EPS泡沫塑料性能介绍

EPS泡沫塑料性能介绍_
EPS是一种热塑性材料，经加热发泡以后，每立方分米体积内含有300～600万个独立密闭气泡，内含空气的体积为98%以上，这样的结构使它具有许多特性。

一，保温隔热性能
EPS具有良好的保温性能是因为它由完全封闭的多面体形蜂窝构成，蜂窝的直径0.08～0.15mm，蜂窝壁厚为0.001mm。

EPS由约98%的空气和2%的聚苯乙烯组成。

截留在蜂窝内的空气是一种热的不良导体，因而对EPS的热绝缘（保温）性能起决定性的作用。

与含有其他气体的泡沫塑料不同，空气长期留在蜂窝内，所以保温效果稳定不变。

（一）导热系数
导热系数取决于密度和温度。

EPS厚度减少，热辐射的透过率上升，当厚度低于10mm时尤为明显。

EPS的含水量对导热系数影响显着，每吸收1%体积的水，导热系数上升3.4%，因此，在任何墙体结构里，隔热层必须放在远离可能产生冷凝水的地方。

随着环境温度的下降，EPS泡沫塑料的导热系数将随之下降。

EPS泡沫塑料适用于温度较低的环境之中。

因为传导与辐射在不同程度上随制件的密度（即泡孔的壁厚）而变化，当EPS密度过大或过小时，其导热系数都将增加。

在常温下，当EPS泡沫塑料的密度在30～40kg/m 3时，其导热系数最低。

根据上述特性，我们若要选择EPS泡沫塑料作绝热材料时，首先，环境温度要小于75℃，环境温度越低，其导热系数越低，即绝热性能越好。

其次，我们还应选择密度合理的EPS泡沫塑料作为绝热材料。

若我们仅从导热系数出发，则可选取密度为30～40kg/m 3左右的EPS泡沫塑料为好，随着EPS的密度上升，EPS的强度也将上升，但是，材料消耗增加，成本也必将上升。

所以，我们在选择EPS泡沫塑料的密度时，应该综合考虑其导热系数、强度及生产成本等诸多因素。

另外，还需指出，除了上述的EPS泡沫塑料的密度以外，EPS的分子量（一般常用相对粘度值来表示），EPS颗粒的大小，发泡成型以后的粘接程度（熔结性），以及EPS发泡以后其本身的孔径等等，这些因素也多少对EPS泡沫塑料的导热系数有所影响。

显然，我们要求EPS制品成型后，其粘结程度要良好，颗粒度要求偏小些，且一般可选在10～25目之间，并应使颗粒直径大小相对均匀。

至于EPS预发后的孔径，即其内部具有的细孔，则要求愈细密愈好。

而预发后EPS珠粒孔径的大小，则主要与EPS原料的工艺特点有关。

细密孔径的发泡EPS珠粒，能减少对流、传导和辐射热量的传递，因而这样的EPS珠粒成型品能具有良好的绝热性能。

由上可见，各种不同EPS原料，其导热系数可能稍有差别，但是相差并不大。

（二）使用温度
EPS泡沫最大容许使用温度主要取决于在热条件下所受应力的时间和大小。

在不受破坏应力的前提下，EPS泡沫短时间可以耐高温达95℃以上。

然而，在某些情况下，比如沥青铺摊或热熔粘结剂，很短时间里，接触温度可高达110℃，EPS泡沫也是可以承受的。

随着模塑密度的提高，其热稳定性提高，而最大可容许使用温度并没有改变。

在不受任何应力情况下，EPS泡沫最大可使用温度为85℃。

泡沫结构的聚苯乙烯是一种非结晶塑料，从－180℃到玻璃化转变温度95℃不会表现出根本上的结构变化，因此，可以长期在极低的温度下使用。

二，力学性能
EPS泡沫塑料的变形量是随负载时间的增大而加大。

只有在生产两天后才能达到它的承载能力。

刚刚出模的制件对压力很敏感，因为泡孔中蒸汽和残留发泡剂的冷凝会导致部分真空，这要等到泡孔吸入空气后才能达到压力平衡。

放置一段时间可以让残留发泡剂发散出去是必要的，因为发泡剂对制件有软化作用。

EPS泡沫塑料属于硬性泡沫塑料类。

在荷载情况下，它呈现粘弹性，这是一种脆硬性材料所具有的特性。

弯曲强度、压缩强度和抗拉强度都与EPS泡沫塑料的表观密度成正比。

三，吸水性能
与其他许多泡沫塑料不一样，EPS泡沫塑料是不吸湿的，即使将它浸没在水中，也仅仅吸很少量的水，由于蜂窝壁是不透水的，水仅能从熔融的蜂窝之间微小通道透入泡沫塑料，不言而喻，吸收的水量（透入的水量）取决于EPS泡沫塑料原材料在加工时的性能和加工条件（特别在发泡时）。

随着EPS泡沫制件密度的提高，水的吸收和水蒸汽的透过率下降，水蒸汽的扩散阻力系数上升。

对一定模塑制件的密度而言，珠粒间熔结越好，水蒸汽扩散阻力越大。

四，尺寸稳定性
当EPS泡沫塑料脱模后，冷却和其他过程会导致某种尺寸变化。

制件收缩是指生产出24小时后的制品尺寸与模具尺寸的差值。

这种收缩可能达到1%。

通常，制件密度越高，收缩越小，但也会受加工条件的影响。

相对而言，较低的蒸汽温度或较慢的冷却速度会减少收缩，而较高的蒸汽温度或急冷可能导致高于1%的收缩变形。

EPS泡沫塑料的尺寸变化可分为热效应和后收缩两种尺寸变化。

a)热效应引起的尺寸变化
EPS热膨胀系数为0.05～0.07mm/℃。

这就是说大约17℃的温度变化就会引起0.1%(1mm/m)的（可逆的）尺寸变化。

b)后收缩引起大的尺寸变化
后收缩是指由于EPS制件中残留发泡剂向外扩散而导致进一步的尺寸变化。

这个过程可能需要几天或几周，取决于发泡制件的表面积与体积之比。

残留发泡剂的含量越高，制件后收缩越大。

根据加工条件和原料的密度，EPS板材的后收缩量为0.3%～0.5%。

之后便减小到极限值。

因此，设计时就不必考虑后收缩问题了。

对于EPS板材，尤其要考虑可能发生的模制后收缩，以防止板与板之间产生收缩间隙。

所以板材一般应该在残留模制后收缩值低于3mm（≤0.3%）时才能安装使用。

对于通常厚度板材，意味着在最后切割成型前至少保证6周储存期。

若要求很小的后收缩量，则在投入使用前必须先将板材存放相当长的一段时间。

五，化学稳定性
泡沫塑料长时间暴露在高能量辐射（即UV短波，X射线和γ射线）下会起变化。

长期暴露在紫外线照射下，泡沫塑料的表面便转黄并变脆，风吹雨打可能会侵蚀它，但这种影响可用简单方法加以预防，如施以油漆，覆盖层和采取分层处理解决。

在室内，由于紫外线量很小，泡沫塑料不受影响。

EPS可耐受许多化学物质，稀酸和稀碱、甲醇和异丙醇、水溶性油漆和水溶性粘结剂、石膏、石灰混凝土、硅油和不含溶剂的沥青等都不会破坏产品。

在长时间暴露的情况下，石腊油、蔬菜或动物油和脂肪、柴油和凡士林可能破坏泡沫的表面并导致收缩。

EPS泡沫制品不耐有机溶剂，如碳氢化合物、氯化碳氢化合物、酮和酯。

这些物质会在许多油漆、粘结剂或清洁剂里出现。

无水冰醋酸、硝酸和硫酸也会破坏泡沫材料。

果皮和柑桔汁中的香精亦可与EPS起化学反应。

六，电性能
由于EPS泡沫塑料具有较低的导电性能，因此它易产生自身带电现象，特别是其生产过程中难免要遇到不同程度的摩擦。

这样，带静电的珠粒会吸附在管道中，造成管道的堵塞；而制成的包装产品带上静电，既容易吸尘，又会对某些电器产品造成影响。

但对多数用户来讲，没有这方面要求，所以并不受影响，因其仅有少量的电荷存在。

然而对某些特殊工业的用户来说，EPS的静电就可能对其器件产生危害，特别是现代电器中大规模集成块结构元件等。

为此，完全有必要对一些EPS包装增添防静电保护剂，即增加EPS泡沫塑料自身的导电性能。

七，防火性能
a)EPS的阻燃性能
EPS是一种有机碳氢化合物，加上其本身发泡后的多孔状态，以及含有残留石油气，所以一般的EPS制品是一种易燃物品，可以被火点燃，燃烧时发光，即使离开火焰仍然继续燃烧并有浓烟和熔融滴粒。

自燃和外部点燃的温度分别是490℃和296℃。

未加阻燃剂的普通EPS泡沫归类为“易燃类”，遇火即燃烧，而且火焰迅速蔓延到整个表面，如果有足够的氧气，并且烟雾被排出，则EPS将完全燃烧。

故在储存、使用过程中需加以留心，特别是不能遇到明火，并应严格隔离其他火源，注意原料仓库等生产场地的通风等。

EPS 燃烧时可以采用所有的消防器材来加以扑灭，也可以用水来加以灭火。

火灾预防中要考虑的另一个因素是热的释放。

EPS的燃烧值是40436KJ/kg，并不一定意味着EPS泡沫塑料燃烧时放出很多的热量，在这种情况下主要因素是燃烧速率。

由于它们是低重量物品，所以EPS用作保温和用于包装物时，在火灾中并不会放出很多热来助燃。

EPS泡沫塑料着火性能（除材料本身的性质外）还取决于很多因素，这些因素包括物品的性质，即它们的几何特征、表面积、与其他物品的近似程度、火源、复合结构、火源的性质和能量、面对火源的时间长短，以及热的处理和通风。

所有这些因素在评价使用EPS泡沫塑料所涉及的火灾危险时都应该考虑进去，物品的表面覆面层、分层，与其他材料复合等都可改变其防火性能。

EPS制品应用与建筑、造船、冷冻车辆等领域时，必须提出一定的阻燃要求。

阻燃型EPS原料由于加入了有机卤化物等阻燃剂，因而大大地改变了其燃烧性能，扩大了EPS的使用范围。

尽管当它暴露于火焰时间较长时可能被点燃，但火焰蔓延到它的整个表面的速度是十分缓慢的。

当外界的火焰移走时，EPS泡沫塑料也就不继续燃烧，也未见留下任何余辉。

由此可见，EPS泡沫塑料并不会完全燃烧，除非它在其他更多的可燃物质的直接影响下（如木絮、松散的纸片等）。

b)阻燃性能指标
“氧指数”（IO）评估EPS的阻燃性能。

一般空气中氧气约占21%，氮气占78%。

如果某物质需要在含氧25%的气体中方能燃烧，则称其氧指数为25。

显然，某物的氧指数高，则表明其阻燃性能好。

因此，所谓氧指数，就是指在规定的试验条件下，在室温下，材料在O 2 、N 2混合气体中刚好维持火焰燃烧时的最小氧浓度，以体积的百分率表示。

还需指出，生产阻燃型的EPS需添加各种阻燃剂，一般是卤族有机物。

这些阻燃剂加入过多，可提高EPS的氧指数，改善其阻燃性能，但是这也可能影响其老化性能。

即在自然环境中，特别是在日光下容易产生风化和疏松现象。

为此，各国根据各自的使用要求，制订出各自的EPS泡沫塑料的氧指数标准。

各国的氧指数一般要求大于26～35。

如日本的标准（JIS）大于28，英国标准（B?S）大于33，中国标准（GB）则大于30。

c)阻燃性能的影响因素
如果加工方法不当可能会降低阻燃型EPS的阻然性能，比如混入其他类型EPS，或对制件进行了表面处理（如油漆或表面被层压板覆盖），这些都可能板导致阻燃性能的降低。

为了获得一定等级的阻燃性能，必须给予一定的储存时间让残留的发泡剂从泡沫体中扩散出去。

储存期主要根据残留发泡剂含量、表观密度、制品尺寸来决定。

d)关于燃烧毒性的问题
所谓的燃烧毒性是指可燃材料在燃烧或热分解的过程中所派生的毒性气体。

这类气体被受灾、救灾空间中的人吸入后因其毒性效应而致人于死亡。

鉴于燃烧毒性对人体的伤害，目前各国都在开展有关火灾毒性的研究。

大量的试验结果表明，一般的有机聚合物在空气中燃烧产生的气体产物包括一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO 2 ）、二氧化硫（SO 2 ）、氨气（NH 3 ）、甲烷（CH 4 ）、氰化氢（HCN）、
和氯化氢（HCI）等。

其中CO、CO 2和HCN是火灾中致人于死亡的最主要燃烧毒性气体。

EPS在燃烧时会生成一些毒性气体，对此人们十分关注。

从理论上讲，任何可燃物燃烧都会生成一定量的毒性气体，只是在性质与数量上有所不同。

因此对EPS燃烧毒性问题，既不应回避，也不应夸大，应从科学的角度做一种实事求是的估价。

EPS泡沫塑料在冒烟微燃和燃烧时所放出的气体与任何其他有机物质燃烧所散发的气体有相同的毒害，冒烟和燃烧的EPS所放出的气体对人体健康的危害要小于普通建筑材料（如纤维板和软木）在燃烧时热分解产物中所放出的气体对人体所产生的危害。

八，生态性能
在加工或贮存EPS过程中，会释放出少量的戊烷。

在采用电热丝切割EPS板材时，也会释放出少量的戊烷，戊烷是一种易挥发的液体，半衰期只有2～3天。

生产过程中释放戊烷会在大气中受空气温度和辐射影响，在光化学反应下转换成二氧化碳和水，所以大气中测得的戊烷含量只有2×10 －10 ，因此不会影响环境。

EPS颗粒中，单体苯乙烯的残余含量只有0.1%，EPS加工成型过程中会释放出少量苯乙烯，但不会对环境产生危害。

苯乙烯半衰期很短，分解特别快，即使在生产设备周围也测不到苯乙烯的排放量。

EPS在使用期间不会对人的健康产生危害。

在一个与实际使用相似的测试现场，用精度达0.01mg/m 3 的室内空气测试仪器对16个用不同方法固定在内墙上的样品进行了测量，结果也没有测到苯乙烯。

实验证明，EPS即使被使用30多年，其性能也不会有任何变化。

并且EPS并不包含微生物、霉菌、细菌等菌类生存所需的营养料，不疏松脆裂，也不会自行腐烂，更不会溶解于水，也不会逸出水溶性的物质，使地下水遭受污染，废弃后可以和家庭垃圾一起进行土埋或焚烧。

九，抗老化性能
EPS泡沫是抗腐烂的，但不能在阳光下长时间暴晒，否则，几个星期后，降解由表面逐渐发黄表现出来，不过只是对表层有影响，正常情况下对较大制件的泡沫体很少有影响，可能会对薄板的性能产生影响。

建议泡沫制件不要连续几个星期直接暴露在阳光下储存或在暴露的场合里使用，特别在阳光、雨水和风的综合作用下，泡沫的表面会被进一步侵蚀破坏。

制件的密度越高，抵抗侵蚀能力越强。

水蒸汽的扩散不会改变泡沫的性能，这即使对最高容许连续可使用温度85℃而言，也是如此。

吸水只会影响导热系数，而且只是在泡沫含水时有影响。

一旦泡沫干燥，就又恢复原有的隔热性能。

EPS制件可以在很低的温度下无时间限制地使用。

形成泡沫结构的聚苯乙烯是无定型塑料，即使在－180℃也不会发生根本的结构性变化。

来源：侯树亭先生《可发性聚苯乙烯》
外墙保温技术
随着对节约能源与保护环境的要求的不断提高，建筑维护结构的保温技术也在日益加强，尤其是外墙保温技术得到了长足的发展，并成为我国一项重要的建筑节能技术。

目前，在建筑中常使用的外墙保温主要有内保温、外保温、内外混合保温等方法，然而，在不同的保温方法施工过程中，也出现了各种各样的质量问题，本文意在通过对上述三种保温方法产生的问题进行分析，从而对工程中的质量问题起到预防的作用。

一、外墙内保温
外墙内保温就是外墙的内侧使用苯板、保温砂浆等保温材料，从而使建筑达到保温节能作用的施工方法。

该施工方法具有施工方便，对建筑外墙垂直度要求不高，施工进度快等优点。

近年来，在工程上也经常的被采用。

然而，外墙内保温所带来的质量问题也随之而来。

外墙内保温的一个明显的缺陷就是：结构冷（热）桥的存在使局部温差过大导致产生结露现象。

由于内保温保护的位置仅仅在建筑的内墙及梁内侧，内墙及板对应的外墙部分得不到保温材料的保护，因此，在此部分形成冷（热）桥，冬天室内的墙体温度与室内墙角（保温墙体与不保温板交角处）温度差约在10℃左右，与室内的温度差可达到15℃以上，一旦室内的湿度条件适合，在此处即可形成结露现象。

而结露水的浸渍或冻融及易造成保温隔热墙面发霉、开裂。

另外，在冬季采暖、夏季制冷的建筑中，室内温度随昼夜和季节的变化幅度通常不大（约10℃左右），这种温度变化引起建筑物内墙和楼板的线性变形和体积变化也不大。

但是，外墙和屋面受室外温度和太阳辐射热的作用而引起的温度变化幅度较大。

当室外温度低于室内温度时，外墙收缩的幅度比内保温隔热体系的速度快，当室外温度高于室内气温时，外墙膨胀的速度高于内保温隔热体系，这种反复形变使内保温隔热体系始终处于一种不稳定的墙体基础上，在这种形变应力反复作用下不仅是外墙易遭受温差应力的破坏也易造成内保温隔热体系的空鼓开裂。

二、内外混合保温
内外混合保温，是在施工中，外保温施工操作方便的部位采用外保温，外保温施工操作不方便的部位作内保温，从而对建筑保温的施工方法。

从施工操作上看，混合保温可以提高施工速度，对外墙内保温不能保护到的内墙、板同外墙交接处的冷（热）桥部分进行有效的保护，从而使建筑处于保温中。

然而，混合保温对建筑结构却存在着严重的损害。

外保温做法部位使建筑物的结构墙体主要受室内温度的
影响，温度变化相对较小，因而墙体处于相对稳定的温度场内，产生的温差变形应力也相对较小；内保温做法部位使建筑物的结构墙体主要受室外环境温度的影响，室外温度波动较大，因而墙体处于相对不稳定的温度场内，产生的温差变形应力相对较大。

局部外保温、局部内保温混合使用的保温方式，使整个建筑物外墙主体的不同部位产生不同的形变速度和形变尺寸，建筑结构处于更加不稳定的环境中，经年温差结构形变产生裂缝，从而缩短整个建筑的寿命。

工程保温做法中采用内外保温混合使用的做法是不合理的，比作内保温的危害更大。

三、外墙外保温
外墙外保温，是将保温隔热体系置于外墙外侧，使建筑达到保温的施工方法。

由于外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧，从而使主体结构所受温差作用大幅度下降，温度变形减小，对结构墙体起到保护作用并可有效阻断冷（热）桥，有利于结构寿命的延长。

因此从有利于结构稳定性方面来说，外保温隔热具有明显的优势，在可选择的情况下首选外保温隔热。

然而，由于外保温隔热体系被置于外墙外侧，直接承受来自自然界的各种因素影响，因此对外墙外保温体系提出了更高的要求。

就太阳辐射及环境温度变化对其影响来说，至于保温层之上的抗裂防护层只有3mm~20mm，且保温材料具有较大的热阻，因此在的热量相同的情况下，外保温抗裂保护层温度变化速度比无保温情况下主体外倾温度变化速度提高8~30倍。

因此抗裂防护层的柔韧性和耐候性对外保温体系的抗裂性能起着关键的作用。

1、聚苯板薄摸灰外保温隔热构造设计存在的不足：这类外保温隔热通常采用粘贴的法国那时固定在墙体的外侧，然后再保温板上抹抹面砂浆并将增强网铺压在抹面砂浆中，目前，此类做法很常见，然而出现裂缝的也非常多。

从抗裂保护层受热应力的因素上看，该体系聚苯板保温层仅是3mm的抗裂砂浆复合网格布，膨胀聚苯板的导热系数为0.042W（mK），而抗裂砂浆的导热系数为0.932W（mK），两材料的导热系数相差22倍。

由于聚苯板保温隔热层热阻很大从而使保护层的热量不易通过传导扩散，因此当受太阳直射时热量积聚在抗裂砂浆层，其表面温度将高达50℃（大连地区），遇突然降雨将温则温度会降至15℃左右，温差可达35℃，这样的温差变化以及受昼夜和季节室外气温的影响，对抹灰砂浆的柔韧性合网格布的耐久性提出了相当高的要求。

另外一个应该考虑的因素是当聚苯板的温度超过70℃时，聚苯板会产生不可逆热收缩变形，造成较为严重的开裂变形，这种情况在高温干燥地区更为明显。

2、水泥砂浆厚抹灰钢丝网架保温板外保温隔热构造设计存在的不足：
这类外保温隔热通常采用带有钢丝网架的聚苯板作为主体保温隔热材料，分为钢丝网穿透聚苯板何不穿透聚苯板两种类型。

钢丝网穿透军苯板的钢丝网架聚苯板施工时通过预先浇混凝土整体一次性浇筑固定在基层墙体上，不穿透聚苯板的采用机械锚固的方式固定在基层墙体上，面层均采用20mm~30mm的普通砂浆找平。

由于该类体系采用厚抹灰水泥砂浆做法，开裂现象比较普遍，原因如下：
1）普通水泥砂浆自身易产生各种收缩变形，并且存在强度增长周期短、体积收缩周期长的矛盾，在约束条件下，当体积收缩形成的拉应力超过水泥砂浆的抗拉强度时，就会出现裂缝。

处于保温层保护下的主体结构受温度变形影响较小，而20~30mm的找平砂浆处于热阻很大的聚苯板的外侧，因策受环境温度影响而产生较大变形。

聚苯板两侧的水泥材质受环境温差影响而产生较大相对变形差，引起开裂。

另外由于保温隔热板平整度很难控制，会造成找平抹灰厚度的不均，造成局部收缩和温差应力不均从而引起裂缝。

2）配筋不合理引起裂缝：
钢丝网架在在水泥砂浆中的位置相当于单面配筋方式，，且靠近保温隔热层。

在正负风压、热胀冷缩、干缩湿涨及地政等作用都是双向或多向。

该种方式的配筋对靠近外墙饰面应力的分散作用很有限，起不到应有的抗裂作用。

四角钢网配筋对抵抗和分散与钢丝网网丝同向的应力具有良好的效果，但在网孔对角线方向无筋，因此对抵抗和分散网孔对角线方向的应力左用有限。

从而易产生沿四角网对角线方向的裂缝，另外，四角钢网的十字交叉处水泥砂浆不易完全充分握裹，使水泥砂浆与钢网不能成为共同受力。

3）不完全外保温引起的裂缝：
在外墙保温中，我们经常注重整体墙面的保温，然而却忽略了女儿墙、雨篷、老虎窗、凸窗、外阳台等部位的保温，而使此部分出现开裂或者降低使用寿命。

在保温层与其他材料的材质变换处，因为保温层与其他材料的材质的密度相差过大，这就决定了材质间的弹性模量和线性膨胀系数也不相同，在温度应力作用下的变形也不同，极容易在这些部位产生面层的裂缝。

同时还应该考虑防水处理，防止水分侵入到保温体系内，避免因冻涨作用而导致体系的破坏，影响体系的正常使用寿命和体系的耐久性。

3、无网聚苯板外保温外饰面粘贴面砖的缺陷：
从构造设计上看，直接在玻纤网布复合抹灰砂浆的无网聚苯板外保温外面粘贴面砖是不合理的。

一方面，从受力状况看，应用于外保温的聚苯板的通常采用点粘法，粘结面积35%左右，而聚苯板本身具有受力变形的特性，由聚苯板直接承受面砖饰面层（包括粘结砂浆）荷载，必然会发生徐变，短期或许不会发生严重事故，但长期的变形将导致受力的失衡从而引发开裂甚至脱落。

另一方面，从抗风压性上看，粘贴聚苯板外保温体系存在空腔，抗风压尤其是抗负风压的性能差，会出现在刮大风时聚苯板刮落事件。

第三，从防火性能上看，体系本身就存在整体连通的空气层，火灾是很快形成“引火通道”是火灾迅速蔓延。

聚苯板外墙外保温体系在高温辐射下很快收缩、熔结，在明火状态下燃烧，即在火灾发生时，聚苯板外墙外保温体系将很快遭到破坏。

从这个意义上说，在聚苯板外保温体系。