近年來頻繁出現(xiàn)的暖冬是全球氣候變化導致的后果之一，只有中歐地區(qū)才時不時地有積雪大規(guī)模覆蓋的景象，但我們不能因此而掉以輕心，畢竟在北半球,冬季仍然是一年之中最為寒冷的時間段，在寒冷的冬季人們更傾向于呆在溫暖舒適的室內。家居建材選擇合適的塑料有助于在冬季保持更舒適的室內溫度，同時降低室內加熱產生的費用。

室內加熱系統(tǒng)所產生的熱量，有高達三分之二的熱量會通過外墻、地下室以及未經隔離的獨立式住宅的屋頂損耗掉，也就是說每年會有大約2000升的取暖燃油被浪費。為了避免熱量的損耗，降低能量消耗，我們可以為房屋增加一層堅固的現(xiàn)代保溫防護材料。

這種現(xiàn)代材料能夠達到的保溫效果遠遠超過了最厚的房屋墻壁所能達到的效果，一米厚的混凝土墻壁可以實現(xiàn)很好的保溫效果，但這只相當于兩厘米厚的標準保溫材料的作用。眾所周知的“被動房”采用四十厘米厚的保溫層建造，幾乎從來不需要加熱，因為其舒適的室內溫度主要來自于住戶自身產生的熱量。

目前使用比較多的保溫材料包括以下幾類：

● 天然有機材料：例如木纖維、纖維素、大麻、亞麻、椰子纖維、蘆葦;

● 合成無機材料：例如礦棉(石棉和玻璃棉)，和礦物泡沫(蒸壓加氣混凝土、浮石、硅酸鈣、泡沫玻璃、膨脹珍珠巖);

● 合成有機材料：特別是由聚苯乙烯或聚氨酯制成的硬質泡沫塑料。

可再生天然材料適用于屋內的隔熱保溫，但卻不能作為室外的保溫材料，原因是可再生天然材料極度易燃，且極易吸收大量水分。決定保溫材料適用性的另一個標準是盡可能低的熱導率水平，一種好的保溫材料對熱能應具有高度的耐受性，也就是說好的保溫材料必須是不良的導熱體。熱導率的單位是瓦特/米開爾文，簡寫W/(m.K)，建筑業(yè)術語中用希臘字母λ表示。

所以，材料的導熱系數(shù)越低，其隔熱保溫的能力越高。以下是各種材料的熱導率系數(shù)。

● 木棉: 0.09

● 硅酸鈣: 0.065

● 膨脹珍珠巖: 0.05

● 椰子纖維: 0.045

● 礦棉: 0.04

● 聚苯乙烯(PS): 0.035

● 聚氨酯(PU): 0.025

● 聚異氰脲酸酯(PIR): 0.023

在隔熱保溫領域最為重要的全合成塑料是聚苯乙烯泡沫材料，該材料以苯乙烯(C8H8)為主體，可在煉油廠通過苯(C6H6)和乙烯(C2H4)制備而得。在催化劑或者高溫的作用下，單體會轉變?yōu)榇蠓肿渔溄Y構，苯乙烯聚合成為聚苯乙烯，這種合成材料不易腐蝕，且吸水能力降低。

為房屋加一層堅固的現(xiàn)代保溫防護材料

剛性膨脹聚苯乙烯泡沫(EPS)是目前應用最廣的材料，它由添加了戊烷(C5H12) 發(fā)泡劑的聚苯乙烯顆粒制成，當這兩種混合材料升溫超過90°C，戊烷會蒸發(fā)并將聚苯乙烯顆粒的體積膨脹至原來的20-50倍，然后通過熱空氣的進一步處理，EPS泡沫就可以被制成各種形狀，比如塊狀、板狀、或者特定的部件形狀。

剛性擠出型聚苯乙烯泡沫(XPS)由連續(xù)擠出法制備而成。在擠出機中先將聚苯乙烯熔融，加入二氧化碳作為發(fā)泡劑，然后利用不同形狀的模具擠出成型。通過調節(jié)擠出機開口的寬度，可以相應地改變泡沫的厚度。

EPS和XPS都是耐老化和耐潮濕的材料，且導熱性差，因此滿足了最嚴格的絕熱要求。然而這兩種泡沫塑料都需要對紫外線輻射進行屏蔽，因為太陽光會使這些材料變脆并且發(fā)黃。通過對材料生命周期的研究分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)泡劑的使用存在著負面影響。例如，使用戊烷發(fā)泡劑會加劇夏季的煙霧污染，雖然其還未到達大氣的平流層;過去在生產XPS塑料時使用部分鹵化氯氟烴(HCFC)，由于其負面影響，德國已經不再使用該材料。

聚苯乙烯早在20世紀60年代就已經成為主流的絕熱材料，Styropor作為其商品名后來被全世界廣泛了解。聚苯乙烯的重量極輕，因為其材料結構的泡孔中含有高達98%的空氣。該材料是在1949年由Fritz Stastny (1908 – 1985)所發(fā)明的，當時他是巴斯夫在德國路德維希港的一名化學家。巴斯夫公司最近成功優(yōu)化了EPS材料(商品名為Neopor)的性能，通過向未加工的聚苯乙烯顆粒中加入石墨顆粒，巴斯夫公司成功地將EPS熱導率水平降低至0.032 W/(m.K)，由此制得的泡沫塑料板外觀呈現(xiàn)出一種閃亮的銀灰色，同時也可以吸收紅外輻射了，這一點進一步降低了熱能的傳導。因此，要實現(xiàn)同樣的絕熱效果，Neopor板可以比常規(guī)的聚苯乙烯板減少高達30%的厚度，整個絕熱結構的厚度也可以明顯減薄。

由聚氨酯(C3H8N2O)制成的泡沫塑料也是建筑行業(yè)中非常流行的一種隔熱材料，這種泡沫塑料通過二醇或多元醇或者是兩者混合，加入多異氰酸酯發(fā)泡劑進行加聚反應制成。將反應混合物倒入模具中，在壓力與溫度的影響下進行泡沫塑料最終的發(fā)泡與硬化過程，然后將泡沫塊切割成想要的板狀或片狀。無論是平坦還是傾斜的屋頂，都可以用剛性聚氨酯泡沫來做絕熱材料，與聚苯乙烯一樣，聚氨酯泡沫也需要進行紫外線防護。

材料的導熱系數(shù)越低，其隔熱保溫的能力越高

在1937年，Otto Bayer (1902 – 1982)拿到了生產聚氨酯的專利，他當時是在德國勒沃庫森的法本公司工作的一名化學家。自20世紀50年代以來，聚氨酯已經被作為絕熱材料廣泛應用在建筑、貨物集裝箱和冰箱中。2007年，聚氨酯材料全球的消費總量超過了1200萬噸，而且還在持續(xù)增加。

聚異氰脲酸酯塑料與聚氨酯類似，但是化學穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性更好，其二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)的含量高于聚氨酯。除此之外，生產聚異氰脲酸酯過程中使用的反應配偶劑是聚酯多元醇，而不是生產聚氨酯時使用的聚醚多元醇。聚異氰脲酸酯的結構單元由異構體1,3,5-三嗪和2,4,6-三酮組成。聚異氰脲酸酯塑料通常被制成硬質泡沫板，并作為隔熱材料用于建筑行業(yè)，其熱導率為0.023 W/(m.K)，屬于最低的熱導率水平，因此算得上是最好的經典隔熱材料之一。

Netzwerk Innovative D?mmtechniken正聯(lián)合位于德國基爾的ARGE-SH研究所共同開展一項研究，該合作項目是通過研究真空絕熱板(VIPs)等一些材料，來尋找更加高效的絕熱材料。真空絕熱板的熱導水平范圍在0.003W/(m.K)到0.008 W/(m.K)之間，這就意味著一塊僅僅20毫米厚的真空絕熱板就能達到其十倍厚度的聚苯乙烯泡沫板的隔熱效果。真空絕熱板的結構類似于一個保溫瓶，表面是一個氣密外殼，包裹著一個剛性內核，其中的空氣被抽空。舉個例子，λ值為0.008 W/(m.K)的開孔泡沫塑料就很合適作為內核，表面通過蒸發(fā)鍍鋁的塑料薄膜則是一種標準的外殼材料。改善材料的保溫性能主要取決于真空的程度，如果外殼損壞導致非真空狀態(tài)，那么熱導率水平會急劇增加，真空絕熱板也就完全失去了其保溫的功效。

塑料不僅可以作為室內保溫的建筑材料，還可以應用在其他方面。它為人們在冬季的戶外活動御寒保暖，比如用合成紡織纖維尤其是聚酯材料制成的保暖內衣，這種材料不會結冰，既防風又防水，能夠通過傳導人體的汗水和冷凝的水分并使其蒸發(fā)，不僅可以保溫，還能保持身體的干燥。除了聚酯材料，聚丙烯酸和聚酰胺(尼龍)也可用于制造保暖內衣。

雨衣、手套或靴子的表層涂覆物普遍都會選擇聚氯乙烯(PVC)，這種材料的耐久性和抗環(huán)境影響的能力都是首屈一指的，無論是酸性物質還是零下50°C的極寒溫度都不會損壞該材料。馬上PVC材料就要迎來它100歲的生日，在1912年的時候，一位叫Fritz Klatte (1880 – 1934)的化學家成功地聚合了氯乙烯(C2H3Cl)，這位化學家當時就職于Griesheim Elektron公司，后來又去了Hoechst AG工作。然而，Klatte當時的成功并沒有因此開發(fā)出一種可用于銷售的產品，所以Griesheim Elektron在1926年放棄了Klatte的專利。到了發(fā)明者Klatte去世的那一年，巴斯夫公司成功地生產出了不再分解的PVC材料。1945年之后，PVC成為了世界上最熱銷、產量最大的塑料，它可以廣泛應用在許多方面，比如窗框、地膜還有留聲機唱片。

順便提一下，防寒不僅僅是在冬季需要考慮的問題，對于在冷藏倉庫或是冷凍實驗室工作的人來說，需要在工作時常年穿著符合DIN EN 342標準(針對防寒抗凍的服裝標準)的特殊工作服。在人們平時的休閑活動中也會偶爾采用類似的衡量標準，比如潛水員和沖浪者等水上運動愛好者為了防止體溫過低而穿戴的全身套裝，其材質為聚氯丁烯。聚氯丁烯比較為大家所熟知的是它的兩個商品名，分別是杜邦公司的Neoprene以及朗盛公司的Baypren。通過聚合氯丁二烯(2-氯-1, 3-丁二烯, C4H5Cl)可以制備聚氯丁烯，硫化過程使其具有耐化學性和耐候性。與大多數(shù)其它的不飽和人造橡膠不同，聚氯丁二烯不能使用硫來進行硫化，而是用金屬氧化物(氧化鋅、氧化鎂)來代替。如果硫化橡膠隨后在化學發(fā)泡劑的幫助下發(fā)泡，則會具有理想的絕熱性能。

早在1839年，一種堅韌且防水的硫化橡膠就已經被用于制作干式潛水服，該橡膠的發(fā)明者名叫Charles Goodyear (1800 – 1860)，這種材料的保溫能力在當時并不重要，因為潛水員可以在這種潛水服里面再穿羊毛保暖內衣來御寒。1930年氯丁橡膠的濕式潛水服被發(fā)明出來，并在1954年投入市場，潛水員穿著氯丁橡膠潛水服下水，身體不能保持干燥，所以最好是在潛水服里面不要再穿任何其它的衣物?，F(xiàn)如今的潛水服也是這樣的，水會浸透潛水服，這其實不是偶然，而是設計想要達到的目的，通過人體四肢的運動而產生其與周圍環(huán)境熱交換的不斷循環(huán)，來保持身體的溫度。但這并不是說只有在諸如紅?；蛴《妊竽欠N水溫比較高的地方才會有溫暖的潛水體驗，專業(yè)的潛水員會穿著一種特殊的潛水服，當他們在較冷的水域潛水時，較高溫度的水會被引入到潛水服，幫助潛水員保持身體溫度。更為實用的是一種半干式潛水服，這種潛水服甚至適用于冰冷水域的潛水活動，在冰冷水域半干式潛水服是水密封的，防止冰冷的海水透過潛水服，但在暖水水域則變成濕式潛水服。