聚苯乙烯泡沫塑料国内外的发展状况

综合实践

聚苯乙烯泡沫塑料国内外的发展状况

专业：高分子材料与工程专业

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日期：2011.5.22

聚苯乙烯泡沫塑料国内外的发展状况

摘要：本文通过收集多篇文章对聚苯乙烯国内外的应用现状进行了总结，同时对EPS和XPS的具体应用进行举例，将两种材料的进行比较。

关键词：聚苯乙烯；泡沫塑料；保温材料

1 概述：

泡沫塑料作为建筑节能所用的保温材料在我国刚刚开始推广使用，未来10年肯定会有高速发展，市场前景非常广阔，但存在的竞争也非常激烈。

聚苯乙烯泡沫塑料分为膨胀型EPS和连续性挤出型XPS板两种。

1.1 可发性聚苯乙烯(简称EPS)

我国可发性聚苯乙烯(简称EPS)泡沫塑料的工业生产始于20世纪60年代，1994年EPS制品的消费量是10万吨，到1997年已达30万吨的规模,其中在建筑中的应用约占50%左右。

1.1.1 国内外EPS塑料发展概况

1.1.1.1 国外EPS消费量

全世界的EPS消费量在过去10年中每年增长约5%，1997年已达到212万吨，其中55%用于建筑。西欧在建筑中应用的比例最大,1997年消费的75万吨中占70%(51.1万吨)，生产EPS的最大企业是BASF、DOW、SHELL和BP。从图1、图2和图3可以看到全世界的年消费量增长的情况、各地区EPS消费量达到的比例和用于建筑中的比例不断增长的情

况。

1.1.1.2 国内EPS消费量

根据中国石化咨询公司介绍,估计1994年EPS的消费量为10万吨(聚苯乙烯总消费量是61万吨) ,在EPS泡沫塑料中45%是板材(不包括挤出泡沫片材)即4.5万吨。

《中国塑料工程信息》57期报道,1997年我国进口EPS是283659吨。

根据网上信息,1997年我国国内生产聚苯乙烯树脂33.9万吨,进口139.5 万吨。

综合以上信息估算,我国1997年EPS消费量约为30万吨(其中EPS板材约15万吨)。我国生产EPS 的主要企业汇于表1 。

1.1.2 EPS泡沫塑料在建筑上的应用的机遇[1、2]

“可持续发展战略”已经成为世界各国的共识。为了使国民经济能够与人口、资源、环境协调、持续地发展,我国必须尽快地在建筑节能上赶上国际先进水平。

建筑物的保温是建筑节能的基础。因为我国过去的建筑不重视保温,建筑物的保温性能要比发达国家差到几倍,造成在冬季取暖和夏季空调降温时能源的巨大浪费。每年我国用在建筑取暖上的能耗早已超过1亿吨标准煤,住宅使用能耗已占我国能源供给的15.6%。北京地区每年采暖用煤近800万吨,大约占北京地区全部用煤的1/3。这不仅造成经济损失和资源浪费，还严重地污染环境。

从世界各国的发展动向看，随着对“可持续发展战略”的重视，对建筑节能提出的要求愈来愈高。值得注意的是我国目前执行的《新建筑节能标准》和发达国家现在的建筑节能标准比还有不小的差距，我国住宅的能耗比同纬度发达国家高出3倍(见表2) 。

近年来我国政府采取了一系列重大举措来推动建筑节能[3]，包括用法律和行政手段来强制推行节能,现已开始执行新的《民用建筑设计节能标准》（标准号为JGJ26-95)。新的标准要求新建筑的保温性[4]能要比80年代的建筑提高50% ,同时开始有步骤地改造大量保温性能不好的旧建筑。可以肯定，随着经济的发展,今后我国对于建筑节能会更加重视并提出更高的要求。

根据新的节能标准,采用传统的建筑节能材料很难达到要求,如外墙如果单独采用黏土砖要达到标准要求的保温效果, 在北京地区砖墙的厚度要达490mm ,在哈尔滨要达到1020mm ,这显然是不可行的,所以,我国迫切需要发展新型建筑保温材料。根据发达国家的经验,EPS泡沫塑料作为建筑保温材料有很大的优势。

a、保温效果好[5、6](如表3 所示)

在温差40 ℃,相对湿度80%条件下,50mm 厚的EPS发泡板的隔热效果等于1075mm厚砖墙的隔热效果。

b、质轻价格低

一般应用的EPS板密度为20kg/m³左右,目前价格为300元/m³左右。一般在保温工程中只占总造价的1/10左右。

c、施工简便。

d、耐老化性能好

德国BASF已有使用30年的实际经验。EPS泡沫塑料的最大缺点是耐火性能较差,目前只能做到自熄(氧指数OI为30左右)，而难燃程度只能做到B1级(德国标准DIN4102第1部分)，在设计和应用中必须给予充分的注意。

1.1.3 EPS 泡沫塑料[7]在其它领域应用

1.1.3.1 道路工程[8]

①用作软土地基路堤填料

在软土地基上修筑路堤经常会产生路基不均匀沉降和沉降量过大问题。EPS 自身密度小的超轻质特性和其特有的力学性能，决定了EPS能够有效地减轻路堤、基础自重荷载，从而达到减小地基变形、有效控制路堤沉降、保证路面使用质量的目的。

②用于路桥过渡段填筑

由于路桥过渡段的特殊性，施工质量难于控制，并且基于桥台与路堤结构的差异，使得在过渡段处容易产生沉降差，从而影响行车的安全与舒适。利用EPS 质轻、竖向受压后产生侧向压力小的特点，把EPS用于桥台、挡墙的填料，既能减轻自重，有效防止基础下沉，避免桥台与路基连接处的沉降差异，消除桥头跳车现象，同时又可大幅减小路堤对桥台的侧向压力。

③修建直立挡墙

由于EPS具有直立性好、侧向变形小的特点，在山区陡坡和城市道路建设中可以利用EPS修建占地面积小、外表美观的直立挡墙。

④用于减轻地下结构物顶部的土压力

路堤下埋设的刚性结构物往往会由于结构物上部土体与两侧土体不均匀沉陷而产生过大的附加压力，垂直土压力系数可达1.2，当填土较高时甚至可达

2.0，即在结构物顶部存在应力集中现象。把EPS这种良好的可压缩性材料铺设在结构顶部，形成一个“人工沟槽”[9]，可大大减小结构物所受的土壤压力。这种人为调整位移场分布、改善结构物上应力分布的方法，可用于改善深埋涵洞、管道和高坝防渗芯墙的应力分布，以防止其开裂。

⑤用于防止路基冻害旧[10]

在寒冷地区，道路路基每到冬季都会发生冻害，使道路不平顺，严重时将危及行车安全。传统的整治方法如注盐、换土、铺炉渣等方法效果都不佳。由于EPS具有良好的保温隔热性能，在路基顶面铺设EPS作防冻层，可减少因填筑路基引起地表下冰冻层溶解而产生的沉降及防护边坡的冻胀破坏，并减小路基的冻结深度，从而消除路基冻害，保持线路结构的稳定和减小变形。

1.1.3.2 水利工程[11]

采用EPS板作为涵闸基础保温层，可明显地减小或消除基础板下地基土的冻胀力，实现基础浅埋，节省基础开挖量和施工排水费用，尤其是对水饱和地基更具有实用价值。目前北方地区仅用10cm厚的EPS板作基础隔热保温层可相应减少冻深100cm以上，使冻结深度减小80%以上，降低基础工程造价30%一40%。另外，近年来山东、山西、宁夏等省区在渠道河流衬砌的工程中也大量使用EPs 板作防渗透、防冻融材料以解决渠道的渗透和冻融问题，均取得了很好的效果。

1.2 聚苯乙烯泡沫塑料( 简称XPS)

挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）是国外20世纪50、60年代开发出的一种新型绝热材料。它具有优异的和持久的绝热功能、独特的抗蒸汽渗透性、极高的压缩强度, 易于加工安装,在诸多领域得到了广泛应用, 主要包括: 墙体保温、倒置式屋面保温、钢板屋面保温、冷库保温、地暖系统、地板安装辅材、复合风管、彩钢夹芯板、建筑物底面、路基等,所以在世界上得到了广泛的使用。

1.2.1 国内外的应用现状

国外几家著名公司都先后用不同工艺流程取得过该产品的专利权，并在各自的领域中大力推广应用。例如道化学公司的蓝色XPS、欧文斯康宁公司的粉红色XPS、巴斯夫公司的绿色XPS等, 他们除在本国拥有广大市场外, 都在国外市场上取得了成功。道化学公司在日本拥有两条以上生产线, 欧文斯康宁公司在我国南京市投资建立的年产10万立方米的生产线投产后迅速打开了市场, 产品的市场认可度很高, 取得了很好的投资效益。XPS产品问世后已经在各种建筑结构中得到了应用，并积累了成熟的经验。在居住建筑中作为绝热材料，特别是屋面绝热材料应用得十分广泛，同时在商业和工业中也不乏成功的范例。比如: 日本的大阪机场、美国的麦当劳公司总部大楼、佛罗里达州的海洋世界、弗吉尼亚州的诺福克市中心隧道、缅因州的牛顿机场跑道、马萨诸塞州的马瑞特大型冷库等。

中国的XPS泡沫行业起步较晚, 1999年美国欧文斯科宁公司在南京投资建立了中国境内的第一条XPS生产线，投产后产品迅速打开了市场，XPS逐渐获得市场的广泛认可。此后，伴随中国经济的快速发展以及国家实施的建筑物节能改造工作的深入开展，XPS得到迅速发展，市场需求迅速增大。大量民营企业看准了迅速扩大的国内市场需求纷纷投入XPS的生产，XPS产量迅速增长，为实现国家建筑节能目标做出了巨大贡献。经过10年的发展，中国XPS泡沫行业已经实现了生产设备的完全国产化。XPS在中国建筑保温材料市场份额已经超过20% , 并且呈逐年上升势头。据不完全统计，中国2009年XPS总产量达1000万立方米, 约300kt。行业生产线保有量约700条，企业数量约500家。XPS生产的重点地区为华东、华北和东北地区。