Trong lĩnh vực xây dựng và công nghiệp hiện đại, xốp PU cứng và xốp polystyrene được sử dụng rộng rãi làm vật liệu cách nhiệt chính cho các ứng dụng như cách nhiệt tường và kho lạnh. Bài viết này cung cấp phân tích so sánh chi tiết về hai loại vật liệu này từ góc độ cơ chế tạo xốp, tính chất vật lý và hóa học cũng như phương pháp ứng dụng, nhằm cung cấp những hiểu biết sâu sắc để sử dụng thực tế.

1. Cơ chế tạo xốp khác nhau

Cơ chế tạo xốp của xốp PU cứng liên quan đến việc trộn kỹ các chất lỏng hai thành phần (ISO và Poly), dẫn đến phản ứng hóa học nhanh chóng và đóng rắn trong khoảng thời gian ngắn từ vài giây đến vài phút. Xốp PU cứng là xốp nhiệt rắn nhẹ có hàm lượng tế bào kín cao (>90%) do có thêm chất thổi, chất xúc tác và chất phân tán. Mặt khác, sự tạo xốp của xốp polystyrene (EPS, XPS) xảy ra thông qua sự giãn nở của vật liệu hạt hoặc bột khi đun nóng, với chất thổi bay hơi và giãn nở, sau đó được đúc bằng khuôn hoặc máy ép đùn, dẫn đến đặc tính cấu trúc dạng hạt của xốp nhựa nhiệt dẻo. Xốp Polystyrene nhạy cảm với nhiệt độ và có nguy cơ tạo xốp thứ cấp.

Sản phẩm sandwich panel TONMATPAN với lõi PU.

2. Tính chất vật lý và hóa học khác nhau

a) Hiệu suất cách nhiệt

Xốp Polystyrene có đặc tính cách nhiệt tốt nhưng độ dẫn nhiệt (λ) của nó vẫn tương đối cao so với xốp PU cứng. Ví dụ, giá trị λ của EPS là khoảng 0,04 W/k·m và của XPS là khoảng 0,031 W/k·m, trong khi xốp PU cứng chỉ có giá trị dẫn nhiệt khoảng 0,022 W/k·m. Theo cùng tiêu chuẩn tiết kiệm năng lượng, xốp PU cứng có thể làm giảm độ dày của tấm cách nhiệt, nâng cao chất lượng và độ ổn định của hệ thống cách nhiệt.

b) Độ ổn định nhiệt

Xốp PU cứng có thể đạt được độ ổn định nhiệt lên tới 120°C, trong khi xốp polystyrene chỉ chịu được 70°C. Ở Trung Quốc, vào mùa hè, nhiệt độ bề mặt của các bức tường bên ngoài thường đạt hoặc vượt quá 70°C, điều này có thể dễ dàng gây ra hiện tượng tạo xốp thứ cấp của polystyrene, dẫn đến hình thành các vết nứt.

c) Độ bám dính bề mặt

Xốp PU cứng chứa một lượng liên kết -OH (gen ưa nước) nhất định trong chuỗi phân tử của nó, cho phép nó liên kết với vữa gốc xi măng. Polystyrene thiếu liên kết -OH, khiến nó trở thành vật liệu kỵ nước khó tích hợp với vữa gốc xi măng và các vật liệu vô cơ khác. Khó khăn này dẫn đến tính dễ bị nứt, tách lớp và tách rời của hệ thống cách nhiệt bên ngoài bằng polystyrene.

d) Nguyên lý đốt cháy

Xốp PU cứng là vật liệu nhiệt rắn tạo thành lớp cacbon hóa khi đốt cháy, hoạt động như một rào cản chống lại sự xâm nhập của nhiệt và oxy, cản trở xốp cháy trên diện rộng và giảm nguy cơ hỏa hoạn. Xốp Polystyrene, là một vật liệu nhựa nhiệt dẻo, co lại, tan chảy và nhỏ giọt khi đun nóng, không tạo thành rào cản cacbon hóa, do đó dễ gây ra tai nạn cháy lan và phóng điện.

e) Chống ăn mòn

Xốp PU cứng có khả năng chống nước, dầu và dung môi, trong khi polystyrene chỉ chống nước chứ không chống được dung môi. Polystyrene đặc biệt nhạy cảm với dung môi benzen và este, khiến nó dễ bị ăn mòn nhanh.

3. Các phương pháp và phạm vi ứng dụng khác nhau

Xốp Polystyrene chỉ có thể được sản xuất thông qua quá trình giãn nở hoặc ép đùn trong môi trường nhà máy, trong khi xốp PU cứng có thể được tạo ra bằng cách phun, đổ và dán xốp đúc sẵn, giúp phương pháp ứng dụng của nó linh hoạt và đa dạng hơn. Xốp PU cứng có thể được sử dụng không chỉ cho hệ thống cách nhiệt tòa nhà mà còn trong các lĩnh vực cách nhiệt khác nhau như kho lạnh, đường ống và tàu thuyền, mang lại ưu điểm là dễ thi công và hiệu quả cao.

Tóm lại, xốp PU cứng và xốp polystyrene đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Trong các ứng dụng thực tế, việc lựa chọn vật liệu cách nhiệt phải dựa trên nhu cầu cụ thể và điều kiện môi trường. Xốp PU cứng, với hiệu suất cách nhiệt tuyệt vời, ổn định nhiệt, bám dính bề mặt và chống ăn mòn, đặc biệt thích hợp cho các tình huống đòi hỏi độ bền và hiệu quả cách nhiệt cao. Mặt khác, xốp polystyrene được sử dụng rộng rãi ở những khu vực có yêu cầu về hiệu suất cách nhiệt thấp hơn do chi phí thấp hơn và lắp đặt dễ dàng. Thông qua lựa chọn phù hợp và ứng dụng khoa học, có thể đạt được mục tiêu tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường, nâng cao tuổi thọ và độ an toàn của các tòa nhà và cơ sở công nghiệp.

(Nguồn: https://www.pudaily.com/Home/NewsDetails/47274)

4. So sánh thêm về 2 loại xốp Polystyrene:

EPS (polystyrene mở rộng) và XPS (polystyrene ép đùn) là hai loại xốp cách nhiệt cứng phổ biến được sử dụng trong xây dựng công trình. Cả hai vật liệu đều được làm từ polystyrene và có các đặc tính vật lý tương tự nhau, nhưng có một số khác biệt về cách sản xuất và đặc tính hiệu suất của chúng. EPS thường được sử dụng làm vật liệu cách nhiệt trong tường, mái nhà và nền móng do tính dẫn nhiệt thấp và khả năng chống ẩm. XPS là vật liệu cách nhiệt phổ biến cho mái, tường và móng, đặc biệt ở những khu vực có nhiệt độ khắc nghiệt hoặc độ ẩm cao. Ngoài ra, XPS có thể được sử dụng làm lớp lót cho hệ thống sưởi dưới sàn do cường độ nén cao và độ dẫn nhiệt thấp. Dưới đây là một số ưu và nhược điểm của mỗi loại:

a, Ưu điểm của EPS:

• Chi phí thấp hơn so với XPS.
• Trọng lượng nhẹ hơn, có thể giúp lắp đặt dễ dàng hơn.
• Có thể tái chế thành sản phẩm EPS mới.

Sản phẩm sandwich panel TONMATPAN với lõi EPS.

b, Nhược điểm của EPS:

• Dễ vỡ hơn và dễ bị hư hỏng trong quá trình lắp đặt và xử lý.
• Dễ bị hấp thụ nước hơn, có thể làm giảm hiệu suất cách nhiệt và có thể gây hư hỏng cấu trúc.
• Dễ bị sâu bệnh và động vật gặm nhấm hơn, chúng có thể đào hầm xuyên qua vật liệu.

c, Ưu điểm của XPS:

• Bền hơn và có khả năng chống hư hỏng trong quá trình lắp đặt và xử lý.
• Khả năng chống hấp thụ nước cao hơn EPS, điều này có thể khiến nó trở thành lựa chọn tốt hơn cho các ứng dụng cần quan tâm đến độ ẩm.
• Có khả năng chống sâu bệnh và động vật gặm nhấm tốt hơn.
• Cường độ nén cao hơn, có thể làm cho nó phù hợp để sử dụng trong một số ứng dụng kết cấu nhất định.

d, Nhược điểm của XPS:

• Chi phí cao hơn so với EPS.
• Trọng lượng nặng hơn, có thể gây khó khăn cho việc xử lý và lắp đặt.
• Giá trị R trên mỗi inch độ dày thấp hơn so với EPS.
• Khó tái chế hơn vì nó thường được phủ bằng các vật liệu gây khó khăn cho việc tách polystyrene khỏi các vật liệu khác.

Tóm lại, việc lựa chọn giữa EPS và XPS sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm chi phí, yêu cầu cách nhiệt, mối quan tâm về độ ẩm và yêu cầu về kết cấu. EPS nói chung là lựa chọn có giá cả phải chăng hơn và hiệu suất cao hơn về khả năng cách nhiệt, trong khi XPS bền hơn và có khả năng chống hư hỏng do nước.

Nguồn:https://greeninsulationgroup.com/pros-and-cons-of-eps-and-xps/