【摘 要】 本文主要針對我國絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料行業(yè)內(nèi)存在通過添加無機填料增重，制造偽劣產(chǎn)品的現(xiàn)象，分析了添加無機填料對聚苯乙烯泡沫塑料板導(dǎo)熱系數(shù)、壓縮強度以及熔結(jié)性的影響及危害性。

【關(guān)鍵詞】 聚苯乙烯 泡沫塑料 保溫材料 無機填料

隨著我國大力推行“節(jié)能減排”工作的深入，建筑外墻保溫的普及成為重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，并發(fā)揮了重要的作用。絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料（俗稱苯板、EPS板）作為重要的保溫隔熱材料，不僅具有優(yōu)良的絕熱性能、獨特的抗蒸汽滲透性、較高的抗壓強度、便捷的施工安裝及長久的使用壽命等諸多優(yōu)點，而且相比于其他塑料保溫材料（聚氨酯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料），EPS的生產(chǎn)工藝簡單、價格低廉，已被廣泛應(yīng)用到我國的節(jié)能建筑工程中[1]。目前我國EPS板的使用量已占到保溫材料總用量的70%以上，其質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系著我國整個建筑節(jié)能效果的好壞。

密度（容重）是EPS產(chǎn)品的重要技術(shù)指標(biāo)，它不僅決定了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，更決定了產(chǎn)品的壓縮強度、熔結(jié)性、導(dǎo)熱系數(shù)以及水蒸氣透過性等使用性能[2-3]。因此，建筑工地對于進場的EPS板更多關(guān)注的是容重是否達到規(guī)定的要求。國內(nèi)的一些生產(chǎn)企業(yè)正是抓住用戶的這一特點，通過在EPS板材成型過程中加入一些密度較大的廉價非原料固體無機物提高產(chǎn)品密度，以低密度產(chǎn)品冒充高密度產(chǎn)品，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本[4-5]。這樣的偽劣EPS產(chǎn)品大量應(yīng)用于建筑外墻保溫系統(tǒng)中，將極大地降低建筑墻體的保溫效率，縮短保溫系統(tǒng)的使用壽命，嚴(yán)重減緩我國推行建筑節(jié)能減排的步伐。

1 無機填料增重模塑聚苯乙烯泡沫塑料的生產(chǎn)

建筑用模塑聚苯乙烯泡沫塑料保溫板是由含有戊烷的可發(fā)性聚苯乙烯顆粒在干燥的飽和蒸汽作用下，通過蒸汽在EPS珠粒內(nèi)冷凝釋放出的熱量軟化EPS，并使EPS珠粒內(nèi)的發(fā)泡劑膨脹，進而使EPS珠粒膨脹，經(jīng)加壓模塑成型的多孔泡沫材料，生產(chǎn)過程中可通過控制蒸汽流量對發(fā)泡產(chǎn)品密度進行控制。由于EPS板的原料簡單，生產(chǎn)設(shè)備投資低，工藝技術(shù)簡單、成熟、易于控制，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)較多，產(chǎn)品一直相對過剩。為追求利益，一些企業(yè)想盡各種方法，在EPS板材成型過程中噴灑一些密度較大的廉價非原料固體無機填料于打板機內(nèi)，在蒸汽作用下聚苯乙烯顆粒軟化并膨脹發(fā)泡，而無機填料則分散于發(fā)泡的聚苯乙烯珠粒之間，最終經(jīng)加壓模塑、冷卻成型。由于無機填料主要存在于聚苯乙烯發(fā)泡珠粒與珠粒之間，因此摻適量填料的聚苯乙烯泡沫塑料外觀與普通高密度絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料基本相同，用戶很難通過外觀分辨其真假（見圖1）。

圖1 含有石英砂的聚苯乙烯泡沫塑料與普通聚苯乙烯泡沫塑料照片

據(jù)調(diào)查，目前國內(nèi)用于絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料增重的非原料物質(zhì)主要有硫酸鎂、碳酸鈣以及石英砂等無機物，其中添加廉價的石英砂最為常見（如圖2）。石英砂的物理性質(zhì)穩(wěn)定，其化學(xué)成分主要為SiO2，此外還含有少量Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、NaO等無機物，其物理性質(zhì)見表1。由石英砂物理性質(zhì)可見，石英砂呈乳白色或無色半透明狀，摻入聚苯乙烯泡沫塑料中后用肉眼很難分辨。而且由于石英砂的密度遠高于聚苯乙烯泡沫材料（<30kg/m3），填入少量石英砂即可達到提高聚苯乙烯泡沫塑料密度的目的。

圖2 存在于聚苯乙烯泡沫珠粒間的石英砂

表1 石英砂的化學(xué)成分及物理性質(zhì)

2 無機填料對模塑聚苯乙烯泡沫塑料性能的影響及危害

我國現(xiàn)行國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB/T10801.1-2002《絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》中對建筑絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料的分類及性能要求主要依據(jù)其表觀密度進行劃分及規(guī)定的（如表2所示）[6]。為保證建筑的保溫節(jié)能效果，我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG149-2003《膨脹聚苯板薄抹灰外墻保溫系統(tǒng)》要求EPS保溫板的表觀密度值范圍應(yīng)在（18～22）kg/m3，但在工地抽檢的結(jié)果大部分是在14kg/m3左右[7]。原因是施工單位或廠家偷工減料。而一些不法廠家為了規(guī)避檢測風(fēng)險，通過添加無機填料增重EPS板，使其表觀密度達到標(biāo)準(zhǔn)要求，但其真實的表觀密度遠不能滿足要求。這使得無機填料增重EPS板的導(dǎo)熱系數(shù)、壓縮強度、熔結(jié)性等各項性能指標(biāo)也不能滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 EPS的物理機械性能指標(biāo)

注：1）斷裂彎曲負(fù)荷或彎曲變形有一項能符合指標(biāo)要求即為合格；

2）普通型聚苯乙烯泡沫塑料板材不要求。

2.1表觀密度及導(dǎo)熱系數(shù)的影響

表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。對于具有多孔結(jié)構(gòu)的聚苯乙烯泡沫塑料，其表觀密度對其自身性能影響較大。由表2可見，對于普通EPS板，隨表觀密度的增加，其導(dǎo)熱系數(shù)下降，材料的保溫性能提高。因此，工程上通常根據(jù)建筑保溫性能的需求，選取相應(yīng)密度的EPS產(chǎn)品。而對于無機填料增重的EPS板，其表觀密度并不能反映其真實的密度，還主要取決于無機填料的含量多少。采用直接燃燒法對表觀密度為25.3kg/m3增重EPS中的無機填料含量進行測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其無機填料含量約為54.3%，換算至其真實的表觀密度僅為11.6kg/m3（見表3），還不能達到Ⅰ類EPS保溫板的表觀密度要求。相較于表觀密度相近的Ⅱ類普通EPS保溫板（表觀密度為23.8kg/m3），該無機填料增重的EPS保溫板的導(dǎo)熱系數(shù)明顯增大，保溫性能明顯不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。工程上如果選用這樣的EPS保溫板進行施工，不僅無法保證建筑物的保溫性能，施工成本上也將遭受巨大經(jīng)濟損失。

表3 無機填料增重EPS板與普通EPS板各項性能指標(biāo)

2.2壓縮強度的影響

發(fā)泡材料的壓縮強度反應(yīng)了該材料的抗壓性能，其大小不僅取決于材料本身物理性能，還取決于其泡孔結(jié)構(gòu)。密度較大的EPS保溫板發(fā)泡倍率較低，泡孔較小、泡壁較厚，通常具有較高的壓縮強度（見表2）。采用GB/T10801.1-2002標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法對表觀密度相當(dāng)?shù)臒o機填料增重的EPS板與普通EPS板的壓縮強度，其性能對比如表3所示?？梢姡M管無機填料增重EPS板表觀密度略高于普通EPS板，其壓縮強度僅為54kPa，遠低于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Ⅱ類產(chǎn)品的100kPa，甚至無法滿足Ⅰ類產(chǎn)品（60kPa）的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3斷裂彎曲負(fù)荷的影響

EPS保溫板的熔結(jié)性決定了發(fā)泡珠粒間界面粘結(jié)性的好壞，一定程度上反應(yīng)了該保溫板的抗拉強度。實際施工中，EPS保溫板主要是通過聚合物砂漿將EPS板固定于基層墻體上。如果EPS保溫板的熔結(jié)性較差，長期使用過程中，在外力作用下很容易發(fā)生發(fā)泡珠粒間界面破壞、剝離，而造成墻體保溫層脫落，導(dǎo)致危險發(fā)生。

對于無機填料增重的EPS板，無機填料主要存在于聚苯乙烯發(fā)泡珠粒與珠粒之間，這將嚴(yán)重影響發(fā)泡珠粒間的粘結(jié)性能。如表3所示，無機填料增重EPS板的斷裂彎曲負(fù)荷僅為15N，較表觀密度相當(dāng)?shù)钠胀‥PS板斷裂彎曲負(fù)荷（35N）明顯降低。斷裂彎曲試驗后樣品斷裂處截面的照片及放大照片如圖3所示。由圖3可見，普通EPS板的斷裂彎曲后，發(fā)泡珠粒明顯被破壞，且破壞處截面的泡孔明顯被破壞。而無機填料增重的EPS板的斷裂處發(fā)泡珠?；就旰茫茐奶幗孛娴呐菘锥鄶?shù)仍呈完好。這說明普通EPS板的斷裂彎曲破壞主要發(fā)生于泡體本身，而無機填料增重的EPS板的斷裂破壞則主要發(fā)生于發(fā)泡珠粒之間。這主要是由于無機填料與聚苯乙烯顆粒相容性較差，且主要介于珠粒與珠粒之間，導(dǎo)致蒸汽加熱過程中珠粒之間沒有得到有效粘接，使EPS板粘結(jié)性能明顯下降。

圖3 斷裂彎曲試驗后樣品斷裂處截面的照片

（a）普通EPS斷面；（b）普通EPS破壞的泡孔照片；

（c）增重EPS斷面；（d）增重EPS珠粒表面。

3 結(jié)語

采用無機填料增重聚苯乙烯泡沫塑料會導(dǎo)致聚苯乙烯泡沫塑料保溫性能、壓縮強度及斷裂彎曲負(fù)荷下降，這樣的偽劣EPS保溫產(chǎn)品大量應(yīng)用于建筑外墻保溫系統(tǒng)中，將極大地降低建筑墻體的保溫效率，縮短保溫系統(tǒng)的使用壽命。

目前我國檢測標(biāo)準(zhǔn)體系中還沒有關(guān)于無機填料增重模塑聚苯乙烯泡沫塑料的檢測方法，只能依賴于現(xiàn)行的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB/T10801.1-2002的方法進行檢測，檢測周期相對較長，市場監(jiān)管還缺乏快捷、高效、有力的技術(shù)支撐。開展無機填料增重模塑聚苯乙烯泡沫塑料的檢測技術(shù)研究，制定科學(xué)的、準(zhǔn)確的、快速的檢測方法任重而道遠。

參考文獻：

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[5]陳淑英.淺論節(jié)能建筑存在問題及其應(yīng)對措施.科技視界.2012，27：257-258

[6]GB/T10801.1-2002絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料

[7]JG149-2003膨脹聚苯乙烯板抹灰外墻外保溫系統(tǒng)