有機硅產(chǎn)品在外墻外保溫中的應用

有機硅產(chǎn)品在外墻外保溫中的應用

0巖棉制品在外墻外保溫中的應用“低碳生活”深入到許多生活中。在我國幾乎所有新建住宅建筑都配置了相應的保溫節(jié)能措施。然而隨著建筑物保溫節(jié)能市場的擴大,各種保溫系統(tǒng)的不斷涌現(xiàn),建筑保溫系統(tǒng)的防火安全性受到挑戰(zhàn)。特別是近年來由于保溫材料引發(fā)的火災不斷上演悲劇,國家公安部發(fā)布了[201165號文件要求民用建筑外保溫材料須使用A級不燃材料。巖棉以其較低的導熱系數(shù)和A級的防火等級,成為替代有機保溫材料的首選。于2011年10月1號開始實施的國家標準GB/T25975—2010《建筑外墻外保溫用巖棉制品》,為巖棉制品在外墻外保溫中的應用提供了有力保障。普通的巖棉能夠成功地應用于建筑外墻保溫系統(tǒng),酸度系數(shù)和吸水量指標尤為重要。酸度系數(shù)直接與巖棉制品的強度有關;而吸水量則直接影響巖棉制品在外墻應用中的耐久性和保溫性能。吸水量過高的巖棉應用在外墻保溫系統(tǒng)中,猶如給建筑物穿了一件被水打濕的棉衣,不但使建筑外墻保溫系統(tǒng)的保溫效率大大降低,保溫系統(tǒng)的耐久性也將受到嚴重影響。德國Fraunhofer物理研究所的一項研究成果表明,墻體濕度與其保溫性能有著密切的關系,墻體濕度越高其保溫性能越差。為保證建筑保溫系統(tǒng)的保溫效率,降低巖礦棉板的吸水量,必須對巖棉制品做相應的憎水處理。本文介紹了瓦克化學有機硅產(chǎn)品SILRES在巖棉憎水中的應用。1有機硅材料的力學特性巖棉之所以保溫,是因為其內(nèi)部有許多充滿了空氣的毛細孔,這些毛細孔能夠極大限度地降低熱交換。然而大部分硅酸鹽材料或多或少都具有親水特性,特別是高孔隙率的保溫材料,其毛細孔吸水量會大幅度增加。當水分聚于建筑材料毛細孔中時,熱量的傳遞就會比充滿空氣時快許多。潮濕的保溫材料水分蒸發(fā)會消耗大量的熱量,同時與干燥的保溫材料相比,潮濕的保溫材料導熱系數(shù)更高,結(jié)果便是保溫材料的保溫性能降低。硅酸鹽的毛細孔吸水不僅使保溫材料不再保溫,還會導致墻體發(fā)霉和風化,甚至導致墻體受凍開裂。所以對于無機保溫材料(如巖棉)而言,憎水性必不可少。有機硅憎水添加劑以其經(jīng)濟性和高效性被廣泛地應用于巖礦棉和玻璃棉的憎水處理中。例如,瓦克化學為無機保溫材料的憎水處理研制出SILRESBS有機硅乳液,這種無溶劑乳液可加水稀釋,附著于巖棉或玻璃棉表面使其快速產(chǎn)生憎水效果。有機硅憎水劑其基本的憎水原理在于,有機硅通過在硅酸鹽基材表面或毛細孔內(nèi)壁形成憎水的硅樹脂網(wǎng)絡,降低基材的表面張力,增大基材表面和水的接觸角,以阻止毛細孔對水的吸收,賦予硅酸鹽材料憎水性(見圖1)。這種硅樹脂網(wǎng)絡可以阻止液態(tài)水進入毛細孔,同時不影響水蒸氣的自由穿透(見圖2)。硅樹脂網(wǎng)絡在憎水的同時極大限度地保留了無機基材的透氣性能,有機硅憎水處理的巖棉用作建筑外保溫材料,不僅賦予建筑物持久的保溫性能,而且讓建筑物可自由地呼吸。2瓦克有機硅乳液產(chǎn)品廣泛應用于巖礦棉憎水處理的有機硅產(chǎn)品主要為聚硅氧烷乳液。這是一種水性乳液產(chǎn)品,具有較好的稀釋性,可以快速均勻地與水或膠凝材料混合形成穩(wěn)定溶液。有機硅乳液中使用的功能性聚硅氧烷,反應活性高,應用于巖棉等無機材料上,可與無機材料中的活性基團(如Si—OH)反應形成化學交聯(lián)。此外,功能性硅氧烷中的硅烷基基團具有良好的憎水性,能長久有效地防止水對巖棉板的侵蝕。表1列出了瓦克有機硅乳液產(chǎn)品SILRESBS1042CN和SILRESBS5137的基本參數(shù)。在巖棉實際生產(chǎn)過程中,乳液型有機硅憎水劑極易應用到生產(chǎn)線上。將SILRESBS1042CN或SILRESBS5137按比例與膠粘材料(如酚醛樹脂)相混合,然后在拉絲或成型時噴涂于巖棉纖維上,也可以加水稀釋后單獨噴于巖棉纖維上,待巖棉制品下線后即可對巖棉制品的吸水量和憎水率進行檢測。3吸水量及形成系的測定本文就3家不同巖棉生產(chǎn)商實際生產(chǎn)線上取下的巖棉制品進行了吸水量及憎水率的測試,其中樣品B、C、D是經(jīng)SIL-RESBS1042CN憎水處理的巖棉制品。3.1長期吸水量測試方法短期吸水量測試方法參照EN1609部分浸入法。長期吸水量測試方法參照EN12087部分浸入法。憎水率測試方法參照GB/T10299—2011《絕熱材料憎水性試驗方法》。3.2樣品的吸水量從表2可以看出,樣品B、C、D中添加巖棉干重萬分之幾的SILRESBS1042CN即可大大地降低巖棉制品的吸水量至1.0kg/m2以下,有效地提高巖棉制品的憎水率至98.0%以上。巖棉中添加少量瓦克有機硅憎水劑可達到GB/T27975—2010規(guī)定的短期吸水量≤1.0kg/m2、憎水率≥98.0%的要求,以及歐洲標準DINEN13162:2009-02中關于長期吸水量不大于3.0kg/m2的要求。由于不同生產(chǎn)商的巖棉制品的礦物成分、制作方法及體積密度有所不同,故出現(xiàn)樣品D雖然添加了略多的BS1042CN,其吸水量卻高于樣品B和樣品C。所以不同廠家之間巖棉制品的吸水量和憎水劑的添加量沒有可比性。4建筑保溫系統(tǒng)隨著建筑外墻外保溫系統(tǒng)對防火要求的不斷提高,滿足強度和吸水量要