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杨宗焜教授和其专家团队简介   (2016/6/20 14:37:05)  发表博文

  杨宗焜教授和其专家团队简介

  杨宗焜,1940年1月生,江苏无锡市人。1964年上海复旦大学化学系毕业。原北京市电子工艺技术研究中心教授级高级工程师,聚氨酯应用技术研究所所长。从事聚氨酯(PU)技术的应用研究及开发工作三十多年。在低发烟、低毒性、难燃性泡沫以及耐高温、耐焰型泡沫、热成型泡沫、大块泡沫等特种聚氨酯泡沫塑料方面有精深研究。

  杨宗焜教授研制的聚氨酯硬泡达到并超过国内建筑、铁路、航空部门一级阻燃标准;在国内第一个攻克了PU硬泡170℃技术难关;于1996年国内第一个在防水、堵漏技术中研制BTR-J型聚氨酯复合灌浆材料,并攻克水中快速凝固、半小时抗压强度达150kg/cm2的技术难关;于1999年在国内第一个攻克了PU难然B1等级泡沫,并于2000年在国内第一个成功地应用于中国空调PU B1等级保温风道板的连续生产线中。

  在耐温泡沫研究中,杨宗焜教授在氨基甲酸酯高分子链中引入耐燃耐温的环状分子结构,使耐温性从通常120度提高到200度;在热成型泡沫中,引进热塑性分子结构,成功地用于汽车顶内饰复合材料中。其中“FRP型低发烟难燃性硬质泡沫塑料”获北京市科技进步三等奖;“DB-150型PIR耐高温硬质泡沫塑料”列为国家科委重点推广的节能新材料,代表著作有《用于建筑上难燃性硬质聚氨酯泡沫塑料》,《硬质聚氨酯泡沫塑料在建筑节能中的应用》,《DBI-150型耐高温硬质泡沫塑料》等。

  杨宗焜教授在国内首创了有机保温材料聚氨酯的低卤化、结碳膨胀型阻燃技术路线,该化学结构的改性是通过曼尼希反应,在易燃的氨基甲酸脂键中,引入难燃、耐温、低发烟、低毒性的环状结构化合物(异氰脲酸酯环、哑唑烷酮、芳香族杂环、碳化亚二按键),成功研发了既节能保温又防火安全的低碳、低烟、低毒的B1级硬质难燃(PlR)聚氨酯泡沫,使原来易燃的聚氨酯硬泡,从易燃级别提升到难燃级别,甚至接近不燃A2级水平。这些成果已经国家权威机构检测,达到并超过我国颁布的GB8624-1997国家标准(相当于德国DIN4102标准)中的B1等级,达到并超过GB8624-2006国家标准,相当于(欧洲EN13501标准)中的难燃C级标准。从单项指标考察,氧指数可达≥32,最高达36;烟密度SDR可达≤25,最低可达15,是目前国内外最高指标;从燃烧性能燃烧剩余长度平均值看,不仅大大超过了B1等级≥150mm的标准,甚至最高达470mm,超过不燃A2级标准的≥350mm指标。碳化层和低发烟、低毒性的环状结构不仅阻止了火焰的蔓延、烟毒气的释放,而且具有抗火焰贯穿、隔火、隔高温的功能,是较为理想的解决了国内应用聚氨酯保温材料在火灾中会释放烟毒气造成群死群伤恶性火灾事故局面。这些科技成果在技术上领先国内外,而且切实有效地解决中国目前建筑火灾频发问题,并为我国的高层建筑、公共场所建筑、幕墙建筑、甚至建筑内部的内保温起到护航保驾作用。

  杨宗焜教授退休后,组建了民间的聚氨酯高科技新材料研发专家团队。该团队以杨宗焜教授为领衔,科研中坚专家杨玉楠工程师为代表,集聚了国内退休的和分散的科技专家精英,打破行业壁垒和部门分割,发挥人才优势、攻关优势、集聚优势,以当代最佳节能保温材料聚氨酯为科研主攻目标,坚持自主创新为动力,以团队专家的跨学科、跨领域的科技优势互补和资源合理配置,在破解我国建筑外保温存在严重火灾隐患的高科技研发中,勇攀高峰,研发了国家急需的高效建筑节能防火难燃B1等级硬质聚氨酯泡沫(执行当前最为严格的GB8624-2006版难燃C级、B级标准),近期按国务院“十二五”新兴产业发展规划要求,正在为研发“无机改性高分子材料”而进行新一轮科技攻关。

  杨宗焜教授在国内论坛、杂志、媒体相继发表了《当前我国建筑节能中不应忽略的大问题》、《从TVCC火灾看中国建筑节能工程中的严重火灾隐患和防火安全误区及对策》、《聚氨酯硬泡阻燃泡沫研究30年的历史回顾与最新研发应用成果》、《中国建筑节能与防火安全必须标本兼治、重在源头治本》等数十篇论文;2009年5月,又发起了与国内数十名包括中科院院士在内的专家学者、企业家联名上书《致国务院办公厅、转国务院央视事故调查组并呈温家宝总理函》,就中央电视台北配楼火灾和中国建筑外墙外保温节能存在严重火灾隐患提出中国专家的看法和解决问题的建议,提出中国建筑节能领域的防火安全要综合治理,材料科学要与建筑科学、消防科学、环保科学结合,为共同创建符合中国国情的建筑外墙屋面保温防火节能体系而共同努力。当公安部、国家城乡建设部要进一步讨论、修改完善《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》,又提出了《从中国国情出发,构建节能防火行规和标准的建议》。

  胡锦涛总书记曾指出“在关系国民经济命脉和国家安全的关键领域,真正的核心技术、关键技术是买不来的,必须依靠自主创新。”以杨宗焜教授为首的研发团队,正在以自己的智慧和力量,努力进行自主创新的核心技术、关键技术的科技攻关,决心为中华民族新的腾飞而奋发拼搏。

  现今国内建筑节能保温行业十分关注杨宗焜的科技成果,杨教授的燃烧性能、火灾性能、碳化层等独特的创新理论和实验成果,已成为我国材料科学在建筑节能和防火安全领域科技革命和进步的诠释。近期,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》,该通知在国内建筑保温材料行业反响极大,《聚氨酯快讯》日前就不再执行65号文的原委和即将出台新标准会给我国新一代有机保温材料研发带来怎样的新机遇和新趋势等问题对杨宗焜教授进行了深入专访。

  访谈实录:

  《聚氨酯快讯》:您如何看待公安部消防局发出不再执行65号文的决定?

  杨宗焜:公安部消防局的《明确民用建筑外保温材料监管要求》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”火灾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态势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》,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新规定,因此,原来65号文就顺理成章地不再执行。

  消防局65号文不再执行至少带来3个积极信号:

  1,明确了国务院46号文的政策底线。

  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。

  2009年9月公安部、住建部颁布《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》46号文件和2011年3月公安部消防局发布的65号文件都是暂行规定,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,在客观上拖延了新标准不能及时出台。目前,虽然尚未出台外保温材料防火等级的具体规定,但至少在原则问题上,我们可在2011年12月国务院的国发46号文基础上统一思想,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、为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级不燃材料,对有机节能保温材料的应用产生很大负面影响。不少企业怕风险也不愿研发新材料,有机材料新产品的生存空间越来越狭小。如今全国坚决贯彻执行国务院46文,各省市政府也采取执行的措施,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为许多企业、设计部门重视,将会大大推动新型聚氨酯材料的开发,目前要求与本团队探讨、合作开发聚氨酯新材料的企业、研究院所也多起来了。

  《聚氨酯快讯》: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,高层建筑的节能与防火安全矛盾也越来越突出。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?而我们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,任何降低材料防火标准都会带来难以估量的重大灾害和后果,像上海“11.15”火灾死亡58人的悲剧不能再重演。所以,国务院46号文的规定是符合中国国情,坚持走符合中国国情的节能防火道路是正确的。

  《聚氨酯快讯》: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,您如何展望未来修订的‘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,发布了我国修订版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。后来欧盟成立后,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版标准原依据国外西德的标准已不复存在。

  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版标准要高得多。最近,国家标准化管理委员会已正式发布了一系列消防安全的国家标准,其中GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》替代了原标准GB 8624—2006。主要针对燃烧性能等级的划分和分级判据进行修改; 增加了特定用途制品的燃烧性能分级;修改了附加信息和燃烧性能等级标识等内容。该标准的颁布实施对提高建筑材料及制品在实际工程应用的防火安全、减少火灾隐患,规范企业生产和便于监督部门的监督管理将发挥重要作用。

  《聚氨酯快讯》: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。如果人们用这样的参数,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版本是参照欧盟的新标准,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,很难通过GB8624-2006版的难燃B级、C级报告便不足为奇了。

  《聚氨酯快讯》:您提出“火灾性能”理论,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。我们认为,材料研发应走阻火技术路线,即要促使保温材料表面在高温火焰攻击下会快速形成高效阻火碳化层,使高温火无法穿透、烧蚀保温材料,并能阻遏烟毒气体的释放。现代航天火箭飞行器在大气层高速飞行中不被生成的千度高温烧毁,其原理就是有高效阻火碳化层的护卫。当然这种材料是否具有阻火功能,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,才能确认是否是具有阻火功能的难燃级或接近不燃级新材料。

  《聚氨酯快讯》: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。但是,聚氨酯在没有经过分子结构改性之前的碳化层结构及防火功能是很差的,抵挡不住高温火的攻击,只有经过分子结构改性才能真正具有抗火灾功能的碳化层结构。故我们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。

  我们在研发中,对聚氨酯材料改性前后不同性能进行综合对比。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。经过化学结构改性和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減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,其中检测的燃烧增长速率指数(FIGRA)W/s标准是≤250,检测结果是94,该数据实际已达到难燃B级标准。

  《聚氨酯快讯》: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中最具节能优势的材料。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,电冰箱、冷库用的保温材料就是聚氨酯。

  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,很少有烟毒气体释放,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。

  《聚氨酯快讯》: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,这样简单复盖的所谓“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“杂化鍵”反应,研发了新型无机改性有机高分子杂化保温新材料,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。

  《聚氨酯快讯》:最近,我们看到《杨宗焜专家团队与企业合作开发的倡议书》,提议企业同仁团结起来,共同推进我国聚氨酯行业的新发展,请问有何具体设想。

  杨宗焜:我国建筑节能材料防火标准高于国外,这是基于我国高层建筑、超高层建筑、大型公共建筑比国外多、比国外拥挤,人民生命财产的保护和国防安全的要求更高、更严格,是符合中国国情。但是,标准的提高,必然会我国许多企业带来产品升级换代的更多挑战,但在倒逼的机缘下,也会带来更多发展的机遇。我认为,我国应让有更多企业有生存发展的机会,建筑外墙外保温材料的燃烧性能级别可分类选用,国内一类、二类的大中型城市的节能材料一定要坚持选用难燃、不燃材料,国内三、四类城市,边远地区、非公共场所可适当降低材料标准的级别。但是,材料标准的提升,必然会给国内许多企业带来新压力、新挑战。为此,本团队发表了《杨宗焜专家团队与企业合作开发的倡议书》,提出本团队愿为企业产品升级换代和产业化提供我们的新思路、新工艺、新配方的服务,我们期盼在合作中,企业能涌现中国式的“乔布斯”,有更多的企业能生产出像“苹果”一样的新产品。为了承诺我们在倡议书中提出的服务方针,最近本团队与一些企业集团、研究机构协商共同创建科技服务平台,如《中国建筑节能减排产业创新战略联盟》已同意搭建服务平台,让国内有更多企业通过合作实现自主生产聚氨酯新材料、新品牌。

  最后,我还是要再强调一下,在创新驱动中,一定要破除一切妨碍科学发展的思想观念和体制弊端,我们的聚氨酯行业同仁一定团结起来,共同研制出新材料、新产品,为社会多作贡献!

  附:杨宗焜专家团队与企业合作开发的倡议书

  杨宗焜专家团队与企业合作开发的倡议书

  —研发新型难燃和不燃保温材料的新思路与建议

  2011年12月,国务院发出《关于加强和改进消防工作的意见》46号文(简称国务院46号文),提出:“新建、改建、扩建工程的外保温材料一律不得使用易燃材料,严格限制使用可燃材料”,要求建立淘汰机制,抓紧修订标准规范,加快研发和推广具有良好防火性能的新型建筑保温材料,标志我国建筑业落实节能减排和防火安全进入进入关键时期,也为加快研发新材料带来重大发展的新机遇。

  最近本专家团队全体成员学习温家宝总理在江苏省考察时讲的“研究成果必须实现产业化。如果成果获奖摆在那里,就只是一个花瓶。科技人员的创新和发明需要企业的支持。中国要有‘乔布斯’,要有占领世界市场的像‘苹果’一样的产品”一段话,印象特别深刻,深受启发。本专家团队过去在研发节能防火新材料曾有较多的成果,但决不能将它变成孤芳自赏的摆设,我们决心与企业结合,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,期盼在合作中能涌现中国式的“乔布斯”,有更多的企业能生产出像“苹果”一样的新产品。

  谨此,本专家团队为构建与国内企业合作的服务平台,特以30年来对保温材料的防火安全性研究,结合实际火灾检验,以四个方面(步骤)的剖析,提出建议以供参考。

  第一步:按目前国务院46号文规定和公安部颁布的GB8624-2006法规,从燃烧性能考察判别保温材料能否达到难燃B1级、不燃A级标准。

  主要根据下列两表对应关系分析:

 

  从表1和表2的对比关系中,以从保温材料的燃烧性能考察,只有达到难燃B级和不燃A级,才不会引发火灾的轰燃。

  ①现在国内使用的标准主要有GB8624-2006和GB8624-1997,前者对应的燃烧性能分级是A1、A2、B、C、D、E、F级。后者对应的燃烧性能分级是A(不燃材料)、B1(难燃材料)、B2(可燃材料)、B3(易燃材料)级;

  ②现行有机保温材料只能达到GB8624-1997版标准中的难燃B1级或复合A级,按GB8624-2006版标准只能达到难燃C级、B级(即B1级),而无法达到GB8624-2006版标准不燃 A1、A2级。

  ③目前国内的有机保温材料很少能真正达到难燃B1(B、C)级。有一些企业是将不合格的有机保温材料,外覆一层6-10mm的无机砂浆,构成了所谓的复合不燃A级保温板,其办法是用公安部2011年4月发文规定作废的GB8624-1997标准,以GB/T8627-2007中的烟密度、GB/T8625-2005中的试件剩余长度及烟气温度等来检测,得到所需要的A级报告。此种外覆无机砂浆的所谓不燃复合A级材料,其芯材的燃烧性能仍是不合格的易燃或可燃材料,是改头换面地架空国务院明令禁用易燃材料和严格限止使.用可燃材料的规定。

  第二步:要以“火灾性能”来判别燃烧性能能否达到难燃B1级、不燃A(A1、A2)级。

  对保温材料防火安全性仅从燃烧性能来判别其能否达到难燃B1级、不燃A级还不够。燃烧性能好坏判别其优劣,均具有一定相对性,它同测定方法、条件有关,很难使其相统一。我们提出要在真实火灾中进一步考察保温材料的燃烧性能,并称之为“火灾性能”。 以“十一五”期间我国大量的实际火灾为案例,大规模使用的是热塑性有机保温材料EPS、XPS与热固性有机保温材料聚氨酯(PU)、酚醛(PF),按目前国家标准GB8624-1997和GB8624-2006中测试方法相对比,热塑性有机保温材料EPS、XPS较容易达到难燃级别B1或B、C难燃级别,但在真实火灾中,却是“火灾性能”极差的保温材料,决不是什么难燃材料。在真实火灾中它们不会形成抗火灾功能碳化层结构,出现熔融滴落,熔融滴落物会引发火灾蔓延。央视大灾、沈阳第一高楼大火充分说明了XPS热塑性保温材料是建国以来在真实火灾中,决不是什么难燃材料,而是火灾蔓延速度最快的一种易燃材料。热固性保温材料聚氨酯(PU),如不经过分子结构改性,其碳化层功能微乎其微,在火攻击下,同样难以生成抗火灾功能的碳化层结构,同样是“火灾性能”极差的保温材料,上海11.15火灾充分说明了热固性B3级聚氨酯材料,仍是火灾蔓延极快的易燃材料。无机保温材料玻璃棉、岩棉、防火棉属不燃A材料。在央视大火灾中考察,这种无机保温材料在火灾初始阶段不燃烧、不蔓延,但同样是经不住高温火攻击,玻璃棉350℃以上脆化、粉化,岩棉在650℃以上开始粉化,在真实大火中均烧成一把粉,不能保护建筑物。

  因而考察保温材料的“火灾性能”极其重要。但真实火灾是无法重复的,因而“火灾性能”数据只能从接近火灾的大型火灾性试验取得,即在模型火试验中获得,我们也只能从国际上模型火试验取得“火灾性能”数据来判别,具体见表3。

 

  第三步:判别保温材料“火灾性能”的关键是材料在火灾中能否形成碳化层结构

  保温材料好的“火灾性能”主要依据是在火的高温攻击下,保温材料是否能形成抗火灾功能的碳化层结构,此碳化层结构在高温火攻击下,不崩裂、不崩塌,才能真正保护建筑物。碳化层理论已被航天航空尖端科学所证实,航天航空外护卫结构抗3000-4000℃高温,不是靠无机高温合金材料,而是具有抗火灾功能、抗烧蚀的碳化层或碳化层结构。不要迷信无机材料,无机保温材料在火灾初级阶段,不会引起着火,但真实火灾中,许多无机材料是抗不住高温火的攻击。混凝土在350℃开始崩裂,钢结构在600℃以上失去强度变成软面条,铝合金在500℃以上会燃烧,其燃烧热值大大超过有机保温材料,增至7-8倍。例如央视大火、沈阳第一高楼大火,因铝合金燃烧产生热值大大超过有机保温材料,引发立体性火灾。

  热固性泡沫塑料在火灾高温中形成的碳化层结构,具有隔火、抗火和隔热功能,绝热性好,起到防止火灾蔓延。美国911事件,两幢高楼钢结构表面碳化层涂料结构起到这种保护作用,赢得延迟大楼塌陷40分钟时间。

  研发新型建筑节能保温材料,一定要具有在高温火攻击下会迅速形成能保护建筑物的防火焰蔓延的碳化层结构,这也是创建新型保温材料的理论基础。

  第四步:有机保温材料要达到接近不燃A级标准,只有走无机和有机结合道路。

  目前有机保温材料其燃烧性能最多只能达到难燃B级,不可能达到不燃A级。如要达到不燃A级,只有通过高科技的无机和有机结合道路来实现。

  杨宗焜专家团队积30余年的研究,攻克了易燃有机保温材料聚氨酯(PU)耐火等级低、烟雾大、毒性高的世界性三大难题。这种具有碳化层功能的聚氨酯材料是目前最为理想的保温材料,并已经国际国内权威机构检测,达到国家老标准GB8624-1997难燃B1等级,达到新标准GB8624―2006(相当于EN13501标准)的难燃B级,氧指数≥32,最高达到36,烟密度SDR等级≤25,最小为15。经国际权威机构SGS检测,达到美国ASTME-84一级难燃标准,并取得难燃级标识授权使用证。经上海科学技术情报所检索结论:该产品属于国内领先水平,氧指数达到国际先进水平。

  专家团队历经多年的研发,从材料的燃烧性能考察,最新成果已达到难燃B级和接近不燃A级,使用这种材料不会发生火灾轰燃,这是一个重大突破,这是在 “碳化层理论”、“火灾性能理论”的基础上才实现的,同时,团队在瞄准世界科研的前沿阵地,在大量科研实践中,又总结提出“无机有机杂化反应理论”。

  “无机有机杂化反应理论”,它不是无机与有机材料的简单物理混合,而是通过杂化反应,依靠“杂化鍵”将无机同有机分子结合起来,这是我们理论的又一创新。研究表明,在热固性泡沫塑料形成过程中,加入无机纳米颗粒或纳米粉末,通过杂化反应,生成新型无机有机杂化保温材料,通过GB/T5464不燃标准检测,其残留量大于50%、热释放速率大大降低,达到靠近不燃A级标准。这是今后新型防火保温材料研制创新方向。“杂化反应”理论同样是我们创新型保温材料理论基础。

  我们的建议

  上述四个方面的步骤,充分说明了当前建筑节能中防火安全同建筑节能矛盾只能靠科技创新解决。我们要以坚决贯彻国务院46号文为动力,在企业的的支持下,加快构建服务平台,与企业合作研发节能防火新型绿色保温材料。

  建筑节能是国策,防火安全是大局,一定要以人为本,不得有任何偏废。我们强调保温材料既高效节能,又要防火安全可靠;坚持节能和防火安全协调可持续发展,根本方法是统筹兼顾,让老百姓住在一个既高效节能又防火安全性好的房子中,决不能住在有火灾隐患的房子内,这是我们研究的宗旨和根本要求。

  杨宗焜聚氨酯高科技新材料研发专家团队

  (相关问题咨询请与杨宗焜研发团队华校生教授联系,联系电话:18917277428)

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