将引发建筑火灾的元凶变防火的守护神 ——B1等级低碳、低毒、低烟聚氨酯研发 成果对中国建筑节能防火安全的影响 中国塑料协会聚氨酯制品专业委员会高级顾问 杨宗焜 论文要点： 一、易燃有机保温材料是引发建筑火灾的元凶，从源头治本才是防止火灾的关键； 二、治理建筑火灾具体药方及当前焦点问题； 三、我们研制的低碳、低毒、低烟PIR难燃B1级有机保温的聚氨酯、难燃B1等级产品的有机保材料泡沫成果简介； 四、结论性意见：无机保温材料、无机建筑材料，不能进入防火安全的保险箱。只有发挥科技优势，将引发建筑火灾元凶的易燃有机保温材料变成阻止建筑火灾蔓延，成为建筑的“守护神。” 附件： 一、我们研制的低碳、低毒、低烟难燃B1级PIR有机保温泡沫具体应用实例。 二、我国目前难燃有机保温光洁质量水平现状及现状。 一、易燃有机保温材料是引发建筑火灾的元凶，从源头治本才是防止火灾的关键； 我国国情必须大规模实施高效建筑节能减排，任务艰巨，科技工作者有责任，献计献策，共举大业。在十一五期间，我国建筑房地行业大量应用的易燃有机保温材料的防火研发滞后性，造成了高效有机保温材料的防火功能缺失，我国高楼建筑火灾频频发生，举国震惊。 2009年2月9日中央电视台北配楼的一场大火敲响了我国建筑节能中大规模使用的有机保温材料中存在严重火灾隐患的警钟，央视火灾不仅给国家和人民的生命财产带来极为严重的损失，同时也造成了较大的社会负面影响，引起了国内外的各界人士的高度关注。然而，警钟余音尚未消弭，又传来2010年死亡达58人的上海“11.15”特大火灾和2011年除夕沈阳皇朝万鑫酒店大火的噩耗。现在，我国建筑行业的各路专家都在刨根问底，频频的建筑火灾隐患根源究竟在哪里？切实可行的治理中国建筑节能防火安全的药方是什么？为什么考虑耐火性、烟毒性的建筑保温材料新旧标准过渡期至今还没有结束？现经大家的共同探索，已达成的共识是当前我国建筑频发火灾的罪魁祸首是我国建筑业正在大规模使用的易燃有机保温材料。现在矛盾的焦点问题又是如何处置有机保温材料的易燃问题。 二、治理建筑火灾具体药方及当前焦点问题。 1、现在有不少人开出治理的药方。 其中有2个观点令人十分关注。第一个观点，干脆釜底抽薪，在中国，将有机保温材料扫地出门，以无机保温材料替代有机保温材料。第二个观点，认为有机保温材料防火等级（B1、B2、B3）与建筑防火不存在必然关系，即使达到B1难燃级未必能防火，反正建筑节能采用的有机保温板材遇火总是会烧，再没有必要将有机保温材料防火级别提升，认为解决易燃有机保温材料引发火灾问题，最切实可靠途经是靠“防火构造”，“防火构造”是关键，整体防火是第一位的。 我们认为这2种观点都有片面性。 首先看第一个观点，无机保温材料的保温性能远远不如高效有机保温材料（PU、EPS、XPS），因此，从节能效果来考虑，现有的无机保温材料不能替代有机保温材料。又从防火安全性考虑，央视火灾案例证明，原来不燃的玻璃棉、岩棉等无机材料照样会在高温火势攻击下被烧化，这是因为玻璃棉泡沫超过3500C就脆化，岩棉超过6000C以上就粉化，它抗不了真正大火的攻击。金属铝是无机材料，点不着火，但它在真实火灾中可成为火灾的元凶。因为铝的热值非常高，比保温材料还高六、七倍，在5000C以上的高温火的攻击下，不仅金属铝熔化，而且还释放出大量的热量，大大加速保温材料的燃烧及蔓延的速度，因而全部采用无机保温材料也不可能进入防火的保险箱。无论从节能效果、抗火功能来看，现在的无机保温材料不可能成为中国建筑节能减排的主力军； 第二个观点认为中国建筑节能推行“防火构造”体系就能解决建筑节能的防火安全问题。应该说“防火构造”体系有其建筑科学的科学性，但它却又提出建筑有机保温材料防火级别的提升与建筑节能保温体系的防火没有必然联系，要人们舍弃整个建筑外墙保温系统中占80%以上有机保温材料的防火级别提升。认为中国目前现状是有机保温材料防火级别大部分只能达到B3等级，少部分防火级别最多也只能达到B2级，B1等级是搞不出来的。认为国外的B3等级的保温材料照样在大规模使用，因而中国没有必要搞B2级、B1级。这种观点在中国十一五期间的建筑节能减排中，产生了较大的负面影响，出现不少防火误区和误导。在十一五期间，普遍出现了这样的局面，由于防火构造体系的保险箱思想影响下，人们在用于建筑节能减排的有机保温材料时，均只满足于B3等级的低下水平，对引发火灾的有机保温材料的防火研究、防火级别的研究处于无人过问的局面。原来公安部制定的防火法规的对易燃有机保温材料要达到B1、B2等级标准可不予执行。如此一来，我国实施节能减排的宏伟目标，将没有制度上的约束，没有法律的权威，无论是绿色建筑、低碳经济，都可能沦为“政绩工程”的摆设。更令人担忧的是在十一五期间，公安部、建设部联合颁布的《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》的46号文中禁用的B3级有机保温材料，不仅在现有建筑工程中还在施工应用，更为严重的是B3等级有机保温材料已在中国大量建筑中投入使用。以上两种“处方”都存在严重火灾隐患，造成了当前我国建筑火灾的严峻局面。最近，国务院对央视火灾调查结论是大量用了不合格的B2等级有机保温材料造成火灾。由于达不到合同规定的B2等级标准，供货单位的直接责任人已被起诉。2011年3月14日公安部发布65号文，明确规定了在正式国家标准颁布前，民用建筑外墙外保温系统中，禁用B2、B3级易燃、可燃有机保温材料。 2、现在遇到3个焦点问题。 第一、离开占整个建筑外墙外保温中占80%以上保温材料的防火级别的提升，单纯依靠“防火构造”来解决当前我国建筑节能的防火安全问题能否成立？ 第二、这是否是当前我国解决建筑节能中防火安全确实可靠的途径？ 第三、我国现有的有机保温材料能否从B3、B2等级提升到难燃B1等级？有机保温材料究竟能不能防火？有机保温材料要达到何种难燃级程度，才可能大规模应用于建筑节能中？在十二五期间，有机保温材料还是否继续能面为中国建筑节能主力军地位？ 我们认为，中国建筑节能防火安全的3个焦点问题是盘点十一五规划成就中提出的，在十二五规划中应该急需解决。 建筑有机节能保温材料的节能和防火安全是两个相互依存、相互促进的不可分割的有机统一体。大量科学实验和许多建筑火灾案例已佐证了单纯的防火构造是替代不了材料科学中的防火材料耐燃、耐温性能研究，解决不了有机保温材料释放火灾中头号杀手烟毒气的研究，解决不了热塑性有机保温材料(EPS、XPS)在燃烧过程中自身产生熔融、滴落的问题。当前建筑界如果离开了有机保温材料的防火研究与防火级别的提升，只是单纯地从建筑科学的角度提出系统的防火构造是关键、整体防火第一的理念，这是治标，不是治本。我们认为，我国建筑节能中防火安全的切实可靠途径是将易燃有机保温材料防火研究、防火级别研究，与建筑科学中的防火构造研究，从整体防火第一的研究有机结合起来，才能真正解决建筑节能防火安全的大问题。 三、我们研制的低碳、低毒、低烟PIR难燃B1级有机保温的聚氨酯、难燃B1等级产品的有机保材料泡沫成果简介。 1、有机保温材料都是高分子易燃材料。 国现在应用建筑外墙节能保温材料主要是EPS、XPS，它们都是易燃的热塑性高分子泡沫塑料，遇火高温反应会融化、滴落，引发大火，央视火灾是这种材料引发火灾的典型案例，而国外对保温材料已作出严格的防火规范，使用EPS、XPS材料的防火级别必须是B1级别。而我国却还在方兴未艾地大规模应用没有严格防火规范及防火措施的材料，其防火级别一般只有B3等级，最多也只能达到B2级，B1级几乎没有。 聚氨酯（PU）是当代最佳建筑节能保温材料，中国建筑节能减排中，其高效节能可起顶梁柱作用。聚氨酯有一个得天独厚的理化特性优点，即它是热固性泡沫塑料，遇火攻击，材料表面会迅速形成碳化层，它可阻遏、中止火的继续喷发、蔓延，达到高效的防火功能。但没有经过化学分子结构改性的聚氨酯，在高温火焰攻击下，其碳化功能微乎其微，最多是B2级，实际仍是个易燃材料，存在严重的火灾隐患。 2、通过发挥科技优势，已实现将易燃的聚氨酯变成低碳、低毒、低烟PIR难燃B1级有机保温材料。 聚氨酯碳化层功能的提升，只能靠高科技的技术攻关，促使材料由易燃变为难燃，达到B1级时，才会出现大火攻击下，迅速形成具有防火功能的碳化层结构。这就是现今世界各国科技工作者日夜攻关的难点。目前，国外科技工作者正在厉兵秣马、日夜攻关，要发挥他们的科技优势，抢占中国高科技聚氨酯材料研发和应用的制高点。 我国科技工作者没有等着天上会掉馅饼，也正在披星戴月地科技攻关，要攻克聚氨酯材料耐火等级低、烟雾大、毒性高的世界性三大难题，要研制出能经受真实大型火灾试验考验的B1等级聚氨酯。 3、难燃B1等级有机保材料泡沫成果简介。 我们研究聚氨酯已有30多年历史，最近，我和我的研发团队，历经千辛万苦，发明了经化学结构改性的无卤结构碳膨胀性阻燃化技术路线和工艺，在国内第一个提出“火灾性能”和“碳化层”理论，使原易燃的聚氨酯泡沫达到高氧指数、火焰传播性小，烟雾小、毒性小的低碳、低烟、低毒B1级硬质难燃(PlR)聚氨酯泡沫产品，这些科技成果经国家权威机构检测，已达到并超过我国颁布的GB8624－1997国家标准，（相当于德国DIN4102标准），达到并超过GB8624－2006国家标准，（相当于欧洲ENB501标准中难燃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B1等级≥150mm的标准，甚至到最高达到477mm以上，超过不燃A2级≥350mm的指标。可喜地是在国内第一个攻克了PU毒性的技术难关，达到了GB8624――2006中准安全的毒性指标。准标准碳化层和低发烟、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，相当于宇宙航天飞船外壳经受高温攻击考验的保温层，是遏制建筑火灾群死群伤的克星，这些领先国外的科技成果可有效地遏制我国建筑火灾频发的严峻形势，可有利于我国高层建筑、公共场所建筑、幕墙建筑、甚至建筑内部的内保温中的广泛应用。 在这里，我还必须强调一点，在十一五期间，我国建筑界出现外墙外保温系统防火构造模式，虽它是在离开复合在外墙外保温系统占80%以上的有机保温材料防火级别（B1、B2、B3）条件下而建立起来的，但它毕竟是我国十一五期间建筑节能防火安全具有开拓性的研究，为我国建筑节能减排起到了推动和保障作用，对防火安全研究和实施作出了很大贡献。但我们认为，它还存在误区，从科学发展观来看，采用上述的系统防火构造模式所取得的大型火灾试验的数据来评价外墙外保温系统，其整体防火安全性不仅是片面的，而且是缺乏科学性、严密性、严谨性，如果按照这种模式，将会造成有机保温材料防火的失控局面，不利于我国消防法规要求有机保温材料达到B1、B2、B3等级的执行。 我们认为，十二五期间，我国建筑防火安全研究方向及路线，应当是中国建筑节能防火安全必须坚持标本兼治，重在源头治本，有机保温材料的防火安全级别提升是源头治本的关键所在，有机保温材料防火的发展方向，不仅要向B1等级靠拢，而且要真正实现我国有机保温材料大规模B1等级工业化生产能力。 我们还认为，只有在提升有机保温材料防火功能基础上建立起来的我国建筑一整套防火构造体系、整体防火第一的体系，以此获得大型火灾性试验数据，才能有真正的科学评价并解决我国建筑节能中防火安全的一系列难题。 4、新成果已经在我国一些企业得到推广。 现在不少企业已根据我们的结碳膨胀型阻燃技术路线和配方、工艺，生产出低碳、低毒、低烟难燃B1级聚氨酯的节能减排的新材料，提高了产品在国内外市场的核心竞争力。如佳丽化工（惠州）有限公司已按我们技术路线实现新材料产业化生产，产品已销售国外。广州朗腾聚氨酯有限公司成功开发了低碳、低烟低毒的B1级聚氨酯新材料，实现了万吨级的产业生产。其他的代表性企业还有江苏绿源新材料股份有限公司、南京红宝丽股份有限公司、江苏中科金龙化工股份有限公司、江阴友邦聚氨酯有限公司等，他们都相继进入各个不同阶段的研发、生产和销售，形势喜人。 现在，全国都在讨论制定十二五规划，提出我国必须实现经济增长模式的转型，即改变经济发展方式，要将主要精力转向依靠技术进步，提高效率和增加产品附加值，而任何以保护落后技术谋求生存是没有出路的。所以，我国要实现建筑节能减排的宏伟目标，只有依靠科技进步，发挥科技优势，大力推进B1等级聚氨酯有机保温材料的高新技术产业化，才能促进我国建筑行业新兴产业的加快发展。 最近，来找我的企业不少，包括一些国外企业集团，希望开发我们的新成果，许多企业都在积极加快B1等级聚氨酯新材料的研发和生产，这已是我国建筑节能行业不可抗拒的发展潮流。鉴此，我要借今天这个论坛，提议我国政府主管建筑节能的领导部门，要采取切实有效的措施，保护我国科技界同仁科技创新的积极性，要消除转变经济发展方式的体制性障碍，激励创新、保护创新，防止一哄而上，赶浪头，甚至低劣产品的鱼龙混杂，要强化法制观念和问责制的执行，切实保护企业创新的合法权益，将我国我国建筑节能减排的任务落实到实处。 四、结论性意见 我国“十一五”期间，大规模使用的有机保温材料（EPS、XPS、PU）均没有进行分子结构改性的难燃材料，因而均存在严重的火灾隐患。我们研究表明：如采用高科技方法，按“碳化层”理论、“火灾性”理论，对现有易燃的有机保温材料（EPS、XPS、PU）通过难燃化技术路线进行分子结构改性，能成功地研制出低碳、低毒、低烟的新型防火有机保温材料，即是既能防火安全，保障人民生命财产，又能实现高效建筑节能。因而在现阶段是我国有机保温材料的主力军地位将会继续而不会动摇。 附件一：我们研制成功的低碳、低毒、低烟难燃B1级等级PIR有机保温泡沫产品具体应用实例。 1、已成功地通过了目前煤矿、救生舱的防火、保温、隔热、绝热火灾攻击性试验，证实了我们的B1等级PIR有机泡沫具有一定抗火功能； 2、已成功地应用于我国军舰、舰艇及远洋轮上要求达到氧指数32%以上难燃B1等级泡沫作保温隔热、绝热保竳冷用，现已批量生产。 3、广州朗腾公司将该技术应用于东莞巨峰装饰材料有限公司生产用于外墙保温隔热一体化的复合板产品中，经国家质量监督检测中心抽样1000块样品，随机抽样达到GB8624――2006难燃B级标准证书，其标识为B－S3d1t1级，并取得了燃烧性能等级等级标识授权使用证书，可喜的是PU经过分子改性后，第一次通过GB8624－2006附加毒性标准。 4、广州朗腾公司将该技术成功地应用于加工出口到美国防火门系列产品中，并送检美国，通过美国防水门标准试验，现场用13000C高温火焰喷枪喷烧5分钟，泡沫在高温火攻击下，迅速形成碳化层，火焰不仅穿不透，而且烧不掉，明显地证实了本产品可以用于公共场所、高层建筑、人口密集场所建筑中。 在当前建筑节能中，究竟用什么样保温材料才能保温安全第一，保证建筑节能和安全同时并举！有机保温材料究竟能不能防火？这是当前建筑节能中必须回答的一个大问题。还有，大量采用无机保温材料是不是就能进入防火安全的保险箱了？这都必须予以正面回答的大问题。 我们认为，有机保温材料已处在当前世界建筑领域中建筑主力军地位，这是有机保温材料具有优异独特保温性能所决定的，它是科技发展的产物。从保温隔热性看，已成为无法改变的历史潮流，亦是无法更变的现状。而当今无机保温材料由于本身无法克服缺陷，已无法充当建筑节能的主力军。 从防火安全性看，无机保温材料、无机材料在火灾初级阶段，由于点不着火，因而不易引发火灾，可起着决定性作用。但在火灾发展阶段，无机保温材料不能阻挡火灾发生、发展，火灾引发破坏性作用。在火灾高温攻击下，无机保温材料及无机材料，承受不了火灾高温攻击，不燃的玻璃棉3500C脆化，不燃的岩棉超过6000C以会粉化。CCTV央视大楼屋面、墙面均用了大量玻璃棉、防火棉、岩棉，在真实火灾中的高温攻击下，玻璃棉、岩棉中有机粘合剂烧光后，玻璃棉、岩棉均烧成了“一把灰”，因而，也就完全失去了防火功能。CCTV央视大楼外立面采用了大量点不着的铝钛、铝锌合金，但在真实火灾中，高温攻击下，这些金属全部熔化。由于它们热值很高，特别铝的热值要大大超过有机保温材料，因而在高温下，这些轻金属一旦发生燃烧，会更为加速火灾蔓延速度，形成爆燃，因此，引发为高温“元凶”。不光是有机材料，无机轻金属更是“元凶”。 有机酚醛泡沫，我们研制B1级PIR有机泡沫在火灾初级阶段会被点燃，泡沫会迅速形成碳化层，具有碳化层结构，在高温火灾攻击下，具有隔热、绝热作用。因而能阻止火灾蔓延，具有一定的抗火灾功能，能保护建筑物不受火灾高温攻击。最典型的案例是美国“911事件”中，由于使用具有碳化层结构的防火涂料，在高温火灾攻击下，迅速形成碳化层，保护了钢结构，延缓了大楼塌陷达一小时，使几千人得以生还。因而在火灾发展阶段，具有抗火灾功能的不是无机保温 材料，恰恰是能形成碳化层结构的有机保温材料。采用无机建筑材料，也不能进入防火安全的保险箱。在火灾发展阶段，轻金属全部熔化，热值大的释放大量热，成了火灾蔓延、火灾爆发的元凶。钢结构在6000C以上就成了“软面条”，混凝土在3500C以上发生爆裂，建筑物的保护反而要靠 具有迅速形成碳化层结构有机保温材料来保护。 改性PIR泡沫，在美国已成功地应用在航天、航空尖端科学上，它们在升空、和下降过程中，不仅能抗10000C以上的高温，并且有隔热、绝热，从而保证其内部仪器的正常运转。这和酚醛泡沫一样，在高温形成碳化层结构的复合保温材料，可用于航天、航空、导弹外罩等军事尖端领域，这种材料的防火安全性能已得到尖端科技项目认可。 我们认为，经高科技分子结构改性的有机保温材料，可应用于对防火要求的高层建筑、超高层建筑。幕墙建筑、公共建筑及人口密集的重要建筑的领域中，将是中国建筑节能防火安全的必然趋势。 从上述可看 到，只要发展科技优势，可将引发建筑火灾的“元凶”―――易燃、可燃有机保温材料变成阻止建筑火灾蔓延，保护建筑䇽“保护神”。 附件二：目前，我们收集到难燃有机保温防火级别达到难燃级别产品质量状况 file:///C:/DOCUME~1/HUANGX~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg 杨宗焜教授2010年12月18日在北京人民大会堂出席《中国房地产业与市政工程建设发展高峰论坛》，在“新大都饭店主会场”作大会发言。
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