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1、前言
目前，用于建筑的保溫材料主要有巖棉板、真空絕熱板、擠塑板、聚苯板和石墨聚苯板。材料的性能各有優(yōu)缺點。巖棉和真空絕熱板的防火等級都可達到A級，但是巖棉的吸濕性很大，且材料的導熱系數偏高。真空絕熱板的導熱系數******，但是施工難度大，工地上真空板起鼓現象并不少見。擠塑板和石墨聚苯板的防火等級均能達到B1級，但是擠塑板的尺寸穩(wěn)定性差，易發(fā)生翹曲變形。
2、石墨聚苯乙烯特點及應用
石墨聚苯乙烯（GEPS）是在聚苯乙烯高分子聚合物中導入近納米級天然鱗片石墨、抗氧化劑、抗老化劑等功能材料，改性合成的石墨聚苯乙烯新型功能材料。由于石墨的特殊層狀結構，使其能夠均勻分布在GEPS顆粒內部，形成鏡面反射熱輻射，能夠大幅度提高材料的絕熱效果。除了具備普通EPS板的所有性能外，還具有以下特點：防火性能達到難燃B1級、絕熱能力更強、導熱系數≤0.032W/(m·K)。它含有近納米級的天然鱗片石墨，可以像鏡子一般反射熱輻射,它的絕熱能力比普通的EPS高出30%，有助于提高能效。石墨聚苯乙烯（GEPS）特點：良好的防火性能、導熱系數低、尺寸穩(wěn)定性強、耐候性好、具有良好的耐久性和透汽性。石墨聚苯板在超低能耗建筑項目中具有性價比優(yōu)勢，其構造作法如圖1所示。工程實踐表明，聚苯板保溫產品在保溫領域里應用***廣泛，不論是歐洲還是國內，聚苯板保溫體系都具有******的市場份額（如圖2、圖3所示）。
圖1石墨聚苯板在被動房中的一體化應用
圖2石墨聚苯乙烯在歐洲被動房中的應用
圖3石墨聚苯乙烯在中國被動房中的應用
(1)優(yōu)質石墨聚苯板產品必須滿足如下要求：一是優(yōu)質原料用擠出法工藝生產；二是天然鱗片石墨含量在4.5%~5%，導熱系數低，絕熱性能穩(wěn)定，可保證導熱系數≤0.032W/(m·K)；三是凈容重18~30kg/m3，板材呈銀灰色；四是折斷泡粒斷面20%~30%以上，燃燒性能B1級。
(2)石墨聚苯乙烯是由德國BASF公司首先開發(fā)的新型隔熱保溫材料。同普通的EPS板相比，石墨聚苯板具有更低的導熱系數和更好的耐久性和耐候性的特性，深受人們喜愛。無論在歐洲還是國內，石墨聚苯乙烯常被選作為被動房外圍護結構的保溫材料。近年來，國內有企業(yè)潛心研發(fā)，瞄準中國被動房市場的需求，開發(fā)出石墨聚苯乙烯專有技術，其綜合性能媲美******先進水平，在國內外被動房領域大量使用（如圖2、圖3所示）。
(3)國內的石墨聚苯乙烯的生產主要有兩種方法，不但生產工藝大相徑庭（如圖4所示），而且產品質量有很大差異（見表1）。
圖4懸浮法與擠出法生產GEPS工藝對比
表1懸浮法GEPS和擠出法GEPS生產工藝對比
2.1懸浮法工藝
國內的懸浮法可發(fā)性聚苯乙烯產業(yè)已居******之冠，近期隨著房地產市場的縮量，白色可發(fā)性聚苯乙烯已產能嚴重過剩?，F在，國內眾多EPS生產廠家利用白色聚苯乙烯生產裝置，采用懸浮法生產石墨聚苯乙烯，該工藝是以苯乙烯單體為主要原料，在反應釜內，單體與石墨、引發(fā)劑、阻燃劑、分散劑等混合，通過強力攪拌，被分散成無數的小液滴。懸浮聚合生成的石墨聚苯乙烯分子量較低，內部含水量高，因此板材的強度和穩(wěn)定性略差。另外，石墨對苯乙烯單體的聚合有一定的阻聚作用，石墨的添加量不能得到有效保證。目前，在中國市場上出現用炭黑來代替石墨的制品，其顏色為黑色或者淺灰色，導熱系數偏高，性能不穩(wěn)定。主要原因在于：懸浮聚合不穩(wěn)定，反應周期長，石墨添加量少。為了達到顏色黑的效果，部分EPS廠家向反應體系加入少量石墨輔以炭黑調色，或者純粹加入炭黑代替石墨，生產“黑色”聚苯乙烯。由于石墨/炭黑的阻聚作用，產品分子量偏低，預發(fā)后泡粒產生空心現象。這種方法生產出的聚苯乙烯制板粘結性差，板材熟化后收縮變形。其密度≥18kg/m3板材的壓縮強度達不到≥0.1MPa的指標要求，石墨含量少，達不到所需的4.5%~5%的******加入量，無法滿足被動房要求的導熱系數≤0.033W/(m·K)的性能指標。
2.2擠出法工藝
擠出法石墨聚苯乙烯***初通過德國、奧地利進口進入國內市場。國內個別企業(yè)很早就緊跟行業(yè)發(fā)展動態(tài)，投巨資引進******先進設備，自主開發(fā)石墨聚苯乙烯新型保溫材料。其產品性能優(yōu)良，能滿足高端市場需求。
擠出法工藝是選用分子量高的聚苯乙烯為主要原料，添加近納米級的天然鱗片石墨、增韌劑、抗氧劑、阻燃劑等功能材料，通過雙螺桿擠出機熔融、切粒而成。顆粒的外形為橢圓形，制品的顏色為銀灰色，帶有金屬光澤，該工藝屬于物理混合，可以有效保證石墨的添加量，分子量高，強度大，熱導性能更佳、更穩(wěn)定，同時，由于添加的天然石墨具有阻燃功能，更增強了石墨聚苯乙烯的阻燃性。
3.1沒有選擇合格石墨聚苯乙烯
石墨聚苯乙烯板材是由石墨聚苯乙烯顆粒預發(fā)、成型、切割而成。顆粒的性能對制品的應用性能有決定性作用。石墨聚苯乙烯在國內的使用時間相對較短。有些廠商用非石墨料，如炭黑聚苯乙烯頂替石墨聚苯乙烯。這將導致保溫材料抗拉強度、尺寸穩(wěn)定性、彎曲變形、導熱系數等指標達不到性能指標要求。在被動房項目一定采用真正的石墨聚苯乙烯作為保溫材料，以保證保溫絕熱效果。
3.2聚苯乙烯板材加工廠故意造假
為了降低造價，部分板材加工廠存在以次充好以獲得市場競爭優(yōu)勢。以下是常見做法：
(1)短斤少兩，降低原材料的使用量。這種做法導致板材強度低、導熱系數變大，保溫隔熱性能受損。
(2)摻沙子增加板材重量。這種做法降低了石墨聚苯乙烯的綜合物理性能，導致強度低、粘結性差、導熱系數變大，嚴重影響工程質量和房屋使用壽命。
(3)在水中加入表面活性劑，向板材中大量滲水。這種做法導致板材內部的水難以揮發(fā)，從而引起保溫層鼓泡、脫落；同時，保溫隔熱效果大大降低。
(4)使用含結晶水的鹽做增重物質來提高密度。這種做法損害了保溫板的物理性能，導致保溫隔熱性能、壓縮強度、耐久性等嚴重受損，達不到石墨聚苯乙烯板材品質要求。
3.3板材生產廠家出廠不合格的石墨聚苯板
板材生產廠家出廠養(yǎng)護期過短的板材。熟化時間不夠的板材制品性能不穩(wěn)定，上墻后產生較大的后收縮，進而引起面層開裂；養(yǎng)護期短的聚苯板含水率達不到要求，切板后板材彎曲，板面平整度差。
參考文獻：
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作者：天津格亞德科技新材料有限公司 郭平安
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