杨宗焜：建筑节能与防火安全的守卫者

晨曦

杨宗焜从事聚氨酯（PU）材料研发应用至今已有30余年。退休后，他继续奋斗在科学研究的第一线，组建了“杨宗焜高科技聚氨酯材料研发专家团队”，以国内一流退休专家为主，在建筑节能防火保温墙体新材料研发的世界科技前沿阵地上艰苦攻关。

2009年央视火灾之后，杨宗焜召集包括科学院士在内的70余名专家共同致函温家宝总理，提出国家应加强新型防火保温墙体材料的研发工作，如今，该专家团队已对当今世界最佳有机保温材料聚氨酯进行了分子结构改性，成功研发了难燃B1等级聚氨酯泡沫新材料。在此基础上，杨宗焜带领专家团队将目光投向新的科研高地，力争在建筑材料科学领域内研发出更多新型节能防火材料，为创建有中国特色的建筑节能防火安全新体系而不懈奋斗。

苦心钻研，硕果累累

我国“六五”、“七五”期间，杨宗焜就受命参加了聚氨酯防火氧指数（OXYGENINDEX）≥26的国家攻关项目。经过潜心研发，他终于攻克了国内第一个聚氨酯保温材料氧指数的≥30%的数值，随后，该研发项目凭借其优良的难燃性很快应用于国内航空、铁路、建筑等一级防火标准工程。

1999年，杨宗焜又成功研制出国内第一个聚氨酯难燃B1等级泡沫，并成功应用在空调保温风道板的连续生产线中。2000年10月，上海科学技术情报所对以杨宗焜为主研发的“B1级难燃硬质聚氨酯泡沫塑料板”进行成果检索，并确定该产品属国内领先水平，氧指数指标达到了国际先进水平。同年，上海市促进高新技术成果转化项目认定办公室认定杨宗焜研制的“B1级难燃硬质聚氨酯泡沫塑料板”为上海市高新技术成果转化项目，上海万国科技发展有限公司为该项目高新技术企业。

迈入21世纪后，我国建筑节能正面临着大规模需求高效节能防火保温泡沫塑料的新形势，杨宗焜在花甲之年，老骥伏枥，坚定科学发展观的信念，全心全力投入前沿性的聚氨酯泡沫阻燃和防火应用为一体的高科技研究中，并组建了以退休专家为主的“杨宗焜高科技聚氨酯材料研发专家团队”，成立了以课题技术负责人杨玉楠为核心的攻关组。攻关组经过潜心研究，提出了国内第一个聚氨酯无卤化结碳膨胀型阻燃技术路线和工艺，通过曼尼希反应，在聚氨酯易燃的氨基甲酸酯键的分子结构中，进行分子结构改性，引入难燃、耐温、低发烟、低毒性环状结构化合物（异氰脲酸酯环、唑烷酮、芳香族杂环、苯环等），以及具有抗火灾功能的纳米颗粒聚合物，将原本易燃的聚氨酯泡沫改变为氧指数高、火焰传播小、烟雾小、毒性小、耐燃性好、耐火焰贯穿强的难燃材料。

该项研究成果的成功，攻克了易燃聚氨酯的耐火等级低、烟雾大、毒性高的世界性三大难题。该材料经国家权威机构检测达到国家标准GB8624-1997的难燃B1级，GB8624-2006(相当于标准欧盟EN13501)的难燃C级，氧指数≥32，最高达到36，烟密度SDR等级≤25，最小为15。其科研成果处于国际、国内领先水平。此种新型防火保温墙体材料对遏制我国频频发生的建筑火灾和预防群死群伤现象的发生具有深远意义。

杨宗焜深信，中国目前已是世界建筑生产大国，将来将成长为世界建筑强国，中国外墙外保温建材行业将来更有望建立拥有自主知识产权的建筑外墙屋面节能保温防火安全体系，并可有效防范建筑外墙屋面工程恶性和重大火灾；有能力适应现代建筑发展和高层建筑节能防火需要。

理论联系实际，成功源于探索

杨宗焜本着仁爱之心，不愿看到我国建筑领域频频发生的火灾对人民生命财产的威胁。寄心于此，杨宗焜在其数十年的职业生涯中，一直苦心研究建筑防火技术，他历经磨难，终于在国内第一个提出考察并识别有机保温材料能否达到难燃级防火的“碳化层理论”和“火灾性能理论”；并在国内首先提出并有效解决了使易燃PU有机保温材料迅速形成具有抗火灾碳化层结构的无卤化结碳膨胀型难燃技术路线及工艺路线。

其中“碳化层”理论和“火灾性能”理论的提出，是源自于长期的建筑节能防火实践中，通过针对大量的中国建筑火灾案例，并在其中摸索出引发火灾的规律和探索从材料的源头上遏制引发火灾成因而共同形成的理论。

两个理论均以新的GB8624-2006分级体系为依据，参照欧盟EN13501－1：2002标准和规定的试验方法及等级标准，按附加燃烧生成物的毒性试验要求，对材料在真实火灾场景中的燃烧特性进行的。杨宗焜指出，必须将试验的设计和数据的采集建立在火灾理论的基础上，以实际的火灾为参考场景，以此获得“火灾性能”数据。以实体火灾为参考场景，可测得一系列与潜在火灾危险性相关参数：燃烧热释放速率、产烟量、产烟速率、烟气毒性、火焰传播等多项参数。利用这些参数就可以全面地、系统地、描述火灾发生的三个阶段。第一阶段是指制品被新燃的着火阶段，利用小火焰施加于制品的局部区域；第二阶段是指火灾逐步扩大，直至轰燃阶段；第三阶段是在轰燃后，所有可燃制品均成了火灾荷载。用这些参数可将建筑材料分为A1、A2、B、C、D、E和F七个级别。

将上述达到难燃级别材料同防火构造结合起来，就能建立系统的“外墙外保温防火安全体系”，采用大型火灾性试验进行最终考察，判断其“火灾性能”，就能进行合理科学的防火分级，有利于做好火灾成因的分析与解决。

我国在“十一五”期间，由于大量应用具有严重火灾隐患的易燃材料，因此建筑火灾不断，这是造成诸如央视大火、沈阳第一高楼大火，以及上海“11·15”的58人被烟熏毒死、烧死等多起特大火灾事故发生的根源之一。

此外，我国现有的建筑墙体材料中大量应用的是B3级热塑性有机保温材料（EPS、XPS），由于它具有吸收热量的功能，也可取得难燃烧性能数据。但在实际的火灾中，这种热塑性材料在超过75℃就会出现融化、滴落的现象，其火灾防御性能很差，同时还存在火灾隐患，所以不是理想的保温材料。

相比之下，无机材料虽是不燃材料，但抵抗不住火灾高温的炙烤，而混凝土在350℃开始崩裂、钢结构在600℃变软、500℃以上金属铝燃烧会产生更大的热值（通常为有机保温材料热值的7-8倍）。在我国许多建筑火灾案例中，无机保温材料也被证实是经不住真实大火高温攻击的，例如不燃玻璃棉350℃就会脆化，岩棉650℃就会粉化，因而无机保温材料不能进入防火保险箱。

基于此，杨宗焜利用聚氨酯材料的化学热固性特点，提出了制备优质防火材料的“碳化层”理论，即将原来易燃的聚氨酯材料通过高科技的分子结构改性为难燃聚氨酯（PIR）泡沫，这种新材料在高温火的攻击下，泡沫表面会迅速形成碳化层。在大型建筑火灾中，只有具有碳化层结构的材料才能起到保护墙体结构的防火性能。聚氨酯材料表面碳化层不仅可以阻止火焰的蔓延和阻遏烟毒气体的释放，还具有抗火焰贯穿、隔火、隔高温等功能。“杨宗焜研发团队”研发的这种新材料经过检测，其燃烧碳化层残留率近50%，达到国内外的先进水平，在国内外大量的火灾案例中，碳化层理论的科学性和实际应用的指导性非常明显。由此，此种新型材料理所当然地成为了当前最佳的新型节能、防火、保温的墙体材料之一。目前，此种新型碳化层高效抗火功能的原理已广泛应用于航空、航天、导弹等军事尖端领域，并得到了验证和认可。

值得一提的是，“火灾性能”理论也是杨宗焜的又一重大科研贡献，其在理论中指出，我国有机保温材料在国际、国内标准的中小试验条件下，想取得燃烧性能数据具有很大的局限性，而这恰恰也是困扰我国能否科学检测材料燃烧性能的一大难点。杨宗焜在科学检测材料燃烧性能方面指出，只有从接近真实火灾的大型火灾测试中才能取得材料真实的燃烧性能数据，即“火灾性能”数据。按照“火灾性能”数据才能真正建立并获得长效建筑保温材料对于抗火灾的耐火功能。可以认为，杨宗焜的“碳化层”理论和“火灾性能”理论是在源头处创建了我国未来建筑节能新型防火保温墙体新材料的指导性理论，这也为我国未来建筑节能新型防火保温墙体新材料研发指明了方向。

再接再厉，志在千里

2011年末，在国务院发布国发《国务院关于加强和改进消防工作的意见》46号文中，已对墙体材料明确提出“新建、改建、扩建工程的外保温材料一律不得使用易燃材料，并作出严格限制使用可燃材料”的规定，这是从材料的源头上遏制建筑火灾的重大举措。

为了正确贯彻国务院46号文，“杨宗焜专家团队”提出，中国建筑节能防火保温墙体材料不能生搬硬套国外模式，必须结合我国的高层建筑多，超高层建筑多，人口密集建筑多，消防安全难度大等实际，依靠科技创新，研发防火安全好的优质材料，同时还应研发出更好的新型防火构造体系，力争从源头上治理建筑火灾频发的问题。此外，还必须贯彻国务院46号文提出的要“鼓励自主创新和引进消化吸收国际先进技术”，而不是照搬照套，跟在别人后面亦步亦趋。具体而言，解决外墙防火安全问题必须从两方面入手，一是从引发火灾源头上查找原因，规范有机保温材料的防火级别，依靠科技创新研发低烟、低毒的高效防火有机保温材料；二是要加快研制具有新型抗火灾功能的防火构造，深入落实国务院46号文的精神，保温材料的燃烧性能必须向难燃B级和不燃材料靠拢，积极研发低能耗、低烟毒的优质先进保温材料。

研究团队最终得出的结论是：建筑防火安全体系的建立，不仅离不开材料防火的级别、构造选择，而且离不开模型火灾试验的验证。而上述种种研究结论，又必须最终服从建筑科学中“整體防火第一、系统防火第一”的理念。所有研究成果只有在实际建筑防火构造系统中得到最终验证，才能得出所有材料防火研究、火灾模型火研究都是为建筑科学服务的结论。

国务院46号文出台后，我国防火材料又遇到了一些新的问题，如材料与制品各自燃烧性能等级要求的含混，这给执行46号文带来了一定的难度；模型火灾试验有漏洞，材料燃烧性能级别容易“以次充好”、“掺杂使假”；薄抹灰系统的缺陷尚未得到解决，材料产烟毒性检测只列为附录，以上弊端均为贯彻国务院46号文增添了难度。

最终，“杨宗焜专家团队”研制的低碳、低烟、低毒改性难燃聚氨酯材料，一举成为了当前最佳的节能保温防火材料，目前此材料已受到来自国内外同仁的高度关注与青睐。例如，广州朗腾聚氨酯有限公司按照“杨宗焜教授研发团队”的思路和技术配方，目前已成功开发出低碳、低烟、低毒难燃聚氨酯新材料，并通过了美国ASTM E-84一级标准，获得了美国权威机构颁发的等级标识授权使用证书，利用该技术生产的产品已远销美国、东南亚、欧洲等国家。

又如山东鲁盾聚氨酯制品有限公司目前已拥有4条硬泡聚氨酯保温板连续生产线，其产品有硬泡聚氨酯外墙粘贴板系列产品，现拟与朗腾聚氨酯有限公司合作开发20万吨低烟、低毒、高阻燃特种聚氨酯新材料。

值得一提的是，南京鑫叶高分子科技有限公司作为一家集科研、生产、销售等多种经营形态于一体的综合性企业，现已形成以阻燃聚醚为特色的聚氨酯原料、阻燃剂和助剂为主体的三大产品结构。该公司目前决定与“杨宗焜专家团队”合作，致力于开发和推广“杨宗焜专家团队”的低碳、低烟、低毒改性难燃聚氨酯泡沫新型保温墙体新材料、新产品，为聚氨酯制品性能的改善和提高不断注入新的活力。除此之外，江苏长顺集团有限公司、中美合资通达豪森建筑科技发展公司等企业目前也提出要与“杨宗焜专家团队”成为新材料研制的合作伙伴。

“杨宗焜专家团队”目前正准备研制一种既具有保温隔热功能，又具有反射、发射、抗辐射功能于一体的新型外墙保温材料，并力求研发出一种可使建筑外墙外保温材料由原来厚重的“棉大衣”转变为高性能超薄型“太空衣”的建筑节能新型防火保温墙体材料。

杨宗焜带领的科研团队的成长经历和取得的不凡成就带给我们的最大启示是，我国在从建筑大国向建筑强国的转变过程中，能否成功创建中国建筑节能防火安全体系，在国际和国内都有重大意义。节能与防火安全不能有任何偏废，大规模使用新型高效有机保温材料势在必行。

人物简介：

杨宗焜，1940年1月生于江苏无锡市。1964年毕业于上海复旦大学化学系。曾担任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、中国塑料工业协会聚氨酯制品专业委员会高级顾问职务，被业界誉为国内著名的聚氨酯研发、应用技术专家。