硬质聚氨酯泡沫材料的发展与应用

浅析硬质聚氨酯泡沫材料的发展与应用

摘要：文章介绍了什么是硬质聚氨酯泡沫材料以及其主要的化学成分组成和作用原理；阐述了硬质聚氨酯泡沫材料的主要性能特点以及其目前的应用状况和未来的发展前景，为今后对硬质聚氨酯泡沫材料的进一步开发和研究提供了参考和借鉴。

关键词：硬质聚氨酯泡沫；性能特点；发展应用

1 硬质聚氨酯泡沫的化学原理

硬质聚氨酯泡沫是通过混合液态的化学原料多元醇和异氰酸酯并以一种低沸点的液体作为发泡剂而形成的一种化学材料。在这种材料中多元醇和异氰酸酯混合后会产生一个发热反应，发泡剂因这种反应热开始气化从而在材料中产生气泡孔。其主要化学反应式如下：[1]

（1）异氰酸酯和羟基反应

r-n=c=o+r’-oh→rnhcoor’（氨基甲酸酯）胶凝反应

（2）异氰酸酯和水反应

2r-n=c=o+h2o→rnhconhr+co2（氨基甲酸酯）发泡反应

（3）脲基甲酸酯反应

r-n=c=o+r’nhcoor”→rnhcor’ncoor”胶联反应

（4）缩二脲反应

r-n=c=o+r’nhconhr’→rnhcor’nconhr”胶联反应

2 硬质聚氨酯泡沫的特点

2.1 保温性能好。硬质聚氨酯泡沫其属于一种高分子热聚型聚合

物，保温性能十分的优良高效，由于其导热系数只有0.015～

0.025w/（m·k）。所以它能有效地形成一层保温层在材料表面，这样就可以阻之损失热能最大的热桥现象的发生。

2.2 稳定性强。硬质聚氨酯泡沫可采用喷涂、粘接等多种方法与基体相连接，这种良好的粘接能是保障稳定性的一个重要前提。同时经实验证明在低温、潮湿、自重、风荷载和外部撞击等多种不利负载因素的作用下，硬质聚氨酯泡沫依然能够很好的与基体保持紧密的连接，这样最大程度的防止了脱落想象的产生。

2.3 有较好的防火性能。如把阻燃剂添加到聚氨酯材料中后，可以使其形成一种难燃自熄性的材料，把这种材料与胶粉聚苯颗粒浆料很合在一起后，更可组成一个有效的防火体系，这种防火体系在实际工程中能有效地防止火灾蔓延。如在建筑外墙表面及门窗口等侧面全部用这种防火胶粉聚苯颗粒材料严密包裹，并采用厚型胶粉聚苯颖粒做防水抹灰面层，将大大提高保温层的耐火性能。

2.4 抗湿热性能优良，水密性好。硬质聚氨酯泡沫材料具有优良的防水、隔汽性能，材料本身不含水，吸水率又很低，能很好地阻断水和水蒸汽的渗透，使基体保持一个良好、稳定的绝热状况，这是目前其他保温材料难以实现的。如采用喷涂技术把硬质聚氨酯泡沫涂抹在物体表面的话，可使基体表面基本没有接缝处，从而使孔洞周边、门窗洞口周围等处更加严密，使其具有更加良好的防水性能，进而避免雨水进人内部造成危害。

2.5 耐撞击性能优良。良好的耐撞击性能也是硬质聚氨酯泡沫材

料的一大特点，在作为外墙外保温材料时由于经常与外界接触，如人员走动、物体搬运等都有可能对墙体产生撞击，但硬质聚氯氨脂材料耐撞击性优良，很少会因此产生损坏和脱落，所以不会对外保温体系造成损害。并且在其上如安装空调或其他设备设施时，面层也不会开裂或者穿孔。

2.6 抗变型能力优良。通常硬质聚氨酯泡沫材料柔性变形量较大，因此它抵抗外界变形能力很强，在外力和温度变形等作用下不易发生裂缝，这样可以有效地保证整体的稳定性、耐久性，当所附着的主体结构产生正常变形，诸如发生收缩、徐变、膨胀等情况时，硬质聚氨酯泡沫也会逐层柔性渐变，逐层释放应力，因而不会产生裂缝或者脱落。

2.7 耐久性、吸声性、抗冻性优良。耐久性好也是聚氨酯材料的一大特点，通过以往的使用经验一般在25年内其都可以正常使用。同时由于聚氨酯材料孔隙率结构稳定，内部基本上多为互不相连的闭合孔隙，这种内部结构不仅使其保温性能优良，而且抗冻融，吸声性能等也十分优良。

2.8 具有良好的施工性能。硬质聚氨酯泡沫材料安装方法多样，不但可采用粘接也可以采用喷涂等方法进行安装，施工可机械化程度高，施工速度快、效率高，是其它保温材料安装作业无法比拟的。除此之外，聚氨酯材料的安装施工还具有适应能力强的特点，尤其适合做复杂建筑物表面和构造节点的特殊部位的保温材料时这一

特点更为突出，如在外飘窗、老虎窗、形变缝、管道层、楼梯间等

这些特殊的构造部位，既能保证这些建筑复杂部位全方位的保温效果，又能防止水或水蒸汽对保温层的破坏。

2.9 易于维修。硬质聚氨酯泡沫材料作为保温体系的装饰面层的维修非常方便，维修后能使其外观以及功能保持良好的状态。具体维修保养的间隔时间各不相同，这要看所用装饰材料的种类和当地的污染状况而确定。

3 硬质聚氨酯泡沫材料的应用及发展前景

硬质聚氨酯泡沫材料凭借其优良的性能和较好的性价比，使其在建筑工程、桥梁道路等领域得到了越来越多的应用。在建筑工程中主要是利用硬质聚氨酯泡沫材料极低的导热系数和吸水率，将其用于保温防水工程。如在普通房屋的屋面、外墙进行的保温、隔热、防水工程，以及在冷库、大棚、粮库等有特殊要求的保温隔热工程中。同时由于硬质聚氨酯泡沫材料的分子不亲水，并具有独特的封闭孔隙结构使其也能广泛的用于吸音降噪和抗震工程中。

在桥梁道路工程中硬质聚氨酯泡沫材料可为在冻土地带的路基提供保温防护，这种防护可采用铺粘板材法和现场喷涂法进行施工。[2]同时硬质聚氨酯泡沫材料还可以用于对路面的填补，这种方法主要有优特法（uretek），其主要是用于对路面的混凝土板进行抬升、支撑和水平重置以及增强地基、填充裂缝和孔洞等。[3] 随着节能要求的提高和硬质聚氨酯泡沫保温技术的发展，硬质聚氨酯泡沫材料越来越多的引起了人们的关注，尤其是在建筑工程领域中的应用技术研究和规范制定等工作也在近几年从无到有逐步

完善。如吉林省于2003年制订的《硬质聚氨酯泡沫塑料外墙外保温工程施工及验收规程》，2008年国家质量监督检疫总局发布的《建筑绝热用硬质聚氨酯泡沫塑料规范》gb/t 21558-2008等。

近年来节能减排、低碳低能耗的观念逐步深入人心，高性能保温材料的推广和应用将是今后建筑材料使用中的一个必然趋势。通过试验计算和工程实践我们发现，以xps和eps等传统材料为代表的保温材料在厚度限定时都难以满足节能65%的国家节能要求。而硬质聚氨酯泡沫不但其他方面性能优异、更可以满足节能65%的要求，所以推广应用硬质聚氨酯泡沫是由其自身高性能决定的。综上所述，从内因和外因二个方面看：硬质聚氨酯泡沫的推广应用都有一定的必然性，它将在未来对建筑保温、防水、隔音降噪等方面得到广泛的应用和发展。

4 结束语

硬质聚氨酯泡沫材料由于其特殊的化学组成使其具备保温隔热、吸音降噪、抗冻耐久等诸多的性能特点，从而使其在建筑工程、桥梁道路等多个领域得以应用。今后随着硬质聚氨酯泡沫材料技术的进一步发展，各项法律、规范及行业标准的进一步完善硬质聚氨酯泡沫材料还将有着更加广阔的发展空间和市场空间。

参考文献

[1]朱吕民.刘益军.聚氨酯泡沫塑料.第三版[m].北京.化学工业出版社，2004.

[2]闫格.硬质聚氨酯泡沫在路基上应用浅谈[j].聚氨酯工业，