標簽： 保溫材料
建筑用聚氨酯硬泡體保溫材料淺析
聚氨酯硬泡體自二十世紀六十年代進入建筑市場開始，即在建筑防水保溫領域引發了一場防水保溫隔熱材料及其工藝的變革，2001年聚氨酯全球年產量已突破1000萬噸，且每年仍以6%~9%的速度增長，其中硬泡約占聚氨酯總產量的60%以上。聚氨酯硬泡以其卓越的保溫功能，優異的自粘強度和較為理想的防水性能，在工業發達國家建筑防水保溫領域得到了廣泛的應用，一些國家還通過立法把它做為建筑業法定用材。一、硬質聚氨酯泡沫的特點聚氨酯（即聚氨基甲酸酯，英文縮寫PU）是在高分子主鍵上含有許多重復的—NHCOO—基團的高分子化合物。聚氨酯系列產品一般是由二元或多元有機異氰酸酯和多元醇在多種助劑的作用下，經過聚合反應得到的高分子化合物，兩種主材中若都只含兩個或以下羥基官能團時，聚合反應得到的是線型結構的化合物，若其中一種或兩種主材中，部分或全部具有三個或以上官能團時，則可得到體型結構的聚合物，由于聚合物的結構不同，性能差異很大。就像鋼材一樣，雖然都是鐵碳合金，但鐵碳配比不同，熱處理工藝不同，其性能截然不同。聚氨酯原料在各行業應用非常廣泛，因應用的行業特性和生產的產品不同，各行業對以聚氨酯為主要原料的組合材料的性能要求也不同。承擔保溫防水雙功能的聚氨酯硬泡（SPF）也完全不同于用于冰箱、冷庫僅起保溫作用的聚氨酯(PUR)，盡管它們外觀結構看似非常相像，但作為建筑保溫防水一體化材料，聚氨酯硬泡打破了傳統建材功能單一、防水的不保溫、保溫的不防水、防水層一旦出現滲漏、保溫層隨即失去保溫功能的通病。與其它單功能保溫或防水材料相比，聚氨酯硬泡具有明顯的優勢：1、導熱系數低，保溫隔熱效果好。聚氨酯發泡時閉孔率高，所以當硬質聚氨酯泡沫密度為35-40Kg/m3時，導熱系數僅為0.018-0.023W/（m·K），在同樣保溫效果下，保溫層厚約相當于EPS的一半，在目前所有保溫材料中導熱系數最低，其熱工性能優越。2、.聚氨酯硬泡體連續致密的表皮和近于100%的高強度互聯壁閉孔，具有理想的不透水性。采用噴涂法施工達到防水保溫層連續無接縫，形成無縫屋蓋和整體外墻保溫殼體，防水抗滲性能優異。3、硬質聚氨酯泡沫體直接噴涂于墻體與屋面，反應物料受壓力作用,通過噴槍形成混合物直接發泡成型,液體物料具有流動性、滲透性，可進入到墻面基層空隙中發泡，與基層牢固地粘合并起到密封空隙的作用，抗風和抗負風壓性能良好。4、現場噴涂或澆注施工，整體性好。硬質聚氨酯泡沫采用噴涂或澆筑施工，施工具有連續性，獨特的施工技術使整個保溫層無接縫、具有整體性，墻體形成無接縫連續殼體。 5、柔性漸變技術可有效阻止防水層開裂， 硬質聚氨酯泡沫吸水率低，抗水蒸氣滲透性好，泡沫孔呈獨立狀態，互不連通，閉孔率達95%以上，是結構致密的微孔泡沫材料，與空氣接觸的表面更加致密，不易透水，連續無接縫特性和無粘結劑工序保證了無空腔墻體更優秀的抗風性能，阻斷了毛細管導致的墻體反堿途徑,因此防水效果好，且不會因吸潮而增大導熱系數，防水性能可靠。6、機械化作業、自動配料、質量均一、施工快周期短。7、化學性質穩定，使用壽命長，對周圍環境不構成污染。 8、離明火自熄，且燃燒時只炭化不滴淌，炭化層尺寸和外形基本不變，能有效隔斷空氣的進入，阻止火勢的蔓延，防火安全性能好。二、 與其他材料保溫體系相比聚氨酯外保溫體系優缺點1、保溫效果比較1）澆注EPS（膨脹聚苯乙烯泡沫塑）板與XPS（絕熱用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料）板外墻外保溫體系比較聚苯板的導熱系數一般在0.036W/(m.k)左右，而擠塑聚苯板的導熱系數一般在0.028W/(m.k)左右，厚度按熱工計算一般為40～60mm時能滿足節能50％的要求。2）噴涂、澆注PU（聚氨酯）外墻外保溫體系聚氨酯發泡時閉孔率高，所以硬質聚氨酯泡沫密度為35～40Kg/m3時，導熱系數僅為0.018～0.023 W/(m.k),25mm厚的聚氨酯硬質泡沫塑料的保溫效果相當于40mm厚的EPS，在目前所有保溫材料中導熱系數最低，其熱工性能優越。2、施工性能粘貼EPS板與XPS板外墻外保溫體系比較：粘結施工，不會造成環保問題，施工較方便，可對板材任意切割，但要注意粘結砂漿的粘結性能，且施工是在主體結構完成后，需另計算工期。1）澆注EPS板與XPS板外墻外保溫體系比較施工與結構施工同步，節省工期，解決了板材與墻面的粘結問題，施工效率較高，但澆筑易出現保溫板上下受力不均勻，產生應力集中，使保溫板不平整，易使表面砂漿出現裂紋。2）噴涂PU外墻外保溫體系直接噴涂于墻體發泡成型,液體物料具有流動性、滲透性，可進入到墻面基層空隙與基層牢固地粘合，施工具有連續性，保溫層無接縫，墻體形成無接縫連續殼體；適應于任何形狀結構，特別是異型層面；維修方便；但施工時須注意天氣情況，需注意勞動保護，噴涂厚度需均勻。3）澆注PU外墻外保溫體系厚度均勻、表面平整，不存在接縫問題，整體性好，防水保溫性能好，節省工期；但澆筑時可能產生澆筑不均勻，形成空洞等，需制作專業模板，表面光滑度較高，處理不當易產生飾面層的起鼓、脫落、開裂等現象。3、防水性能1）粘貼、澆注EPS板與XPS板外墻外保溫體系比較體系防水性能不如聚氨酯，水分侵入會可能造成聚苯板保溫效果失效。2）噴涂、澆注PU外墻外保溫體系硬質聚氨酯泡沫吸水率低，抗水蒸氣滲透性好，泡沫閉孔率達95%以上，結構致密，與空氣接觸的表面更加致密，不易透水，屬憎水材料，硬質聚氨酯泡沫防水性能和連續無接縫特性，無粘結劑工序保證了無空腔墻體更優秀的抗風性能，阻斷了毛細管導致的墻體反堿途徑,因此防水效果好，吸水率≤１％，且不會因吸潮而增大導熱系數，防水性能可靠。4、抗裂性能1）粘貼、澆注EPS板與XPS板外墻外保溫體系比較體系抗裂性由抹面砂漿承擔，因此抗裂砂漿性能要保證，一旦開裂水分侵入保溫材料會造成保溫材料的失效2）噴涂、澆注PU外墻外保溫體系硬質聚氨酯泡沫能依靠自身粘結性能與墻體基面直接粘結，整體性好，聚氨酯自身的抗裂性能優越，水侵入也不會造成保溫效果的失效。5、環保性能1）澆注EPS板與XPS板外墻外保溫體系比較由于使用的保溫板均為工廠加工預制，所以施工和使用的過程中不會存在環保問題。2）噴涂PU外墻外保溫體系噴涂硬質聚氨酯泡沫，易受天氣影響，造成聚氨酯泡沫飛濺，可能對周邊環境產生影響。3）澆注PU外墻外保溫體系澆筑聚氨酯保溫層由于會受模板限制，泡沫飛濺較輕，影響較小。6、耐久性能1）澆注EPS板與XPS板外墻外保溫體系比較由于聚苯板本身的特性，所以在遭受水侵入后極易發生保溫失效現象，在遭受高溫時易收縮變形，并可能形成滴液，使保溫板破壞，失去保溫效果，使用的粘結砂漿如粘結強度稍弱，則會發生板材脫落，耐久性相對來說較弱。2）噴涂、澆注PU外墻外保溫體系采用聚氨酯做保溫層，保溫防水一體化，不會因為水侵入而造成保溫層的失效，聚氨酯的耐老化性能好，化學性能穩定。屋面噴涂聚氨酯的使用年限已超過26年，至今系統運行的很好。三、聚氨酯硬質泡沫保溫材料的性能指標建筑業用聚氨酯硬泡體防水保溫材料與冷庫、冰箱用聚氨酯硬質泡沫保溫材料在性能上的極大差別，主要反映在斷裂延伸率、閉孔率、尺寸變化率、粘接強度四項性能指標上?！?1、斷裂延伸率影響斷裂延伸率是衡量聚氨酯硬泡抗拒應力作用不產生永久變形的重要性能指標，而僅起保溫作用，無防水功能的冷庫冰箱用聚氨酯硬質泡沫對此項關鍵的性能指標并無任何要求。2、尺寸變化率影響聚氨酯硬泡受使用環境溫度變化的影響，尺寸和體積會發生一定的變化，尺寸變化率的大小與原料的類型、泡體的結構、芯材密度、成型工藝及發泡劑的種類等諸多因素有關，耐溫差性能較好的聚氨酯硬泡在-20攝氏度至+80攝氏度的環境溫度下，尺寸不應發生明顯的變化。聚氨酯硬泡的閉孔率高達95%以上，封閉在泡孔中的氣體壓力隨環境溫度的變化而變化，如果泡壁的結構強度較小，泡沫尺寸就會因閉孔中氣體壓力的變化而產生低溫收縮或高溫膨脹的變形，尺寸相對變形量（即尺寸變化率）越大，聚氨酯防水保溫層產生斷裂或開口的幾率就越大。 3、閉孔率 影響閉孔率是衡量材料吸水率和導熱系數的重要指標，閉孔率低的硬泡吸水率和導熱系數都較高，對材料的保溫功能和抗凍融性能都有著至關重要的影響。建筑用聚氨酯硬泡作為屋面防水保溫材料使用時，其泡沫閉孔率至少應大于95%，當閉孔率低于70%時，短時大雨并不會造成屋面滲漏，但在多日連續陰雨的季節，由于硬泡長期浸泡在雨水中，開孔泡中吸水較多，滲入泡中的雨水，在重力作用下會透過串孔進入屋面基層，并被封存在基層和硬泡之間，即使雨過天晴，在烈日照射下短期內也很難經過硬泡保溫層和保護層向上排出。相反，由于屋面受陽光照射，上層溫度高，下層溫度低，水分反而向屋面下層遷移，造成雨天不漏、晴天滲漏的反?，F象，這種現象在南方黃梅季節尤甚。 4、抗拉強度和自粘強度的影響 聚氨酯硬泡外墻外保溫系統的整體強度取決于聚氨酯母材的抗拉強度（系統強度的最薄弱環節），因此聚聚氨酯硬泡本身的抗拉強度實際上就是整個外墻飾面系統的抗拉拔強度。 另外，建筑業用噴涂聚氨酯硬泡在材料配制時還應充分地考慮外墻外保溫系統使用時的粘接強度要求，因此要求其對金屬、混凝土、磚石、木材、玻璃等建筑材料具有極好的自粘接性能。國家建材行業標準JC/T998-2006和最近通過的《聚氨酯硬泡外墻外保溫工程技術導則》，都對聚氨酯硬泡的自粘接強度規定了強制性指標，這也是噴涂聚氨酯硬泡相對于發泡聚苯板（EPS）和擠塑保溫板（XPS）外墻外保溫系統安全性具有明顯優勢的一個重要指標。值得一提的是，強度是聚氨酯硬泡最重要的力學性能，它的大小直接決定著外墻飾面系統的抗風壓、抗沖擊、抗應變能力以及承載總重量的能力，是評估外墻外保溫系統使用安全性的最重要、最直接的性能指標。 經理論計算與工程實踐證明，以EPS和XPS為代表的保溫材料在厚度限定的情況下難以滿足節能65%的要求。隨著硬質聚氨酯泡沫的保溫性能更優越、更接近于節能65%的要求， 所以說:推廣應用硬質聚氨酯泡沫是我國保溫材料體系走向高性能化的必然趨勢。
