聚氨酯硬泡_未来前景广阔的保温节能材料

一、什么是聚氨酯硬泡聚氨酯（PU）树脂是由异氰酸酯与多元醇反应制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。以聚酯树脂或聚醚树脂为主要原料与甲苯二异氰酸脂（TDI）或二苯基甲烷二异氰酸脂（MD）或聚次甲基聚苯基异氰酸脂（PAPI）按一定比例加入发泡剂、催化剂等,在适宜的温度下,经混合搅拌进行发泡所成的泡沫材料即为聚氨酯泡沫材料。PU制品分为泡沫制品和非泡沫制品两大类。泡沫制品有软质、硬质、半硬质泡沫。聚氨酯硬泡是聚氨酯材料在建筑保温领域比较常见的一种方式。也是应用最广泛的墙体保温材料，它的全称是聚氨酯硬质泡沫塑料。它主要是两种化工原料（A料、B料）的混合，经化学反应形成硬质泡沫体。A料—有机异氰酸酯，B料—多元醇（聚醚多元醇）加发泡剂、催化剂、阻燃剂等。A、B料经发泡机加压、加温，经保温管道送到喷枪混合室内混合，用压缩空气喷涂于需保温的表面瞬间发泡形成硬泡体。聚氨酯可以说是目前节能改造和建筑保温方面最好的材料，硬质聚氨酯塑料具有质量轻、导热系数低、耐热性好、耐老化、容易与其他材料粘结、燃烧不产生溶滴等优异性能。聚氨酯硬质泡沫塑料生产反应过程中不产生副产物。因而体积收缩较小，胶层固化后产生的内应力也比较小。因而被誉为“第五大塑料”，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。聚氨酯各项性能指标都优于传统的XPS、EPS外保温系统。二、聚氨酯硬泡品种繁多胡志鹏聚氨酯硬泡：未来前景广阔的保温节能材料《聚氨酯》2008年9月总第76期33建筑技术交流聚氨酯硬泡：未来前景广阔的保温节能材料还被加工成喷涂泡沫或罐装泡沫。3．新达保温材料公司外墙外保温新配方组合料新达保温材料公司开发出将PU硬泡材料用于粮食仓储主体建筑的应用技术，使粮储建筑实现保温、防水、隔热，从而更有效地延缓粮食陈化。在南京工业大学专家的帮助和指导下，他们成功开发出了外墙外保温新配方组合料。产品阻燃性能达到了国家B1级标准需求，并广泛应用于建筑领域。企业成为聚氨酯产品指标达到“GB2408-80/1级阻燃标准规定”的极少数厂家之一。截至目前，该公司已经在浙江等地近10万平方米面积的建筑上完成PU材料节能应用，达到了节能65%的国家标准要求，与建设部聚氨酯硬泡推广应用的规定相符。该公司计划投资2500万元，建成一条年产20万平方米聚氨酯硬泡板材连续生产线，预计明年投产。项目建成后，每年聚氨酯硬泡可喷涂施工60万平方米，隔热保温系统产值近7000万元左右，年可实现节能2万千瓦时，相当于每年少耗标准煤30万吨，少排废气15万吨。4．天补聚氨酯硬泡外保温专用找平浆料截止到07年底，国内同行业唯一获得2006年度国家建行技术革新奖的天补聚氨酯硬泡外保温专用找平浆料已累计销售5600多吨，与其相关的配套产品──天补聚氨酯硬泡外保温专用界面剂和天补外保温轻质抹面浆料也累计销售达3880多吨，天补聚氨酯硬泡外保温专用找平浆料是岩艺公司在多年研发外墙弹性抗裂腻子、保温配套技术基础上，根据聚氨酯硬泡外墙外保温系统的特点，开发的具有性价优势的专用找平浆料。该产品密度小，用量少，批刮1mm时，每平方米用量仅需0.5kg左右且填充找平效果好，一次性找平可达6mm左右。等体积时自重轻，减小了其与硬泡聚氨酯的剪切应力引起的变形裂缝。同时，其导热系数小有保温隔热效果，因而降低了与保温层间的温差太大引起的收缩裂纹，并且能弥补因聚氨酯硬泡表面不平整引起的保温隔热效果不均匀的缺陷。5．聚氨酯仿石保温砖中山伯士的聚氨酯有限公司推出的一款聚氨酯保温仿石粘贴砖，相对于聚氨酯保温的诸多工艺和工序要求，此款保温砖的推出有望给聚氨酯保温工程带来更加便捷的操作体验。聚氨酯保温仿石粘贴砖的如下特点：1、利用聚氨酯泡沫，无氟环保，导热系数≦0.023w/m.k。其隔热效果相当于厚度37倍彻砖的隔热效果。比目前市场的EPS、XPS的隔热效果强两倍以上，是节能建筑外墙处理的首选。2、操作方便，克服其它聚氨酯隔热保温的操作困难，现场操作十分简单，适合大面积推广。3、粘贴效果好，采用科学处理的粘贴面，附着力强，不脱落、质轻、重量最大不超过15kg/m2。4、外观美观，仿大理石或花岗岩效果，可有各种不同花纹和颜色，天然仿石效果，给人以高雅和谐，庄重之美感。5、耐水性强，耐化学腐蚀，无毒无味，无幅射。6．可拆模板和免拆模板现浇聚氨酯外保温成套技术哈尔滨天硕建材工业有限公司承担了聚氨酯节能技术推广小组的浇注法施工技术研究工作，天硕目前已形成可拆模板和免拆模板现浇聚氨酯外保温成套技术。可拆模板是浇注后拆除模板再用，即模板可做为可重复使用的机具。可拆模板浇注创造了可调节保温层厚度的滑模浇注技术体系和模板及施工方法，为外墙保温提供了高效节能、施工简便的新技术。免拆模板现浇聚氨酯技术是指浇注后不拆除，即模板可以作为聚氨酯保护层也可以作为饰面层。首次采用发泡胶施工无湿作业，提高了工程的安全可靠性。三、聚氨酯硬泡环保发展趋势20世纪科学技术的高速发展，给人类带来幸福和社会繁荣的同时，也使人类的生存环境受到损害，且有越来越严重的趋势。聚氨酯工业正向适应环境保护、安全卫生、可再生资源的利用、资源回收等方向发展。据哥本哈根国际会议禁用氟里昂发泡剂的决议，我国必须加快寻找替代品的步伐，尽早实现全部替代。1．采用天然生物资源全世界可使用的矿产资源如石油、天然气等日趋减少。聚氨酯使用的原料，中间体绝大多数来自石油、煤、天然气等矿产资源，它们的贮量有限，日趋减少，预计21世纪将直接影响聚氨酯工业的发展。采用创新催化剂、创新工艺制备聚氨酯用的原料，争取大部分原料来自天然生物资源。如用天然油脂制备各种多元醇等。近年来随着人们环境保护意识的增强，绿色环保型聚氨酯泡沫塑料成为各国研究开发的热点。其中零ODP和可生物降解型聚氨酯泡沫塑料是两个主要的研究方向，开发可生物降解的零ODP聚氨酯泡沫塑料更是符合行业的发展趋势。可生物降解聚氨酯泡沫塑料的制备主要是利用可再生资源如植物油、植物纤维、淀粉或二氧化碳等为原料，部分或全部代替常规的聚醚或聚酯多元醇，当采用HFC、二氧化碳或烷烃类等零ODP化合物为发泡剂时，制备的聚氨酯泡沫塑料可34环球聚氨酯网技术交流同时具有可生物降解和保护臭氧层的特点。可生物降解型聚氨酯泡沫塑料制备的关键在于低聚多元醇，通过这些低聚多元醇与异氰酸酯之间的反应，将可被微生物分解的分子链引入到聚氨酯泡沫塑料当中，当用土埋法进行处理时，泡沫塑料在微生物酶的作用下，发生水解和氧化等反应，这些分子链断裂成低分子质量的碎片，微生物吸收或消耗这些低相对分子质量的碎片后，经过代谢形成二氧化碳、水及生物能，最终达到降解的目的。可生物降解型低聚多元醇的制备主要是以植物油和二氧化碳为原料，也有采用植物淀粉和纤维素等为原料，经过学改性后制成多元醇组份。植物油是人们最早用于制备低聚多元醇原料之一，使用较多的有大豆油、棕榈油、棉籽油、花生油、葵花籽油等，其中大豆油和棕榈油基低聚多元醇在美国和马来西亚等国家已经实现工业化生产，采用此类低聚多元醇制备的可生物降解型聚氨酯泡沫塑料特别是硬质泡沫塑料的性能与普通聚氨酯泡沫接近。利用二氧化碳与环氧化物共聚可制备聚烷撑碳酸酯多元醇，这种聚碳酸酯多元醇与异氰酸酯反应得到的聚氨酯泡沫塑料具有较好的可生物降解性。纤维素是以D-吡喃式葡萄糖基作为其结构基环，基环间以β-苷键连接，是由脱水D-吡喃式葡萄糖单元通过相邻糖单元的1位和4位之间的β-苷键连接而成的线性的高分子聚合物，是地球上存量最大的天然高分子，是生物降解材料的良好原料。从结构可以看出，纤维素上带有较多的苷羟基和仲醇羟基，经过适当的化学处理，这些纤维素可以制备出适合于制备聚氨酯泡沫塑料的多元醇组份。淀粉属多糖类化合物，其品种繁多、来源丰富，与木质素、纤维素相比价格低廉，也是目前被广泛使用的一类可生物降解天然高分子。2．环保发泡传统的聚氨酯硬泡塑料是使用氟氯烃作发泡剂的。据科学表明，氟氯烃对大气的臭氧层有破坏作用。臭氧层破坏是当今全球性环境问题之一。在聚氨酯发泡方面，最重要的是替代破坏臭氧层的CFC发泡剂的技术发展。目前替代CFC发泡剂有如下三种技术路线：①CFC→HCFC141b→HFC（HFC-245fa或HFC-365mfc/227ea）②CFC→C5（环戊烷或异戊烷）③CFC→CO2(液体)或全水技术路线①、②主要用于绝热保温的聚氨酯硬质泡沫生产，技术路线③主要用于软质泡沫的生产。以美国为代表国家的主要采用技术路线①，以德国为代表的国家主要采用技术路线②。我国对技术路线①、②在不同行业都有应用。家电行业以技术路线②为主，交通建材行业主要以技术路线①为主，但HFC技术还未广泛应用。我国液态CO2发泡技术2001年刚起步，目前主要是以二氟甲烷作过渡性替代。其次是开发可再生的天然生物资源作原料及可降解回收的聚氨酯材料的研制的技术发展。为保护臭氧层，国际社会于1987年制定了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。我国1991年6月加入了经1990年修正的“关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书”。为切实履行国际公约，1993年国务院批准了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》，在方案中规定了我国在2010年实现氟氯烃等主要消耗臭氧层物质的完全淘汰。在寻找作为发泡剂氟氯烃的替代品的过程中，人们发现水是最环保、最安全、最理想也是最便宜的发泡剂。在欧洲一些国家逐步采用全水发泡生产聚氨酯硬泡。在制备聚氨酯硬泡塑料中，用水作发泡剂的原理是用异氰酸酯与水反应生成的CO2气体作发泡剂，称之为全水发泡。CO2对臭氧层破坏效应的ODP值为零，也无任何毒副作用，是最环保的。水在聚氨酯硬泡组合料中用量很小，起的稀释作用小，不能从根本上降低组合料的粘度，加之异氰酸酯与水反应释放大量的热，加速异氰酸酯与聚醚多元醇的反应，混合物流动性很快下降，浇注发泡时，物料无法充满整个模具，所以为了提高组合料的流动性，必须选用低粘度的聚醚多元醇。另外，对于全水发泡，CO2会逸出泡孔，导致泡沫收缩，降低其尺寸稳定性，因此在降粘度的同时要考虑，羟值不能太低，这就要求从选择起始剂的种类和配方来得到低粘度又不易缩泡的聚醚多元醇。采用特殊的起始剂和工艺合成了全水发泡聚氨酯硬泡用聚醚多元醇。该聚醚多元醇具有粘度低、尺寸稳定性好，特别是耐高温的特点（在耐热硬质泡沫配方中无需添加任何耐高温的助剂），其基本性能相当于通用的硬泡聚醚多元醇。该聚醚可单独用于全水发泡聚氨酯硬泡，在发泡过程对环境无不利影响，是环保型产品。四、聚氨酯硬泡发展回顾及发展障碍60年代中期，中国开始生产硬质泡沫塑料，主要用于船舶、冷库、石油化工管道保温等。近10年来，我国聚氨酯基本原料、制剂及制品得到了快速发展。《聚氨酯》2008年9月总第76期35建筑聚氨酯硬泡主要用于冰箱、冷库行业作隔热保温材料，占硬泡总消费量的57.5％；用于石油输送管道、化工贮罐及工业设备的隔热占15％；用于建筑隔热、吸声、装饰材料及活动房等占10％；用于交通运输的隔热占10％；其它占7.5％。我国与发达国家的差距是：国外硬泡主要消费于建筑业，占硬泡消费量的50％以上；我国大多用于冰箱、冷库，用于建筑业保温尚处于初始阶段。近几年，PU硬泡主要用于制造绝热材料。中国是世界上最大的冰箱生产国，1998年约消耗了8～10万吨硬泡。聚氨酯硬泡作为冰箱冰柜的隔热保温材料，是直接影响冰箱重要使用性能指标的关键原料之一，对单台冰箱的生产效率、电能消耗起到举足轻重的作用。同时，还可以广泛应用于石油化工管道的保温、建筑节能保温、汽车和家具制造等。建材是PU硬泡的另一个较大的应用领域，中国建筑业发展迅猛，PU硬泡层压板、用于冷库及区域供热系统及输油管保温的PU硬泡需求量很大。目前，聚氨酯材料已被认定为性能最好的保温材料，但国内应用水平远远落后于欧美等发达地区。目前市场上关于聚氨酯硬泡保温的技术种类繁多，而通过聚苯乙烯泡沫的保温仍占市场主流。在现阶段，虽然聚氨酯硬泡保温有着政府的强力后盾，但面临市场选择，仍充满激烈竞争。聚氨酯工业协会的翁秘书长