郝麗娜 李瑩瑩

作者簡(jiǎn)介：郝麗娜（1985-），女，蒙古族，內(nèi)蒙古通遼人，碩士，副教授，主要從事高分子材料方面的研究。

基金項(xiàng)目：齊齊哈爾市科技計(jì)劃創(chuàng)新激勵(lì)項(xiàng)目：功能高分子材料的性能及應(yīng)用研究（CGYGG-2020012）

摘 要：建筑業(yè)平均每年消耗約40%的能源。隨著高分子材料種類的增加和進(jìn)化，“高分子”類的一些材料與金屬具有相同的力學(xué)性能，還具有節(jié)能、保溫等特殊特性。采用節(jié)能型高分子材料是進(jìn)一步發(fā)展以環(huán)境保護(hù)理念和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略為特點(diǎn)的重要契機(jī)。建筑行業(yè)采用節(jié)能高分子材料可以有效降低建筑行業(yè)的能耗，提高清潔能源效率，反映建筑行業(yè)的環(huán)保做法，節(jié)能高分子材料的低成本為其開發(fā)提供了充足的空間，基于此本文對(duì)工程建設(shè)中節(jié)能高分子建筑材料的具體應(yīng)用展開研究。

關(guān)鍵詞：節(jié)能高分子材料；工程建設(shè)；實(shí)際應(yīng)用

1引言

節(jié)能型高分子材料也屬于高分子材料的一部分，與其它的高分子材料進(jìn)行相比，節(jié)能型高分子材料分子質(zhì)量比較大，屬于聚合物材料，采用節(jié)能型高分子材料進(jìn)行建筑施工，能夠更好的發(fā)揮其功能特點(diǎn)以及環(huán)保特點(diǎn)，節(jié)能型高分子材料的特點(diǎn)顯著，具備分子量大，可塑性強(qiáng)以及化學(xué)性能比較穩(wěn)定的特點(diǎn)，在建筑行業(yè)當(dāng)中，發(fā)揮的作用越來(lái)越顯著。除此之外，有一些節(jié)能型高分子材料具有特殊功能部分，具有特殊功能性的節(jié)能型高分子材料，同時(shí)還具備管理性以及環(huán)境敏感性的特點(diǎn)。由于節(jié)能型高分子材料的種種要求導(dǎo)致在建筑行業(yè)當(dāng)中對(duì)于高分子材料的要求比較高，更好的保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，根據(jù)節(jié)能型高分子材料的具體應(yīng)用情況可以對(duì)高分子節(jié)能材料進(jìn)行分類。

2節(jié)能型高分子材料的使用情況及類別及應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1節(jié)能型高分子材料的使用和分類

節(jié)能型高分子材料是聚合物材料的一部分，也是一種高分子材料。以下是高分子材料的功能和特點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，高能效聚合物材料具有較高的分子質(zhì)量、較高的塑料性能和穩(wěn)定的化學(xué)性能。高分子材料的某些特殊功能也具有光敏性和敏感性。節(jié)能型高分子與節(jié)能領(lǐng)域的具體應(yīng)用相結(jié)合，可分為直接節(jié)能型高分子材料、間接節(jié)能型高分子材料和功能高效的材料。直接節(jié)能材料主要用于建筑外墻的結(jié)構(gòu)隔熱層。間接高能材料通過(guò)降低生產(chǎn)成本和延長(zhǎng)材料壽命來(lái)節(jié)省能源。功能性能量?jī)?chǔ)存的高分子材料通過(guò)吸收太陽(yáng)能來(lái)節(jié)省能源和儲(chǔ)存能源。

2.2節(jié)能高分子材料在建筑工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

節(jié)能高分子材料在建筑工程中的應(yīng)用，有利于提高建筑保溫的效率、時(shí)間。建筑企業(yè)采用綠色節(jié)能功能高分子材料，通過(guò)太陽(yáng)能等清潔能源的轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步降低建筑對(duì)電網(wǎng)的依賴，提高建筑能耗水平。高耗能行業(yè)，年平均能耗占世界工業(yè)總能耗的30%-40%。目前，我國(guó)建筑面積超過(guò)500億平方米，其中高耗能建筑占90%以上，節(jié)能建筑僅占全市的23.1%，近年來(lái)我國(guó)每年新建建筑約20億平方米，其中節(jié)能建筑不到20%。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和高分子材料的多樣化，在節(jié)能環(huán)保的時(shí)代，高分子材料在建筑業(yè)中扮演著重要的角色。

3傳統(tǒng)節(jié)能高分子材料

3.1高分子直接節(jié)能型材料

聚氨酯、酚醛樹脂和復(fù)合材料被廣泛使用。建筑外墻的高分子保溫是一種高分子直接節(jié)能型材料。該材料具有防火、防水保溫效果，化學(xué)性能穩(wěn)定，材料膨脹率低，能夠完全滿足建筑的保溫效率和安全要求，使施工簡(jiǎn)單方便。硬質(zhì)聚氨酯具有高達(dá)90%的堵塞率，并含有二氧化碳和二氯乙烷等低導(dǎo)熱膨脹劑?，F(xiàn)場(chǎng)聚氨酯的導(dǎo)熱系數(shù)通常為0.02W/（m·k）。如果，穩(wěn)定后的導(dǎo)熱系數(shù)不會(huì)變化很大，因此，它的絕緣性能極高聚氨酯材料具有較高的封閉率和良好的疏水性，可防止遇水材料膨脹。但是，由于聚氨酯耐火性低，酚醛樹脂材料逐漸發(fā)展起來(lái)。具有良好的耐熱性、保溫性和較低的煙霧毒性是酚醛樹脂具特性。聚合物中包裹的保溫?zé)釋油ǔＪ且后w-固體過(guò)渡材料，因?yàn)樵摬牧系倪^(guò)渡溫度介于20到30之間。目前，我國(guó)建筑業(yè)的大部分傳統(tǒng)保溫材料都使用改性材料。材料的熱量穩(wěn)定性不斷提高，更好的形成保溫，但須確保材料的保溫特性良好。

3.2高分子間接節(jié)能型材料

通過(guò)降低生產(chǎn)成本、延長(zhǎng)材料壽命或提高傳統(tǒng)高分子材料的耐水、化學(xué)穩(wěn)定、耐老化、抗菌、可加工性，節(jié)能高分子材料可以間接節(jié)省能源，改善保溫涂料聚氨酯材料之間的交聯(lián)度，復(fù)合型水性聚氨酯涂料是水性聚氨酯或合成納米粒子制備，從而提高材料的韌性，提高濕度。納米銀、納米二氧化鈦、納米氧化鋅含量高的復(fù)合聚合物材料以及季銨鹽、磷鹽和長(zhǎng)鏈吡啶烷基化含量高的聚合物材料具有某些抗菌性能。這些聚合物材質(zhì)可以應(yīng)用于外墻或內(nèi)墻涂層、管道等，以提高材料在高濕度條件下的濕度從而延長(zhǎng)了材料的使用壽命。減少材料的形成時(shí)間或形成條件也是降低能耗的間接手段。紫外光固化涂料迅速凝固，具有優(yōu)良的力學(xué)性能、光學(xué)性能和穩(wěn)定性，是聚合物涂料應(yīng)用的廣闊前景。

4新型節(jié)能高分子材料

4.1高分子功能性儲(chǔ)能材料

功能性高分子儲(chǔ)能是典型的節(jié)能、功能性材料。太陽(yáng)能聚合物電池的發(fā)明和應(yīng)用極大地加快了太陽(yáng)能電池的發(fā)展。太陽(yáng)能電池的成本和污染遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的單多晶硅電池。1990年，研究人員在太陽(yáng)能電池電子方面取得了突破性進(jìn)展，為共軛聚合物制備太陽(yáng)能電池開辟了新的開端。為了進(jìn)一步提高聚合物光伏設(shè)備的轉(zhuǎn)換效率，太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換的光伏效率提高了5%。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者都在為此而努力。研究發(fā)現(xiàn)，如果材料主要由小型中間倉(cāng)庫(kù)組成，電子設(shè)備的電氣傳輸效率更高。主要材料是由聚合物低能帶間隙組成的電子受體。如梯形和雜環(huán)聚合物兩種材料具有良好的相容性，可以具有一定的相分離結(jié)構(gòu)，分離界面導(dǎo)致大量異質(zhì)結(jié)的出現(xiàn)，提高了有效分離界面和光轉(zhuǎn)換效率。經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)，聚合物太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率得到了迅速的發(fā)展和突破，結(jié)果表明只要轉(zhuǎn)換率大于7%。這種電池的大規(guī)模生產(chǎn)將大大降低電池的生產(chǎn)成本。

4.2高分子功能性節(jié)能材料

高分子功能性節(jié)能材料是指利用高分子材料自身的各種性能優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過(guò)技術(shù)開發(fā)和改性后，具有良好的節(jié)能效果和性能的新型功能性材料。該技術(shù)以高分子材料為主要材料，在其結(jié)構(gòu)上以聚醚和多元醇為主要原料，添加多種無(wú)機(jī)化學(xué)添加劑及助劑而制成的復(fù)合材料和結(jié)構(gòu)材料。典型的節(jié)能、對(duì)環(huán)境敏感、分子含量高的材料，主要熱致變色材料。熱致變色是聚合物結(jié)構(gòu)在特定材料加工溫度下的變化。外觀和顏色都會(huì)改變。例如，聚合物（N-丙基丙烯酰胺）的轉(zhuǎn)變溫度約為31.5℃，人類舒適溫度低于35℃，聚合物（N-丙基丙烯酰胺）變?yōu)楹谏．?dāng)環(huán)境溫度大于35℃時(shí)，聚合（N-丙基丙烯酰胺）為白色。

5建筑行業(yè)當(dāng)中高分子材料的具體應(yīng)用

5.1防水建筑材料的使用

由于自然降水以及居民生活當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生大量的生活用水，會(huì)造成建筑物的腐蝕現(xiàn)象，無(wú)論是下雨還是生活用水當(dāng)中的水分子都會(huì)在建筑物表面對(duì)建筑物進(jìn)行侵蝕，使得建筑物的安全性能得到降低，在長(zhǎng)期的發(fā)展當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生極大的安全隱患，不利于維護(hù)人們的生命安全。為了能夠保證建筑工程的施工質(zhì)量符合規(guī)定的安全標(biāo)準(zhǔn)，更好地維護(hù)人們的生命安全，便需要當(dāng)發(fā)現(xiàn)安全隱患的時(shí)候及時(shí)解決，由于建筑物的防水性能的等級(jí)與建筑工程的安全等具有極其密切的聯(lián)系，對(duì)此需要對(duì)建筑工程的防水性進(jìn)行檢測(cè)?，F(xiàn)如今，山焦油聚氨酯和純聚氨酯作為防水涂料在我國(guó)建筑工程當(dāng)中得到極其廣泛的運(yùn)用，該種材料的防水性能比較好，能夠減少水分子對(duì)于建筑物的影響。盡管涂料的防水性能比較好，能夠提高建筑工程的安全性，但是會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)其他的破壞，不利于國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展。為了能夠更好地引導(dǎo)建筑行業(yè)向著可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展，更好地滿足可持續(xù)發(fā)展觀念要求，必須要針對(duì)實(shí)際情況，研究環(huán)境友好型材料，以此能夠在滿足工程防水需求的基礎(chǔ)上，保證安全管理理念的貫徹落實(shí)。為了能更好地滿足人們對(duì)現(xiàn)代安全環(huán)保的要求，便產(chǎn)生了節(jié)能型高分子材料，高分子材料的防滲性功能比較強(qiáng)，同時(shí)也能夠有效地滿足建筑工程的防水需求。將節(jié)能型高分子材料作為防水材料應(yīng)用到建筑工程當(dāng)中，能夠有效地提升安全系數(shù)。同時(shí)由于節(jié)能型高分子材料的防水效果比較好，能夠保證建筑工程的質(zhì)量，讓建筑壽命得到延長(zhǎng)，并且在建筑施工當(dāng)中也能夠減少一定的成本花費(fèi)，為建筑公司創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)收益。

5.2防水涂料的使用

在建筑行業(yè)當(dāng)中，由丙烯酸樹脂所構(gòu)成的乳膠漆深受人們的喜歡，乳膠漆的性能比較均衡，耐磨性比較好，并且質(zhì)地光滑，防水性能很好，在現(xiàn)代建筑工程當(dāng)中得到廣泛的運(yùn)用。但是在使用乳膠漆的時(shí)候，該類乳膠漆會(huì)產(chǎn)生一些會(huì)危害人體身體健康的有害物質(zhì)，當(dāng)長(zhǎng)期使用乳膠漆的時(shí)候會(huì)使人的身體出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致頭暈惡心等癥狀的出現(xiàn)。除此之外，乳膠漆的應(yīng)用也具有一定的局限性，由于該類乳膠漆的透氣性能比較差，對(duì)此該類乳膠漆并不適用于建筑行業(yè)，為了保障人們的身體健康，便可以利用丙烯酸酷乳漆膠和氛碳涂料以及砂壁狀涂料等高分子涂，從而有效地解決該類問(wèn)題。這不僅能夠保證涂料特性，讓建筑工程項(xiàng)目能夠順利地展開，同時(shí)也能夠減少有害物質(zhì)的發(fā)揮，保障人體的身體健康。在建筑工程當(dāng)中使用節(jié)能高分子材料如聚醋酸乙烯或者聚氨酯，能夠保證建筑工程性能提高。

5.3建筑塑料的使用

在建筑工程當(dāng)中不可或缺的部分便是建筑速度，采用節(jié)能型高分子材料能夠?yàn)榻ㄖこ填I(lǐng)域提供更好的建筑塑料，并且該類建筑塑料在建筑領(lǐng)域得到極其廣泛的運(yùn)用，在塑料門窗水管以及下水管等都可以運(yùn)用該類塑料。建筑塑料一般用于建筑結(jié)構(gòu)連接、構(gòu)件、墻體和屋頂連接及結(jié)構(gòu)內(nèi)構(gòu)件等。節(jié)能型高分子建筑塑料主要包括：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯硫醚（PBT）、聚氨酯（PU）、聚苯胺（PS）、聚碳酸酯（PC）等材料。根據(jù)其化學(xué)成分及應(yīng)用場(chǎng)合，建筑塑料可分為如下幾類：1.用有機(jī)高分子材料為原料制成，具有無(wú)毒、無(wú)味等特點(diǎn)的透明塑料;2.由無(wú)機(jī)非金屬和有機(jī)非金屬材料合成而成的塑料具有耐老化、耐酸堿等特點(diǎn)的建筑材料;3.由無(wú)機(jī)非金屬和有機(jī)非金屬或有機(jī)生物合成而成的塑料具有極好性能的建筑材料;4.由無(wú)機(jī)非金屬和有機(jī)生物合成而成以及可與建筑材料相媲美并具有高強(qiáng)度和使用壽命的建筑材料。近年來(lái)隨著人們對(duì)質(zhì)量要求不斷提高，節(jié)能型高分子塑料已逐漸進(jìn)入人們視野，特別是由于采用了新型聚合物作為增強(qiáng)體之一使其力學(xué)性能得到進(jìn)一步提高。為了克服高性能新塑料不能滿足建筑要求帶來(lái)的許多缺點(diǎn)，在建筑塑料研究領(lǐng)域中，越來(lái)越多地將其應(yīng)用于生產(chǎn)中。

6總結(jié)

建筑業(yè)是高耗能行業(yè)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，許多新材料被應(yīng)用于建筑業(yè)，高分子因其無(wú)機(jī)和金屬材料的優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。其力學(xué)性能相近，經(jīng)濟(jì)成本低，因此受到建筑業(yè)的青睞。當(dāng)今社會(huì)大力推進(jìn)節(jié)能環(huán)保，節(jié)能高分子材料在建筑業(yè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用角色。建筑材料是施工質(zhì)量的基本保證，也是施工成本的重要因素。高分子高能效材料的應(yīng)用不僅提高了建筑質(zhì)量，而且降低了建筑行業(yè)的成本。而且采用高分子節(jié)能型材料不僅環(huán)保，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，是建筑未來(lái)的一大趨勢(shì)。

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