聚氨酯有机保温材料研发的新方向
来源：中国绝热节能材料网
最近，公安部消防局发出不再执行65号文通知，要求严格执行《国务院关于加强和改进消防工作的意见》（国发46号文）和新颁布的《建设工程消防监督管理规定》，对此，聚氨酯快讯记者采访了杨宗焜教授。
问：该通知在国内建筑保温材料行业反响极大，杨教授您如何看待这个决定？
杨宗焜：原公安部消防局65号文发表于2011年3月14日，文件一个核心问题是“民用建筑外保温材料应采用燃烧性能为A级材料，否则不予验收通过”的条款。毋庸置疑，该条款争议很大。我认为，发布65号文的初衷是为吸取上海胶州路教师公寓“11·15”和沈阳皇朝万鑫大厦“2·3”大火教训，这是为遏止愈演愈烈建筑火灾势头而不得不采取的应急措施。65号文执行后，国内频发的火灾势头被遏止了，但矫枉过正后，在执行部门、研发单位和企业之间产生政策分歧和市场混乱的诸多问题。人们纷纷提出，用无机A级保温材料是否就等于进入防火保险箱？优质有机保温材料是否意味要全部扫地出门？经过半年多的实践和考验，许多疑问的症结矛盾都暴露出来了，所以才有2011年12月30日国务院46号文的《国务院关于加强和改进消防工作的意见》和2012年7月17日新颁布的《建设工程消防监督管理规定》，才能对新建、扩建、改建建设工程使用外保温材料的防火性能及监督管理工作都有了明确的规定，因此，原来65号文不再执行，它至少带来3个积极信号：
1、明确了国务院46号文明确保温材料燃烧性能应用范围的高压警戒线。
国务院46号文在保温材料应用中明确“新建、改建、扩建工程的外保温材料一律不得使用易燃材料，可燃材料必须严格限制使用”，这是维护国家和人民根本利益的政策高压红线。保温材料燃烧性能中规定的“不得使”和“严格限制使用”的范围泾渭分明，不再是含混讨论的命题，如果谁仍在不顾国家和人民的安危，掺杂使假，以次充好，硬性挑战国家政策高压警戒线，将会受到国家法律的公正制裁。
2、有利于国家新标准的早日出台。
原公安部消防局发布46号文、65号文都是暂行规定，在修改的新标准出台之前，大家都在焦急等待、观望。在这过渡期间，人们对保温材料燃烧性能的应用级别分类、范围、标准、政策分歧很大，部门间、地区间，互相推诿时有发生，在客观上迟缓了新标准的出台。现在，虽然我们在执行的两个文件中尚未有对外保温材料防火等级的具体规定，但至少在原则问题上，我们要以两个文件为基础统一思想，缩小分歧差距，必将有利加快国家修改 “外保温材料防火等级新标准”的出台；
3、带来了新型建筑保温材料开发拓宽了新的空间。
65号文原规定只能用A级材料，它的负面影响是对其它高效有机节能保温材料的研发产生很大的桎梏作用。不少企业怕风险不愿研发新材料，新材料研发的空间越来越狭小。如今全国坚决执行国务院46文，各省市政府也都表态坚决执行，因此在只准单一应用不燃A级材料的禁令取消后，为新型高效建筑保温材料拓宽了开发的新空间，尤其优质节能保温的难燃B1等级聚氨酯材料重新被许多企业、设计部门重视，将会大大推动新型聚氨酯材料的开发，目前要求与本团队合作开发聚氨酯新材料的企业、研究院所已经纷至沓来。
问：您反复强调中国建筑节能必须要走符合中国国情的节能防火道路，这对我国坚决执行国务院46文有何积极意义。
杨宗焜：随着我国经济的发展，越来越多的人走向城市，形成了城市生活空间、工作空间不断缩小，高层建筑成为解决这种空间问题的方法。然而，在城市高层建筑建设突飞猛进、高楼大厦不断涌现之时，建筑的节能问题与火灾安全问题亦随之而来。当前我国高层建筑、公共建筑、民用建筑都存在 “节能保温”与“防火安全”两难矛盾，建筑节能第一，还是防火安全第一？似乎是“鱼与熊掌”不能兼得的命题。本团队认为，建筑节能是国策，防火安全是大局，两者都不能偏废，尤其在中国搞建筑节能，决不允许牺牲人民的根本利益，不能让老百姓生活在有严重火灾隐患的房屋内，中国建筑材料防火级别不能降低。
但是，本团队的观点受到质疑。有人以西方国家可以应用可燃、易燃材料，为什么中国就不能用或要严格限制使用？本专家团队认为：中国不同于西方经济发达国家的国情，他们别墅多和低层建筑多，消防设施先进，降低防火应用标准影响不太大，而中国不行。中国国情是人口多，尤其在人口密集、公共建筑密集、高层建筑密集、超高层建筑成堆的大中城市，任何降低材料的防火标准都会带来难以估量的重大灾害和后果。所以，国务院46号文的规定符合中国国情，坚持走符合中国国情的节能防火道路是正确的。
问：现在执行的材料燃烧性能防火等级是GB8624－2006版本，请问这与已废除的GB8624－1997老版本有何区别，请展望未来修订的‘防火等级”标准。
杨宗焜：首先，我要申明，我没有参与国家新防火等级的修改工作，无法回答修改的具体内容，但我是听到有不少人要求降低我国建筑应用防火等级标准的呼声。对这些问题，谈个人的一些看法。
先要搞清GB8624－1997老版本和GB8624－2006新版本的承前启后关系。
我国GB8624－1997《建筑材料燃烧性能分级方法》是参照西德标准DIN4102：1981《建筑材料和构件的火灾特性第一部分：建筑材料分级的要求和试验》，并对其进行修订，发布了修订版GB8624－1997《建筑材料燃烧性能分级方法》，材料分为A级不燃材料（匀质材料）、A级不燃材料（复合材料）、难燃B1级、可燃B2级、易燃B3级五个等级。欧盟成立后，为统一欧洲各国标准而制定了新的即EN13501－1：2002《建筑制品和构件对火反应试验数据的分级》，以此统一了建筑制品对火反应燃烧性能分级的程序。该标准实施后，欧盟成员国，包括原西德各自的材料分级标准同时废止。如此一来，我国现行的GB8624－1997版标准原依据的国外标准已不复存在。
欧盟新标准有如下新规定：
①它的材料燃烧性能级别的划分由原来五个级别改为A1、A2， B、C、D、E、F级七个级别。
②欧盟新标准是系列标准，它的第二、三、四部分是通过耐火试验确定分级方法，第五部分是关于外部火焰屋顶试验确定分级方法。
③对燃烧特性的内涵已从原来单纯的火焰传播和蔓延，扩展到包括燃烧热释放量、燃烧烟密度以及燃烧毒性等参数。同时，欧盟新标准又规定了一些试验方法既考虑了实际场景，又考虑了材料的最终用途。所以欧盟新标准，是有更实际的代表性和科学性，我国原有标准也必须改变并与国际接轨。
我国政府基于上述原因，参照欧盟EN13501－1标准，对我国GB8624－1997版本作了全面的修订，并制定了GB8624－2006《建筑材料燃烧性能分级方法》新标准，其中除在A2、B、C级中增加了材料产烟毒性附加分级外，其他部分都完全同欧盟标准一致。
以上内容说明我国正在执行的GB8624－2006《建筑材料燃烧性能分级方法》的要求难度是比GB8624－1997要高得多。我认为，目前国家正在修改的新标准，不可能游离通行的国际标准，国际新标的代表性、科学性我国不可能轻易否定，我深信国家一定会制定出更加符合中国国情的新标准。所以，有人要求恢复GB8624－1997版本老标准概率几乎是零。
问：有些企业已经拿到GB8624－1997版本难燃B1等级的检测报告，可再按GB8624－2006版本检测，却很难达到难燃B级、C级标准，原因何在？
杨宗焜：关键是GB8624－1997版是以火焰传播和蔓延为主的检测，它主要是检测点燃性、火灾蔓延性、可燃性、能量释放性、燃烧产物烟、毒性等。如果现在仍用这样的参数，来预测有机保温材料在真实火灾中特性，不仅有一定距离，而且会出现低估或错估了有机保温材料在实际使用过程中造成火灾的危险性。
而GB8624－2006版本是参照欧盟新标准，考虑燃烧的热值、火灾发展速率、烟气产生率等燃烧特性等要素，其要求更高、更科学，难度也更大，因而也具有更强的防火安全性。故2011年4月，公安部消防局发布《关于规范建筑外保温材料燃烧性能检验要求的通知》，明确要求按GB8624-2006的标准进行检测和分级判定，对以前依据已废止的国家标准GB8624-1997的检验报告，一律由报告发布单位以公告的方式予以收回。因此，持有GB8624－1997版的难燃B1级报告，无法通过GB8624－2006版的难燃B级、C级报告便不足为奇了。
问：您提出“火灾性能”理论，请问这对正确评估保温材料真实的燃烧性能有何实际指导意义。
杨宗焜：这要从前些年我国频繁发生建筑火灾说起。当年，央视火灾、沈阳大火事故发生后，在追究事故责任时，主管选用材料的领导或技术专家都申辨说，他们选用的材料都有合格证书，为什么还会发生火灾？事实也如此，有的是拿到难燃B1级检测报告，手续齐备，但在实际火灾中，这种“合格”材料却变成了易燃材料，阻档不住火灾的发生。原因举例说明。例如，热塑性有机保温材料有一个特点，它在火的攻击下，材料会高速吸收热量，故在检测的节点时，这种材料已没有多少热量可被检出，故而它非常容易获得难燃B1等级的数据。但这种所谓的难燃数据是假像，它遇火超过75 ℃就开始融化、滴落，材料碰到高温会被引燃，央视大火就是这类材料酿成火灾的典型案例。又如有的专家提出，只要往材料里多添加阻燃剂，就可增加氧指数，也可达到难燃B1级指标。其实这也是个误区。阻燃剂，特别是添加非环保型阻燃剂只能起到有限的阻燃功能，超量阻燃剂堆积会导致原有保温材料物理功能结构性破坏，一旦遇到特大火攻击时，原有的防火功能倾刻瓦解，反而会变成产生大量烟雾及气毒，同样是致人于死地的罪魁祸首。所以多添加阻燃剂不是最佳方案。我们在长期的研发和真实火灾现场的考察中，提出材料还要经受“火灾性能”的检验，即欧盟新标准的“实际场景”检验，只有在接近真实火灾中经受“火灾性能”考验的检验，才能确认是否是货真价实的难燃级材料。
问：：我们通过多种渠道，了解你们团队已成功研发出新型的聚氨酯难燃B1等级新材料，它的高效防火功能原理是什么。
杨宗焜：我们研制的聚氨酯难燃B1等级新材料不是GB8624－1997老标准的B1级，而是GB8624－2006版本检测的难燃B级C级材料。
聚氨酯是高分子易燃材料，但它又是热固性材料，遇火材料表面会碳化。我们是重点增强聚氨酯材料的碳化功能，在易燃氨基甲酸酯分子结构中，引入难燃、耐温、低发烟、低毒性的环状结构化合物（异氰脲酸环、哑唑烷酮、芳香族环、碳化亚二胺键），并引入具有难燃结构聚合物纳米颗粒，新材料在火的高温攻击下，表面会快速形成高效难燃碳化层，它不仅能阻止火焰的蔓延和烟毒气体的释放，而且具有抗火焰贯穿、隔火、隔高温的功能。
没有经过化学结构改性的聚氨酯泡沫，其氧指数在17-18%，它的闪点和自燃点分别为310ｏC和415ｏ，C，在空气中极易燃烧。在200ｏC至250ｏC，就开始逸出挥发物，释放有毒气体，并开始进行热分解反应，放出大量有毒气体及烟尘。
经过化学结构改性的难燃化技术路线处理的新型聚氨酯泡沫，在高温下，泡沫表面生成具有焦碳皮结构的发泡阻隔层，温度即使达到400ｏC时，几乎无挥发物逸出。此阻隔层起到了大大减少泡沫燃烧过程中产生的烟雾和毒性气体的作用。
我们以新研发的聚氨酯芯板（裸板）到公安部国家防火建筑材料质量监督检验中心检测，获得GB8624-2006标准C级检测报告，其中测得的燃烧增长速率指数（FIGRA）W／s标准要求是≤250，检测结果是94，该数据实际已达到难燃B级标准。
问：我国大规模推行绿色建筑与建筑节能时机已经成熟，请问，新型聚氨酯保温材料在推行绿色建筑能起什么作用。
杨宗焜：我认为，绿色建筑与建筑节能两者是相辅相成的关系，它们的核心内容有3项，即节能、保护环境、宜居。
从节能看，聚氨酯是所有保温材料最具节能优势的材料。从材料不同的保温传热系数就可判别材料节能保温的孰优孰劣。硬泡聚氨酯保温传热系数为0.017～0.024、EPS为0.041、 XPS 为0.030、胶粉EPS颗粒为0.059、岩棉膨胀珍珠为0.06、岩粘土砖为0.80。聚氨酯传热系数最低，保温节能最好。
从保护环境看，改性聚氨酯新材料是低烟、低毒新材料，不污染环境，即使发生火灾，也因其有高效碳化层保护而对环境起到保护作用；
从宜居看，新型聚氨酯材料具有牢固的粘结性、稳定性，良好的材料覆盖性，外表墙面不会发生脱落、漏水等安全隐患问题，可形成完好致密的保温性和不透水性及隔音、吸振等辅助功能，是宜居的理想的绿色建筑材料。
问：最近你们团队正在全力研发“无机改性高分子新材料”，请问该材料对聚氨酯新材料的研发有何新的促进。
杨宗焜：“无机改性高分子材料”是国务院［2012］28号文《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中提出要开发的新材料。有机高分子材料与无机材料组合为无机改性高分子材料是一项高难度的科技攻关项目，早些年，科技界已有专家提出这个创新设想，但没有看到实际的研发成果。目前国内出现一种简便的合成法，即只要在易燃或可燃材料的两面涂上无机材料，声称这就是有机和无机复合不燃A级材料。我认为，这样简单复盖的“不燃复合A级材料”与国家“十二五规划”提出的“无机改性高分子材料”是风马牛不相及的产品，它仍是有严重火灾隐患的材料。
本团队正在攻关的“无机改性高分子材料”是以原改性难燃聚氨酯科技成果为基础，在“无机有机杂化反应理论”的指导下，通过无机纳米颗粒或纳米粉末的“杂化键”反应，研发新型无机有机杂化保温新材料，我们的研发已取得阶段性的成果，达到国家标准的难燃C级B级标准，将来的目标是要求达到靠近不燃A级标准。最近与本团队建立合作关系的北京市建筑工程研究院也已自主研制了“有机无机协同阻燃聚氨酯异氰酸酯泡沫保温材料”，它的氧指数达到 80%，成果领先国内外，这说明研发“无机改性高分子材料”将是今后研发聚氨酯新材料的方向。
问：最近，我们看到《杨宗焜专家团队与企业合作开发的倡议书》，提议聚氨酯材料行业同仁团结起来，加强科技创新，共同提升我国聚氨酯行业的整体科技水平，请问有何具体设想。
杨宗焜：自从国务院 “十二五”国家战略性新兴产业发展规划要大力开发“无机改性高分子材料”以来，为开发新型材料指明了方向。如国内聚苯板生产行业已有企业通过聚合反应的共聚改性技术、微相复合技术，研发了新型的无机和有机结合的新材料。而我们聚氨酯行业的很企业却还停留在多添加阻燃剂的老路，企图以此提升材料的阻燃性，结果是产品大量出现开裂、收缩、变形的问题。
我们团队是对聚氨酯材料分子结构改性，并通过杂化反应，研发了聚氨酯的无机改性高分子新材料。该新材料不仅具有当代最佳的节能功能，还改变了以往只有单一的保温功能，现在还有反射隔热功能、保温隔热功能、辐射隔热功能。
不久前，我们团队发表了《杨宗焜专家团队与企业合作开发的倡议书》，提出团队与企业结合，加大服务力度，为企业产品升级换代和产业化提供我们的新思路、新工艺、新配方，为了承诺我们倡议书的践行，团队正在与北京市建筑工程研究院等研究机构协商筹建一个为企业转化和推广新材料的服务平台，通过科技服务平台，让更多企业能生产高品位的聚氨酯新材料、新品牌。现在新材料原料基地友邦（江苏）聚氨酯有限公司、生产基地山东鲁盾保温材料公司都在积极进行中，现有更多的企业正在与我们沟通和提出合作的方案。
最近，党的十八大已为我们勾画了新的宏伟蓝图，要求我们坚持以提高经济增长质量和效益为中心，要加快推进产业转型升级，坚决破除一切妨碍科学发展的思想观念和体制弊端，在创新驱动中加快产业优化升级，促进经济发展持续健康发展。因此，我们聚氨酯行业的全体同仁，有责任、有义务肩负国家和人民对建筑节能防火新型材料需求的期盼，研制出新产品，为社会多作贡献！
