建筑节能保温领域聚氨酯硬泡材料的绿色商机

建筑节能保温领域
聚氨酯硬泡材料的绿色商机
文/
朱则刚
硬质聚氨酯泡沫塑料，简称聚氨酯硬泡，它在聚氨酯制品中的用量仅次于聚氨酯软泡。

聚氨酯硬泡，是由硬泡聚醚多元醇（聚氨酯硬泡组合聚醚又称白料），与聚合MDI （又称黑料）反应制备的。

主要用于制备硬质聚氨酯泡沫塑料，广泛应用于冰箱、冷库、喷涂、太阳能、热力管线、建筑等领域。

按照其用途及领域，分为硬泡聚醚多元醇、仿木聚醚、环戊烷体系硬泡聚醚多元醇、全水聚醚、阻燃聚醚。

其中仿木聚醚主要用于仿木材产品，全水聚醚主要用于全水管道发泡，阻燃聚醚用于制备阻燃要求高的制品。

目前，聚氨酯硬泡保温材料已应用在北京国家体育馆，中央电视台，青藏铁路等，厦门地区有国家会计学院，厦门BRT 公交车站，建发花园，书香佳缘，海悦山庄等市政工程和建筑物而广受关注。

1、建筑节能墙体保温聚氨酯
硬泡材料市场发展迅速前景广阔
我国建筑节能墙体保温技术和产品的推广应用起步于上世纪80年代中期，当时主推的有珍珠岩、复合硅酸盐、海泡石和与有机硅复合的外墙保温砂浆等产品，在北方地区开展墙体保温节能的前期，这些产品占有较大的市场。

我国建筑能耗占总能耗的50%，为加快建筑节能发展，国家已发出对建筑节能强制实行50%，推广应用65%的国策。

随着节能标准的提高，上述产品的性能指标已经难以达到标准要求。

最重要的是，上述产品的从业企业规模普遍偏小，生产设备过于简陋，生产过程控制要求不严格，在施工过程中难以控制质量，致使工程出现的问题较多。

至2000年后，上述产品逐渐退出北方地区的建筑节能市场。

建筑节能保温显得尤为重要。

国家已颁布并开始实施《民用建筑节能管理规定》《公共建筑设计标准》，近期国家颁布的《节能中长期专项规划》规定：新建筑要严格执行节能标准，现有建筑要逐步
实施节能改造。

聚氨酯是目前最好的保温
节能材料，各项性能指标都优于传统的XPS 、EPS 外保温系统。

此种外保温系统
建筑节能保温领域
聚氨酯硬泡材料的绿色商机
文/
朱则刚
硬质聚氨酯泡沫塑料，简称聚氨酯硬泡，它在聚氨酯制品中的用量仅次于聚氨酯软泡。

聚氨酯硬泡，是由硬泡聚醚多元醇（聚氨酯硬泡组合聚醚又称白料），与聚合MDI （又称黑料）反应制备的。

主要用于制备硬质聚氨酯泡沫塑料，广泛应用于冰箱、冷库、喷涂、太阳能、热力管线、建筑等领域。

按照其用途及领域，分为硬泡聚醚多元醇、仿木聚醚、环戊烷体系硬泡聚醚多元醇、全水聚醚、阻燃聚醚。

其中仿木聚醚主要用于仿木材产品，全水聚醚主要用于全水管道发泡，阻燃聚醚用于制备阻燃要求高的制品。

目前，聚氨酯硬泡保温材料已应用在北京国家体育馆，中央电视台，青藏铁路等，厦门地区有国家会计学院，厦门BRT 公交车站，建发花园，书香佳缘，海悦山庄等市政工程和建筑物而广受关注。

1、建筑节能墙体保温聚氨酯
硬泡材料市场发展迅速前景广阔
我国建筑节能墙体保温技术和产品的推广应用起步于上世纪80年代中期，当时主推的有珍珠岩、复合硅酸盐、海泡石和与有机硅复合的外墙保温砂浆等产品，在北方地区开展墙体保温节能的前期，这些产品占有较大的市场。

我国建筑能耗占总能耗的50%，为加快建筑节能发展，国家已发出对建筑节能强制实行50%，推广应用65%的国策。

随着节能标准的提高，上述产品的性能指标已经难以达到标准要求。

最重要的是，上述产品的从业企业规模普遍偏小，生产设备过于简陋，生产过程控制要求不严格，在施工过程中难以控制质量，致使工程出现的问题较多。

至2000年后，上述产品逐渐退出北方地区的建筑节能市场。

建筑节能保温显得尤为重要。

国家已颁布并开始实施《民用建筑节能管理规定》《公共建筑设计标准》，近期国家颁布的《节能中长期专项规划》规定：新建筑要严格执行节能标准，现有建筑要逐步
实施节能改造。

聚氨酯是目前最好的保温
节能材料，各项性能指标都优于传统的XPS 、EPS 外保温系统。

此种外保温系统
技术已得到国家各省市有关领导、专家的重视。

近年来，随着外墙外保温系统技术和产品的迅速发展，我国墙体保温节能技术令早于我国开展建筑节能工作几十年的欧美等发达国家刮目相看。

历经多年的发展，我国建筑节能外墙外保温市场已发展成为种类繁多、技术构造多样、产品需求量巨大的一个产业。

市场上推广应用的系统有发泡聚苯板（EPS 板）薄抹灰外墙外保温系统、机械固定发泡聚苯板钢丝网架板外墙外保温系统、胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统、发泡聚苯板现浇混凝土外墙外保温系统、挤塑聚苯板（XPS 板）外墙外保温系统、胶粉聚苯颗粒复合型外墙外保温系统、聚氨酯（现浇、喷涂和板类）外墙外保温系统、膨胀玻化微珠外墙外保温系统、墙体自保温系统以及复合保温系统和保温装饰一体化系统等。

据有关数据了解，聚苯板（EPS 板）薄抹灰外墙外保温系统、胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统和挤塑聚苯板（XPS 板）外墙外保温系统是市场上应用量最多的系统，基本上占据国内外墙外保温市场75%以上的份额。

另外，机械固定发泡聚苯板钢丝网架板外墙外保温系统、发泡聚苯板现浇混凝土外墙外保温系统和聚氨酯（现浇、喷涂和板类）外墙外保温系统大约占据20%的市场份额，其他系统总量约占5%。

近年喷涂聚氨酯外墙外保温系统越来越得到广大客户的认可，在市场中占得份额也越来越大。

最近国家出台了新材料“十二五”规划，这将会促进国内聚氨酯产业的发展。

而且在前段时间国家还出台了“十二五”节能减排工作方案和建筑业“十二五”规划，这也会给我国聚氨酯产业提供较大的市场空间。

“十二五”期间我国将实施节能重点工程，并对既有居住建筑和公共建筑进行节能改造。

而住建部日前发布的《建筑业发展“十二五”规划》也提出，我国新建建筑符合国家建筑节能标准要达到100%。

而相对于其他建筑保温材料而言，聚氨酯是目前最好的建筑保温材料。

因此，未来随着我国对建筑节能要求的提高，聚氨酯在建筑节能保温领域的需求将会进一步加大。

据相关统计数据显示，目前聚氨酯在我国现有建筑中的比例仅占22%，聚氨酯硬泡材料在建筑市场将拥有巨大的市场发展潜力。

聚氨酯硬泡具有质量轻、保温、防潮、隔音、耐热、防震、耐腐蚀、容易与其他材料粘结、燃烧不产生熔滴等优异性能，是所有的墙体保温材料中保温性能最好的隔热产品。

近年来随着国内建筑节能市场的迅速发展，聚氨酯硬泡体保温产品已被应用于建筑保温、防水等领域，目前已成为保温节能产品的主要发展方向。

当前聚氨酯硬泡在建筑中进行隔热保温应用技术日渐
成熟，但在建筑中的应用量还是很小，聚苯板之所以用量
大，在于其本身有一定优势，且进入市场早，国内节能建材无多选择的情况下，加上聚苯板密度小、重量轻，用于
建筑保温一般18～25kg/m 3，导热系数在0.042W/(m.k)，吸水率低≤4%(v/v)等优点。

应用聚苯乙稀泡沫与聚氨酯硬泡在建筑中应用分析如下：隔热保温性能上聚氨酯硬泡优于聚苯板，聚氨酯硬泡密度35～55kg/m 3；其导热系数达到0.019～0.023之间，而聚苯板导热系数0.042.当建筑节能标准越来越高情况下在北方地区同样的保温隔热效果下，聚氨酯硬泡层4cm 厚就满足了节能要求，而聚苯板要8cm 以上厚度才能实现。

在防火性能比较上，聚氨酯硬泡材料虽属于易燃类，但是材料本身有耐高温，遇火自熄自结碳层自保，不会溶滴带火蔓延，给火灾发生后的救援行动争取了宝贵时间.从我国高层建筑越来越多来看，防火形势依然严峻.假若从硬泡材料结构引入阻燃原料，而不是以添加阻燃剂进行阻燃，并使聚氨酯硬泡的其它技术指标也符合国家行业标准，这样的聚氨酯硬泡用于建筑隔热保温层就能大大减少火灾危害，这也是企业今后研发的方向。

在防水、抗裂、粘结等性能方面比较；聚氨酯硬泡抗水蒸气渗透性好，泡沫闭孔率高达95%以上，阻断了毛细管导致的墙体返碱途径，因此防水效果极好，不会因吸潮而增大导热系数；而聚苯板遭变形等原因导致水分侵入会造成向内蒸发室内返潮。

喷涂聚氨酯硬泡依靠自身超强粘结性与墙体基面直接粘结，整体性好，不易发生脱层；而聚苯板粘结主要靠粘结砂浆，若匹配不当，水分侵入保温系统失效；从综合造价上比较，聚氨酯硬泡一材多用，如防水、超强粘结等优越特性，而聚苯板防水粘贴，隔气层，压重层均要辅料另配施工，综合起来的造价与聚氨酯硬泡的单价相比较，就显不出多少价差了。

聚氨酯硬泡与聚苯乙稀材料隔热保温性能，体系耐久，使用寿命，工艺特性，综合造价等方面进行了客观比较，随着经济发展，居住要求会越来越高，聚氨酯硬泡在建筑节能应用市场前景将十分广阔。

2、外墙保温聚氨酯硬泡的性能特点和主要用途
聚氨酯硬质泡沫塑料简称聚氨酯硬泡，即PU ，是由异氰酸酯和聚合物多元醇等，经专用双组分发泡机加压、加温，经设备管道输送到喷枪内高速混合，用压缩空气喷涂于保温物体表面瞬间发泡形成硬泡体。

聚氨酯对基层的要求：聚氨酯外墙保温隔热层对墙体基层要求较低,墙体表面无油污,无浮灰,抹灰或者不抹灰均可施工,如不抹灰,抗剪能力更佳。

聚氨酯硬泡多为闭孔结构，具有绝热效果好、重量轻、比强度大、施工方便等优良特性,同时还具有隔音、防震、电绝缘、耐热、耐寒、耐溶剂等特点,广泛用于冰箱、冰柜的箱体绝热层、冷库、冷藏车等绝热材料，建筑物、储罐及管道保温材料，少量用于非
绝热场合，如仿木材、包装材料等。

一般而言，较低密度的聚氨酯硬泡主要用作隔热材料，较高密度的聚氨酯硬泡可用作结构材料。

聚氨酯硬泡一般为室温发泡，成型工艺比较简单。

按施工机械化程度可分为手工发泡及机械发泡；按发泡时的压力可分为高压发泡及低压发泡；按成型方式可分为浇注发泡及喷涂发泡。

聚氨酯硬泡材料有独特的隔热保温性能，节电效率高、环保；重量轻，降低载荷；具优良的防水性能，保温、防水合二为一；设计简单、效率高、进度快、质量好、寿命长；无氟发泡，适应环境宽。

聚氨酯硬泡粘结力极强：能在混凝土、木材、钢材、沥青、橡胶等表面粘结牢固。

保温隔热性好：导热系数可达到0.017～0.022W/m.k，低于岩棉、玻璃棉、聚苯板、挤塑板等建筑保温隔热材料，每公分厚度相当于40cm红砖保温效果。

防水性能好：由于闭孔率大于90%以上，憎水率95%以上，从而具有优异的防水功能。

密度≥35kg/m3，抗压强度>300KPa，抗拉强度>400KPa，有很强的抗风揭性，且其发泡可钻入墙体缝隙，增加其抗剪性能。

可承受外饰面30kg/m2的重量不会脱落;整体密封、无空腔无缝粘结，将建筑外围护结构完全包裹，有效的阻止了风和潮气通过缝隙流动进出建筑物，实现完全密封，适应各种形状基面,有效提高了保温效果。

尺寸稳定性小于1%，具有一定的弹性变形能力,延伸率大于5%，不会开裂。

聚氨酯是惰性材料，与酸和碱都不发生反应，且不是虫类以及啮齿类动物的食物源，可保持材料性质及保温性能恒定；阻燃性好；离火3S自熄，表面碳化能阻止燃烧，且不会熔化而产生熔滴。

以上性
能决定喷涂聚氨酯硬泡保温的不可比拟的优势。

聚氨酯硬质发泡屋面、外墙防水保温一体化系统建筑物结构封顶后，屋顶的保温和防水是非常重要的工程。

传统的做法保温和防水是两个体系，各自进行施工，两种材料的叠加构成了屋面的防水保温系统。

在实际的建筑工程中，由于多种因素的影响，常常会出现一些的质量问题，导致了对建筑物的损坏，从而破坏了屋面的防水保温系统。

通常的保温材料是不具备抗水功能的，其保温性能随着含水率的增加而下降，以至保温功能丧失。

一般保温材料提供的导热系数等指标，都是近于干密度或实验室状态下的参数，但在实际应用时，水分每增加1%，其导热系数会升高5%，即当含水率达到20%时，导热系数翻了一倍，保温性能大幅度下降。

含有较多水分的保温层，由于温度的变化而冻融，对建筑和防水层的影响是极不利。

防水材料性能的优劣除材料本身外，还考验着施工工艺的合理和质量，尤其是卷材、片材，需要将成品通过粘接、焊接等方法铺设在屋面上，每个粘接和搭接点都必须可靠，否则就会出现渗漏。

不但失去了防水层的作用，同时导致保温层失效。

聚氨酯硬泡体防水保温一体化系统，其应用聚
氨酯硬泡体防水保温一体化材料，通过专业设备，现场喷涂形成具有防水和保温多功能密封壳体，完成屋面系统的功能。

聚氨酯硬泡体防水保温一体化材料有着很多的独特性能，主要有如下方面：
多功能一体化。

它是一种集防水、保温隔热多功能为一体的现
绝热场合，如仿木材、包装材料等。

一般而言，较低密度的聚氨酯硬泡主要用作隔热材料，较高密度的聚氨酯硬泡可用作结构材料。

聚氨酯硬泡一般为室温发泡，成型工艺比较简单。

按施工机械化程度可分为手工发泡及机械发泡；按发泡时的压力可分为高压发泡及低压发泡；按成型方式可分为浇注发泡及喷涂发泡。

聚氨酯硬泡材料有独特的隔热保温性能，节电效率高、环保；重量轻，降低载荷；具优良的防水性能，保温、防水合二为一；设计简单、效率高、进度快、质量好、寿命长；无氟发泡，适应环境宽。

聚氨酯硬泡粘结力极强：能在混凝土、木材、钢材、沥青、橡胶等表面粘结牢固。

保温隔热性好：导热系数可达到0.017～0.022W/m.k，低于岩棉、玻璃棉、聚苯板、挤塑板等建筑保温隔热材料，每公分厚度相当于40cm红砖保温效果。

防水性能好：由于闭孔率大于90%以上，憎水率95%以上，从而具有优异的防水功能。

密度≥35kg/m3，抗压强度>300KPa，抗拉强度>400KPa，有很强的抗风揭性，且其发泡可钻入墙体缝隙，增加其抗剪性能。

可承受外饰面30kg/m2的重量不会脱落;整体密封、无空腔无缝粘结，将建筑外围护结构完全包裹，有效的阻止了风和潮气通过缝隙流动进出建筑物，实现完全密封，适应各种形状基面,有效提高了保温效果。

尺寸稳定性小于1%，具有一定的弹性变形能力,延伸率大于5%，不会开裂。

聚氨酯是惰性材料，与酸和碱都不发生反应，且不是虫类以及啮齿类动物的食物源，可保持材料性质及保温性能恒定；阻燃性好；离火3S自熄，表面碳化能阻止燃烧，且不会熔化而产生熔滴。

以上性能决定喷涂聚氨酯硬泡保温的不可比拟的优势。

聚氨酯硬质发泡屋面、外墙防水保温一体化系统建筑物结构封顶后，屋顶的保温和防水是非常重要的工程。

传统的做法保温和防水是两个体系，各自进行施工，两种材料的叠加构成了屋面的防水保温系统。

在实际的建筑工程中，由于多种因素的影响，常常会出现一些的质量问题，导致了对建筑物的损坏，从而破坏了屋面的防水保温系统。

通常的保温材料是不具备抗水功能的，其保温性能随着含水率的增加而下降，以至保温功能丧失。

一般保温材料提供的导热系数等指标，都是近于干密度或实验室状态下的参数，但在实际应用时，水分每增加1%，其导热系数会升高5%，即当含水率达到20%时，导热系数翻了一倍，保温性能大幅度下降。

含有较多水分的保温层，由于温度的变化而冻融，对建筑和防水层的影响是极不利。

防水材料性能的优劣除材料本身外，还考验着施工工艺的合理和质量，尤其是卷材、片材，需要将成品通过粘接、焊接等方法铺设在屋面上，每个粘接和搭接点都必须可靠，否则就会出现渗漏。

不但失去了防水层的作用，同时导致保温层失效。

聚氨酯硬泡体防水保温一体化系统，其应用聚氨酯硬泡体防水保温一体化材料，通过专业设备，现场喷涂形成具有防水和保温多功能密封壳体，完成屋面系统的功能。

聚氨酯硬泡体防水保温一体化材料有着很多的独特性能，主要有如下方面：
多功能一体化。

它是一种集防水、保温隔热多功能为一体的现场喷涂硬泡体材料。

防水性能可靠。

它具有高闭孔率，达到95%以上，施
工后的屋面形成无接缝连续壳体，硬泡层厚度可完全达到
设计规范要求，具有很强的抵抗雨雪水渗透能力，防水质
量保证期为二十年。

保温节能效率高。

它密度≥55公斤/立方米，导热系数
仅有0.022瓦/米.卡，它的节能效果显著优于常规保温隔热材
料，其材料的防水保温一体化功能可省去目前建筑设计中
使用的保温层。

使用硬泡聚氨酯材料，并可弥补因热胀冷
缩而引起的变形，给业主带来长期的节能效益。

粘结力强。

它与混凝土、金属、木质等基面均有良好
的粘结力。

（与砼板的粘结强度达到0.52兆帕）
荷重轻。

施工后的聚氨酯硬泡体每平方米重量只有2公
斤左右（厚度为30～40毫米），大大降低了建筑载荷，特
别适用于高层建筑和轻型大跨度的网架结构建筑。

施工快捷简便。

喷涂施工后5分钟固化，20分钟即可上
人行走，一般一套设备每日可喷涂500～1000立方米。

独特
的施工方法，简化了屋面整体的施工工艺，特别是异型部
位极易施工。

抗压强度高。

硬泡材料的抗压强度>0.3兆帕，实测可
达0.4兆帕以上，完全可以适应上人屋面的要求。

无氟环保。

采用无氟发泡技术，无毒、无污染，是环
保型材料。

性能可靠，适应性强。

适应环境温度为-50℃～＋
150℃，阻燃，且耐弱酸、弱碱、植物油和矿物油及工业废
气等化学物质的侵蚀。

10．使用寿命长、维护方便。

据统
计资料介绍，使用爱利普聚氨酯硬泡体的建筑屋面实际耐
用年限已达30年以上，且维护简单方便。

聚氨酯硬泡主要用途有以下方面：一是食品等行业冷
冻冷藏设备：如冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等，聚氨酯硬
泡是冷冻冷藏设备的最理想的绝热材料；二是工业设备保
温：如储罐、管道等。

在欧美发达国家，建筑用聚氨酯硬
泡占硬泡总消耗量的一半左右，是冰箱、冰柜等硬泡用量
的一倍以上；在中国，硬泡在建筑业的应用还不像西方发
达国家那样普遍，所以发展的潜力非常大；三是交通运输
业：如汽车顶篷、内饰件等。

高密度（密度300～700kg/
m3）聚氨酯硬泡或玻璃纤维增强硬泡是结构泡沫塑料，又
称仿木材，具有强度高、韧性好、结皮致密坚韧、成型工
艺简单、生产效率高等特点，强度可比天然木材高，密度
可比天然木材低，可替代木材用作各类高档制品等等。

据不完全统计，我国年防水工程量约6亿平方米,绝大
多数工程屋面节能不达标，国家有关方面提出,全国城镇总
能耗要基本实现50%节能,大城市目标要达到节能65%。

特别
是对原有建筑的节能改造，需要较简易的工序，最少的产
生建筑垃圾,较长的使用寿命和较佳的技术经济效果，这些
都是为硬泡聚氨酯防水保温一体化屋面系统的推广提供了
契机。

建设节约型社会和发展循环经济与建材行业密切相
关，屋面节能是建造环保节能建筑重要的一环，硬泡聚氨
酯防水保温一体化屋面系统在新形势下具有良好的发展前
景。

3、聚氨酯产品在建筑节能中的应用实例
聚氨酯作为一种优异的保温材料，早已受到了建筑行
业青睐。

在发达国家，聚氨酯硬质泡沫塑料在建筑行业应
用已经大大高于在其他行业的应用比例在建筑节能方面，
在大力推动建筑节能的背景下，我国聚氨酯在建筑行业应
用的份额会很快增加。

当前我国经济已步入连续高速的发
展时期。

但是能否能够持续稳定的保持这一良好态势，能
源问题已成为摆在我们面前直接影响到我国经济的发展的
重大课题。

我国拥有世界上最大的建筑市场，每年净增建
筑量近20亿m2。

建筑能耗已经达到了国民经济总耗能的约
27%。

建筑节能必然且已经成为我国节能的重点。

节能优
先已成为我国可持续能源的战略决策。

另一方面，我国城
镇化正处于高速期，平均每年约有1500万人口从农村转移
进入城市，而每个城市人口的能耗为乡村人口的3.5倍；我
国人均GDP超过1000美元，这正是居民消费进入结构升级
阶段，人民生活条件将进一步改善，对建筑热舒适性的要
求已越来越高，采暖和空调的使用越来越普遍，人均能耗
将迅速增加；而目前我国建筑单位面积采暖能耗高于气候
条件相近的发达国家的2～3倍以上。

面对建筑能耗将持续
快速增长的局面，如果我国的建筑节能工作仍维持目前这
样的状况，到2020年建筑能耗将达到10.89亿吨标准煤，为
2000年的3倍以上；如果全面推进建筑节能工作，则2020年
建筑能耗可降到7.54亿吨标准煤，增长约为1倍。

因此，建
筑节能是我们国家必然要面临的，也是刻不容缓的。

我国在建筑节能中应用的聚氨酯产品大致有以下几
种：一是建筑物围护保温：我们知道建筑围护主要包括：
屋面、外墙、外窗。

聚氨酯已经在屋面和外墙使用具体的
品种有：聚氨酯现场施工方面的（屋面喷涂保温、装饰面
层空腔的灌注）；二是聚氨酯板材——连续和间歇法生产
的聚氨酯板材，如：罗宝装饰保温板；预制的聚氨酯板
材，用于粘贴外墙的聚氨酯保温板等；三是建筑物门窗密
封：聚氨酯单组分泡沫密封胶，主要用于门窗与墙体在固
定后的缝隙的填充；四是轻型墙体材料：异氰酸酯胶，
主要应用于各种植物纤维板的制造；五是建筑物封堵材
料：单包装聚氨酯泡沫封堵剂，主要用来封堵各种穿过墙
体的孔洞的封堵。

如，穿墙的电缆、管道等；六是聚氨酯
通风管道：双面铝箔聚氨酯硬泡风管，主要用于中央空调
系统；七是聚氨酯直埋热力管网：聚氨酯硬泡保温的各种
规格管道。

主要是北方地区城市集中供热用的热水管网体。