高分子材料运用于建筑工程的研究

2019-12-21陈家森

大众投资指南 2019年7期

陈家森

（池州学院，安徽池州 247000）

前言

随着国民经济稳步发展，建筑行业发展可以说是突飞猛进。建筑行业也开始与各种新材料、新工艺与新技术，它们在一定程度上推动了国内建筑工程领域的不断发展。其中高分子材料因为自身的卓越性能，被越来越多地运用在建筑工程中。高分子材料立足于各类高分子化合物，应该深入地分析和研发各类高分子材料的性能，使它在建筑市场的未来发展中获得更可观的市场前景。随着国内化工科技的不断进步，高分子材料种类越来越多，各类高分子材料被日益广泛地运用在建筑行业中。部分高分子材料的力学性能可以个金属材料或者无机材料相提并论，一部分高分子材料具有优异的储能、节能与保温等性能。如今国家正在大力倡导环保、节能、绿色主题的建筑理念，可以在建筑工程中充分地采取各种高分子材料。

一、直接节能型高分子材料

高分子、酚醛树脂、聚氨酯包覆的若干复合相变材料，经常被用在建筑物外墙上，这些高分子保温材料都是非常典型的节能型高分子材料。它具有非常优良的防水、防火、保温效果，具备稳定的化学性能与较低的材料膨胀率，可以充分地达到建筑物关于安全效能与保温效能的需要，便于施工。

硬质聚氨酯本身的闭孔率达到了惊人的90%，发泡剂的导热率非常低，被封闭于孔洞中，如一氟二氯乙烷与二氧化碳等。聚氨酯的现场导热率通常情况下是0.02W/(m·K)，假如出现老化现象，稳定后它的导热率会基本保持稳定，变化非常小，所以它有着非常良好的保温性能。聚氨酯材料的闭孔率极高，疏水性良好，能够预防材料遇水发生膨胀现象，使材料具有稳定的尺寸。聚氨酯材料具有极强的粘附性，即使操作环境不够理想，也能够方便地进行操作和施工。然而聚氨酯缺乏良好的阻燃性，所以逐步促进了酚醛树脂材料的健康发展。酚醛树脂材料的隔热性与耐热性都非常突出，毒性与发烟量都比较小。

然而酚醛树脂缺乏上佳的韧性与力学强度，它在一定程度上约束了这种材料运用于建筑工程的程度。具有良好力学性能的相变材料与聚合物，经过必要的混合交联，形成了高分子保温相变材料。通常情况下，它的保温材料采取固型-液型相变材料。由于此类材料的转变温度处于20℃-30℃的范围内，它也是人体最适宜最舒服的温度。如今国内建筑行业大部分情况下都采取保温相变隔热材料。随着科技持续进步的情况下，相变材料的使用寿命与力学性能都会愈加稳定和改善，它的热稳定性与保温性能也会越来越出色。

二、间接节能型高分子材料

部分间接节能型分子材料经由改善和提升传统材料的若干性能而来，如改善传统高分子材料的可加工性、化学稳定性、耐水性等，进而提升它的节能效果。部分由减少材料生产的相关成本而得以形成。为了切实增强这些材料的耐水性，能够制造和研发超支化水性聚氨酯涂料，或是在较大程度上增强水性聚氨酯保温涂料方面的交联度，进而稳步提升较高湿度形势下聚氨酯涂料的稳定性。

三、功能性储能高分子材料

聚合物太阳能电池是这类材料中非常具有代表性的一种。这种太阳能电池在很大程度上扩大了太阳能电池的具体发展类型，这种电池的生产成本在很大程度上低于以往的多晶硅、单晶硅电池的生产成本，显著地降低了它的污染性。而且，这种电池的相关器件具有较大的柔性，呈现出多种形状，它在较大程度上简化了建筑施工的环节和流程，在一定程度上美化了居住环境。20世纪九十年代初，科学家在聚合物太阳能电池领域获得了突破性的研究进展，在研究电池光电性能的过程中，揭开了利用共轭聚合物研发和设计聚合物太阳能电池的崭新思路。科学家持续努力，如今在太阳能光电转化效率研究中获得了重大进展，最高已经达到百分之五。

为了切实提升光电转化效率，国内外多位学者潜心研究。他们的研究成果表明，假如电子给体材料主要采取低能带间隙的相关聚合物，则所研发出的电子器件能够获得良好的光电转化效果，当以杂环聚合物和梯形聚合物最为典型。这些材料的相容性非常好，在一定互容的情况下又具备了适当的相分离结构，此类分离界面带来了很多异质结的形成，有效地增加了光电转化效率与有效分离界面。经过20多年研究和开发聚合物电池太阳能的历程，光电转化效率取得了重大突破。相关研究成果表明，只要它的转化效率超过了7%，就能够进行量产。此类电池的量产，会在很大程度上减少生产电池器件的费用。

四、功能性节能高分子材料

环境敏感型聚合物材料是非常具有代表性的功能性节能高分子材料，这种热致变色材料在特定的材料转化温度下，会改变聚合物的相关结构，进而改变本身外观的颜色。如聚N—异丙基丙烯酰胺大致以31.5℃为转变温度。当这种功能性节能高分子材料运用于建筑工程中，它的节能范围处于人类舒适温度的范围内。假如环境温度低于这个温度，该材料会变成黑色，假如温度超过了35℃，它能够呈现为白色。