 CA12864K内建中文字库液晶显示模块的选择

样机选用CA12864K内建中文字库液晶显示模块，用中文提示操作，同时显示每一项功能，使其显示更加人性化，其主要性能：

（1）128*64点阵图型液晶模块；

（2）内建国标二级汉字字库；

（3）视域尺寸：70.7*38.8mm；

（4）工作电压：5V；

（5）背光源：CCFL、LED、EL；

（6）可选黄绿膜、灰膜、蓝膜；

（7）串、并口自由转换。

3.3主要传感器的选择

3.3.1 HR202电阻型湿度传感器

HR202湿敏电阻是采用有机高分子材料的一种新型的湿度敏感元件，感湿范围宽，长期使用性能稳定，可以应用于仓储、车厢、居室内空气质量控制、楼宇自控、医疗、工业控制系统及科研领域等广泛的应用。

3.3.2温度传感器的选择

NTC热敏电阻是一种对温度反应较敏感，电阻值会随温度的升高而变小的非线性电阻器。其电阻率和材料常数（B值）随材料成分比例、烧结温度、烧结气氛和结构状不同而变化，这种具有负温度系数特征的热敏电阻具有灵敏度高、稳定性好、响应快、寿命长、成本低等优点，广泛用于需要定点测温的自动控制电路。

4结论

（1）本研究完成了基于光触媒、臭氧发生器、加湿器以及紫外线的空气清新消毒器的研究过程。样机的研究朝着具有小型化、集成化、 智能化的多参数设置、数据采集与控制功能进行。

（2）系统采用盛群HT64R24单片机来控制臭氧发生器、加湿器的工作。以及采用CA12864内建中文字库液晶显示模块，通过温度、湿度传感器的采集、信号预处理电路和单片机技术对车内环境进行温度、湿度等参数显示。

（3）系统实现了按照定时、立即、分时对环境进行杀毒、清新、加湿组合功能。整个功能选择以及其它操作具有人性化特性。

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关键词：煤矿安全；瓦斯抽采；装备

0引言

由于中国煤层地质赋存条件的复杂性，煤矿灾害事故频频发生。对此，党和政府十分重视，我国煤矿安全装备也得到了进一步发展，煤炭工业安全生产状况进一步改善。几十年来，各种安全装备不断推陈出新，在煤矿的安全生产中发挥了重要作用。

1瓦斯抽采装备

我国的瓦斯抽采装备随煤炭开采强度的增长而加强，抽采瓦斯规模扩大及科技水平发展而不断完善，由原来非专用、单一型号的，逐步发展成为专用的、系列的、具有现代科技水平的抽采瓦斯装备。目前已有几十家专业厂家生产抽采钻机和抽采泵，为方便中小型煤矿使用，还开发了系列的井下移动式瓦斯抽采泵。目前我国煤矿普遍采用聚氨酯作为封孔材料，该新型材料具有密封性好、硬化快、质量轻、膨胀性强的优点。瓦斯抽采管路的管材也向多样化发展，除传统的铁管及钢管外，又研制了玻璃钢管、双抗塑料管、PVC管及其它高分子材料制成的多种瓦斯抽采专用管，新型抽采管路具有重量轻、耐腐蚀、运输方便、安装费用低等优点。快速管道接头的研制，也使管路连接更加方便快捷。抽采系统的监控装置是近几年发展比较快的一项技术，它由人工操作的简易监控及计量设备快速发展为自动监控的瓦斯抽采系统装置。随着现代高新技术的发展，瓦斯抽采监控技术正向自动化、智能化、网络化方面发展。

2自救器

自救器是煤矿井下发生灾害时，为了防止有毒有害气体对人体的侵害，供个人佩戴逃生的呼吸保护器具，是我国煤矿井下人员配备的主要防护用具。我国研发的自救器分为过滤式和隔离式两大类型,是我国煤矿井下工人配备的主要防护设备之一。当矿井发生灾害时，矿工佩戴自救器，能有效防止有毒、有害气体侵害人体。20世纪80年代和90年代,我国研制了ZAL40、ZAL60、ZAL90型过滤式自救器。但由于过滤式自救器对使用环境的O2、CO、CO2浓度有严格要求，在应用中有很大的局限性。随着化学氧自救器技术的完善和成熟，过滤式自救器将被取而代之。90年代以来，采用先进技术使得化学氧自救器有了新发展。首先，研制成功了片状超氧化钾生氧剂，提高了生氧剂的强度，解决了产生粉尘引起着火的问题；其次，积极采用先进技术和国际先进标准进行设计、加工、改造和检验，开发快速生氧药层用于初期生氧代替氧烛。1998年采用欧共体标准，研制了OSR30C化学氧自救器和微机监控的仿人呼吸检验装置、AJH型化学氧自救器、AJH30B化学氧自救器。新型OSR30C自救器在德国DREGER公司检验表明，我国化学氧自救器的主要性能指标已经达到国际先进水平。

3监测监控系统

我国安全监测监控技术应用较晚，先后研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ10、KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92等煤矿安全监控系统。随着电子技术、计算机软硬件技术的迅猛发展和企业自身发展的需要。国内各主要科研单位和生产厂家又相继推出了KJ90、KJ95、KJ101、KJF2000、KJ4/KJ2000和KJG2000等监控系统。以及MSNM、WEBGIS等煤矿安全综合化和数字化网络监测管理系统。同时，在“先抽后采、监测监控、以风定产”十二字方针和《煤矿安全规程》等文件中，规定我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。因此，大大小小的系统生产厂家不断出现。在国家尚没有统一技术标准的情况下，各自制定自己的通讯传输协议和接口、子系统标准，致使各生产厂家间的设备不能互联互通，信息不能共享，严重影响了系统作用的发挥．同时也阻碍了煤炭生产企业的技术进步和新技术的推广。

4灾区气体检测装备

瓦斯爆炸等灾害事故发生后，灾区大气成分发生很大变化，产生大量有毒有害气体和爆炸性气体，封闭或启封火区时，作业现场的大气成分也会突变。因此，救灾时对灾区气体成分的变化进行实时检测十分重要。我国研制了煤矿气体爆炸性测定仪，通过对特定可燃性气体及氧气浓度的测定，确定其在气体爆炸三角形中的坐标，以判定灾区气体的爆炸危险性。以便制定安全救灾措施。已研制出固定型和携带型2种，固定型用于实验室或装在矿山救险化验车上，携带型可携带到井下使用。近年又研制出小巧，轻便的瓦斯(煤尘)二次爆炸预警仪，它可以连续测定CH4、CO、O2和温度4种常数。对监测数据进行分析处理，显示出爆炸三角形参数的计算结果和图形，对爆炸危险性给出预报。这些预测技术和仪器的开发可以防止灾区再次发生瓦斯爆炸。对保障灾区救护队员的安全具有重要意义。

5隔抑爆技术

为了防止煤矿生产过程中发生瓦斯煤尘爆炸，也为了防止救灾时发生瓦斯煤尘爆炸事故的发生，从“六五”期间开始，我国就开展了被动式隔爆技术和自动抑爆技术的研究。被动式隔爆水槽棚和水袋棚技术已在全国煤矿推广应用，并多次防止了瓦斯爆炸事故的扩大。近年，在自动抑爆技术方面也取得了较大进展。在内藏高压氮气瓶的自动抑爆装置的基础上，经过试验的研究，已发展为实时产气式自动抑爆装置，取消了高压氮气瓶，减少了体积，实现了机载，使用灵活。针对小型矿井或无电源场所的需要，又开发了无电源自动抑爆装置，这些自动抑爆装置能自动识别爆炸火焰，计算火焰传播速度，以极短的滞后时间（6-20m/s）喷粉灭火，为生产或救灾场所提供了保护。

6结语

随着计算机和传感器技术的推广应用，新材料、新工艺的不断发展，煤矿安全装备将向着智能化的方向发展。高新技术是煤矿安全装备的发展趋势，技术创新是煤矿安全装备的生命。面对煤矿现代化、科学化生产的需要，煤矿安全装备将实现电子化、自动化成为有头脑(计算机控制)，有知觉(传感系统)，有血液(液压系统)，有心脏(驱动装置)，有骨骼(传动、支撑机构)的机电液一体化系统。随着科学技术水平的进步和国家对煤矿安全装备研发能力的投入的增大，煤矿安全装备的发展必将走上科学化的发展之路。

参考文献：

[1] 中国通用机械工业协会泵业分会. 中国泵业年鉴[M].北京：红旗出版社，2009.

[2] 管荣根,张瑞宏,顾玲.论我国矿山机械的创新与发展[J].矿山机械,2004, (9):22 - 231.