工程建設中節能高分子建筑材料的具體應用

郝麗娜 李瑩瑩

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

基金項目：齊齊哈爾市科技計劃創新激勵項目：功能高分子材料的性能及應用研究（CGYGG-2020012）

摘 要：建筑業平均每年消耗約40%的能源。隨著高分子材料種類的增加和進化，“高分子”類的一些材料與金屬具有相同的力學性能，還具有節能、保溫等特殊特性。采用節能型高分子材料是進一步發展以環境保護理念和可持續發展戰略為特點的重要契機。建筑行業采用節能高分子材料可以有效降低建筑行業的能耗，提高清潔能源效率，反映建筑行業的環保做法，節能高分子材料的低成本為其開發提供了充足的空間，基于此本文對工程建設中節能高分子建筑材料的具體應用展開研究。

關鍵詞：節能高分子材料；工程建設；實際應用

1引言

節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行相比，節能型高分子材料分子質量比較大，屬于聚合物材料，采用節能型高分子材料進行建筑施工，能夠更好的發揮其功能特點以及環保特點，節能型高分子材料的特點顯著，具備分子量大，可塑性強以及化學性能比較穩定的特點，在建筑行業當中，發揮的作用越來越顯著。除此之外，有一些節能型高分子材料具有特殊功能部分，具有特殊功能性的節能型高分子材料，同時還具備管理性以及環境敏感性的特點。由于節能型高分子材料的種種要求導致在建筑行業當中對于高分子材料的要求比較高，更好的保護生態環境，促進建筑行業的進一步發展，根據節能型高分子材料的具體應用情況可以對高分子節能材料進行分類。

2節能型高分子材料的使用情況及類別及應用現狀

2.1節能型高分子材料的使用和分類

節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。一般來說，高能效聚合物材料具有較高的分子質量、較高的塑料性能和穩定的化學性能。高分子材料的某些特殊功能也具有光敏性和敏感性。節能型高分子與節能領域的具體應用相結合，可分為直接節能型高分子材料、間接節能型高分子材料和功能高效的材料。直接節能材料主要用于建筑外墻的結構隔熱層。間接高能材料通過降低生產成本和延長材料壽命來節省能源。功能性能量儲存的高分子材料通過吸收太陽能來節省能源和儲存能源。

2.2節能高分子材料在建筑工程中的應用現狀

節能高分子材料在建筑工程中的應用，有利于提高建筑保溫的效率、時間。建筑企業采用綠色節能功能高分子材料，通過太陽能等清潔能源的轉化，進一步降低建筑對電網的依賴，提高建筑能耗水平。高耗能行業，年平均能耗占世界工業總能耗的30%-40%。目前，我國建筑面積超過500億平方米，其中高耗能建筑占90%以上，節能建筑僅占全市的23.1%，近年來我國每年新建建筑約20億平方米，其中節能建筑不到20%。隨著科學技術的發展和高分子材料的多樣化，在節能環保的時代，高分子材料在建筑業中扮演著重要的角色。

3傳統節能高分子材料

3.1高分子直接節能型材料

聚氨酯、酚醛樹脂和復合材料被廣泛使用。建筑外墻的高分子保溫是一種高分子直接節能型材料。該材料具有防火、防水保溫效果，化學性能穩定，材料膨脹率低，能夠完全滿足建筑的保溫效率和安全要求，使施工簡單方便。硬質聚氨酯具有高達90%的堵塞率，并含有二氧化碳和二氯乙烷等低導熱膨脹劑?，F場聚氨酯的導熱系數通常為0.02W/（m·k）。如果，穩定后的導熱系數不會變化很大，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展起來。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熱層通常是液體-固體過渡材料，因為該材料的過渡溫度介于20到30之間。目前，我國建筑業的大部分傳統保溫材料都使用改性材料。材料的熱量穩定性不斷提高，更好的形成保溫，但須確保材料的保溫特性良好。

3.2高分子間接節能型材料

通過降低生產成本、延長材料壽命或提高傳統高分子材料的耐水、化學穩定、耐老化、抗菌、可加工性，節能高分子材料可以間接節省能源，改善保溫涂料聚氨酯材料之間的交聯度，復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合聚合物材料以及季銨鹽、磷鹽和長鏈吡啶烷基化含量高的聚合物材料具有某些抗菌性能。這些聚合物材質可以應用于外墻或內墻涂層、管道等，以提高材料在高濕度條件下的濕度從而延長了材料的使用壽命。減少材料的形成時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，具有優良的力學性能、光學性能和穩定性，是聚合物涂料應用的廣闊前景。

4新型節能高分子材料

4.1高分子功能性儲能材料

功能性高分子儲能是典型的節能、功能性材料。太陽能聚合物電池的發明和應用極大地加快了太陽能電池的發展。太陽能電池的成本和污染遠低于傳統的單多晶硅電池。1990年，研究人員在太陽能電池電子方面取得了突破性進展，為共軛聚合物制備太陽能電池開辟了新的開端。為了進一步提高聚合物光伏設備的轉換效率，太陽能電池轉換的光伏效率提高了5%。國內外許多學者都在為此而努力。研究發現，如果材料主要由小型中間倉庫組成，電子設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構，分離界面導致大量異質結的出現，提高了有效分離界面和光轉換效率。經過多年的研發，聚合物太陽能電池的光電轉換效率得到了迅速的發展和突破，結果表明只要轉換率大于7%。這種電池的大規模生產將大大降低電池的生產成本。

4.2高分子功能性節能材料

高分子功能性節能材料是指利用高分子材料自身的各種性能優勢，經過技術開發和改性后，具有良好的節能效果和性能的新型功能性材料。該技術以高分子材料為主要材料，在其結構上以聚醚和多元醇為主要原料，添加多種無機化學添加劑及助劑而制成的復合材料和結構材料。典型的節能、對環境敏感、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構在特定材料加工溫度下的變化。外觀和顏色都會改變。例如，聚合物（N-丙基丙烯酰胺）的轉變溫度約為31.5℃，人類舒適溫度低于35℃，聚合物（N-丙基丙烯酰胺）變為黑色。當環境溫度大于35℃時，聚合（N-丙基丙烯酰胺）為白色。

5建筑行業當中高分子材料的具體應用

5.1防水建筑材料的使用

由于自然降水以及居民生活當中會產生大量的生活用水，會造成建筑物的腐蝕現象，無論是下雨還是生活用水當中的水分子都會在建筑物表面對建筑物進行侵蝕，使得建筑物的安全性能得到降低，在長期的發展當中會產生極大的安全隱患，不利于維護人們的生命安全。為了能夠保證建筑工程的施工質量符合規定的安全標準，更好地維護人們的生命安全，便需要當發現安全隱患的時候及時解決，由于建筑物的防水性能的等級與建筑工程的安全等具有極其密切的聯系，對此需要對建筑工程的防水性進行檢測?，F如今，山焦油聚氨酯和純聚氨酯作為防水涂料在我國建筑工程當中得到極其廣泛的運用，該種材料的防水性能比較好，能夠減少水分子對于建筑物的影響。盡管涂料的防水性能比較好，能夠提高建筑工程的安全性，但是會對生態環境帶來其他的破壞，不利于國家的可持續發展。為了能夠更好地引導建筑行業向著可持續發展的方向發展，更好地滿足可持續發展觀念要求，必須要針對實際情況，研究環境友好型材料，以此能夠在滿足工程防水需求的基礎上，保證安全管理理念的貫徹落實。為了能更好地滿足人們對現代安全環保的要求，便產生了節能型高分子材料，高分子材料的防滲性功能比較強，同時也能夠有效地滿足建筑工程的防水需求。將節能型高分子材料作為防水材料應用到建筑工程當中，能夠有效地提升安全系數。同時由于節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量，讓建筑壽命得到延長，并且在建筑施工當中也能夠減少一定的成本花費，為建筑公司創造更多的經濟收益。

5.2防水涂料的使用

在建筑行業當中，由丙烯酸樹脂所構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，并且質地光滑，防水性能很好，在現代建筑工程當中得到廣泛的運用。但是在使用乳膠漆的時候，該類乳膠漆會產生一些會危害人體身體健康的有害物質，當長期使用乳膠漆的時候會使人的身體出現問題，導致頭暈惡心等癥狀的出現。除此之外，乳膠漆的應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，對此該類乳膠漆并不適用于建筑行業，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題。這不僅能夠保證涂料特性，讓建筑工程項目能夠順利地展開，同時也能夠減少有害物質的發揮，保障人體的身體健康。在建筑工程當中使用節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

在建筑工程當中不可或缺的部分便是建筑速度，采用節能型高分子材料能夠為建筑工程領域提供更好的建筑塑料，并且該類建筑塑料在建筑領域得到極其廣泛的運用，在塑料門窗水管以及下水管等都可以運用該類塑料。建筑塑料一般用于建筑結構連接、構件、墻體和屋頂連接及結構內構件等。節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。根據其化學成分及應用場合，建筑塑料可分為如下幾類：1.用有機高分子材料為原料制成，具有無毒、無味等特點的透明塑料;2.由無機非金屬和有機非金屬材料合成而成的塑料具有耐老化、耐酸堿等特點的建筑材料;3.由無機非金屬和有機非金屬或有機生物合成而成的塑料具有極好性能的建筑材料;4.由無機非金屬和有機生物合成而成以及可與建筑材料相媲美并具有高強度和使用壽命的建筑材料。近年來隨著人們對質量要求不斷提高，節能型高分子塑料已逐漸進入人們視野，特別是由于采用了新型聚合物作為增強體之一使其力學性能得到進一步提高。為了克服高性能新塑料不能滿足建筑要求帶來的許多缺點，在建筑塑料研究領域中，越來越多地將其應用于生產中。

6總結

建筑業是高耗能行業，隨著科學技術的不斷發展和進步，許多新材料被應用于建筑業，高分子因其無機和金屬材料的優點而得到廣泛應用。其力學性能相近，經濟成本低，因此受到建筑業的青睞。當今社會大力推進節能環保，節能高分子材料在建筑業中發揮著越來越重要的作用角色。建筑材料是施工質量的基本保證，也是施工成本的重要因素。高分子高能效材料的應用不僅提高了建筑質量，而且降低了建筑行業的成本。而且采用高分子節能型材料不僅環保，而且經濟實惠，是建筑未來的一大趨勢。

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