【正文】 作為建筑保溫材料的優(yōu)勢(shì) 北化航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 5 硬質(zhì)聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)低，熱工性能好。軟質(zhì)泡沫主要用于家具墊襯、裝飾、車(chē)用墊襯、地毯墊襯、服裝襯里、建筑吸聲、體育墊材、以及床墊和儀器包裝等方面。 國(guó)內(nèi)的聚氨酯塑料生產(chǎn)始于 20 世紀(jì) 50 年代末，到七十年代中期，年產(chǎn)量約為 萬(wàn)噸。 我國(guó)聚氨酯泡沫塑料發(fā)展至今已有 40 余年，目前的年產(chǎn)量已達(dá) 40 萬(wàn)噸，占聚氨酯總量的 60%以上。由于聚氨酯具有其它材料不可比擬的性能，至今已在發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛應(yīng)用于建筑物的屋頂、墻體、天花板、地板、門(mén)窗的保溫隔熱等關(guān)鍵建筑物部位。該技術(shù)選用 XPS 擠塑板與硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料做保溫材料，采用科學(xué) 的系統(tǒng)結(jié)合，最大限度減少墻體保溫層的厚度，節(jié)能效果好，與基層的粘結(jié)力強(qiáng)，不滲水。此外，還需要加強(qiáng)系統(tǒng)的抗風(fēng)載荷性能。根據(jù)板材干掛固定方式分為無(wú)龍骨體系和有龍骨體系。 (3)粘貼法。缺點(diǎn)為噴涂技術(shù)較難掌握，噴涂不易均勻；噴涂施工對(duì)環(huán)境溫濕度及風(fēng)力等條件較敏感，濕度不能過(guò)高，風(fēng)力不能過(guò)大；噴涂聚氨酯硬泡表面較為光滑，需要專(zhuān)用的粘接材料方能保證與面層的粘接強(qiáng)度等。原料混合噴北化航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 3 涂后的發(fā)泡體內(nèi)有無(wú)數(shù)微小孔形成微泡孔結(jié)構(gòu)，能阻隔水分滲透，在其 表面形成一層光滑的膜，具有很高的憎水性，由于微泡孔的存在，阻隔內(nèi)外熱交換功效得到提高，從而起到保溫及自防水的功能。（ 6）表面平整度：由于 XPS 板質(zhì)較硬，難以保證平整度，此方面 EPS 板明顯優(yōu)于 XPS 板。（ 4）透氣性：就材料本身而言， EPS比 XPS 要好得多。就材料本身而言，柔韌性 EPS 板要優(yōu)于 XPS 板。對(duì)于隔熱來(lái)講，目前的 EPS 或 XPS 薄抹灰系統(tǒng)都完全滿足要求。 EPS 導(dǎo)熱系數(shù)為 (m兩者生產(chǎn)原材料、生產(chǎn)工藝基本相似，是由膨脹性聚苯乙烯顆粒通過(guò)發(fā)泡、熟化、養(yǎng)護(hù)等過(guò)程，形成的具有微細(xì)閉孔結(jié)構(gòu)的泡沫塑料板材。三可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境和提高建筑熱環(huán)境的質(zhì)量，隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，舒適的建筑熱環(huán)境日益成 為人們生活的需要。目前，我國(guó)建筑能耗已達(dá)到全社會(huì)能源消費(fèi)量的 32%，成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大負(fù)擔(dān)。它的實(shí) 現(xiàn)，將極大的改善人民生活工作條件，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共存。惡化了的環(huán)境反過(guò)來(lái)使資源質(zhì)量變劣，生產(chǎn)能力降低，從而形成資源環(huán)境雙向惡性循環(huán)。 當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，節(jié)能已成為世界性的話題。 25 聚氮酯外墻保溫未來(lái)發(fā)展設(shè)想 24 具體應(yīng)用及分析 15 噴涂成型 14 設(shè)備概述 9 兩步法發(fā)泡工藝 1 常見(jiàn)外墻保溫體系 II 第一章 緒論 北化航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 I 摘要 聚氨酯泡沫是目前保溫性能最好的泡沫塑料， 由于優(yōu)良的性能將在保溫領(lǐng)域 有廣闊的市場(chǎng)。 1 建筑節(jié)能的必要性與形勢(shì) 1 漿料類(lèi)外墻外保溫體系 3 聚氨酯的現(xiàn)狀及發(fā)展 7 原料 8 發(fā)泡成型方法 9 一步法發(fā)泡工藝 12 常用成型設(shè)備介紹 17 噴涂成型概述 17 噴涂發(fā)泡方法 21 第三章 聚氨酯外墻保溫工程具體應(yīng)用現(xiàn)狀及分析 建筑是耗能大戶，不僅生產(chǎn)建材要耗能，更大量地是每年經(jīng)常性地使用能耗，而且，隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)居住條件舒適性的要求也越來(lái)越高，這必然會(huì)更大的增加能耗。從這里看，建筑節(jié)能是緩解我國(guó)能源緊缺矛盾，減輕環(huán)境污染，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)最直接、最有效的根本措施。 自 1980 年至 2020 年間，我國(guó)的年 GDP 增長(zhǎng)速度已經(jīng)超過(guò)了 9%，雖然我國(guó)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度非常迅速，但有 2/3 是在對(duì)資源和生態(tài)環(huán)境過(guò)度透支的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，代價(jià)巨大。因此，建筑節(jié)能勢(shì)在必行，刻不容緩。四可以實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)更高、更科學(xué)、更人性化的需要 ［ 1］ 常見(jiàn)外墻保溫體系 漿料類(lèi)外墻外保溫體系 在早期，市面上有一種漿料類(lèi)外墻外保溫體系，但由于此類(lèi)材料吸水率高，干縮變形大，若達(dá)到新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算保溫層厚度大，同 時(shí)施工遍數(shù)多、難度大、工期北化航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 2 長(zhǎng)、費(fèi)用高 ，極易造成偷工減料的問(wèn)題，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量和保溫效果，難以達(dá)到 現(xiàn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。其中， EPS 板，其孔結(jié)構(gòu)和空間融合較好，所以其整體尺寸穩(wěn)定性較好。 K)， XPS 是 W/(m（ 2）抗拉強(qiáng)度：目前 XPS 板強(qiáng)度在 200KPa－ 250KPa，這種強(qiáng)度國(guó)內(nèi)很多 XPS 板材做不到， EPS 板材在 100KPa 以下。（ 3）耐候性：由于 EPS 板較高的吸水性，所以 EPS 耐候性不如 XPS 系統(tǒng)。 XPS 幾乎沒(méi)有透氣性，在室內(nèi)外溫差較大的地區(qū)卻是很容易使水氣在板的兩側(cè)結(jié)露。綜上所述，如從兩者中選擇其一，建議使用 EPS 板粘貼式外墻外保溫系統(tǒng)。該材料自重輕，可大大降低外墻面載荷，具有足夠的強(qiáng)度和抗沖擊性能，與混凝土等基層的粘結(jié)力強(qiáng) (100KPa)，能保證自身的穩(wěn)固性和防止接觸面處滲水。 (2)澆注法。該技術(shù)與常見(jiàn)的 EPS 板外保溫粘貼法施工基本相同，即采用專(zhuān)門(mén)的粘接材料將聚氨酯硬泡保溫板或保溫裝飾復(fù)合板粘貼于外墻基層表面形成保溫系統(tǒng)，其優(yōu)缺點(diǎn)和 EPS 板及 XPS 板粘貼施工相同。前者一般采用錨栓固定，后者則采用龍骨。 各種復(fù)合外墻外保溫系統(tǒng) 目前，復(fù)合保溫系統(tǒng)大多是將保溫砂漿、聚苯板、聚氨 酯中任意兩項(xiàng)結(jié)合使用，發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)，以達(dá)到保溫的效果。該技術(shù)目前在工程中應(yīng)用還比較少。我 國(guó)對(duì)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的應(yīng)用主要在冷庫(kù)、冰箱、航空、石油、汽車(chē)等行業(yè)，但真正將其用在建筑物的外墻外保溫上還不多。其中，軟質(zhì)聚氨酯年產(chǎn)量為 26 萬(wàn)噸。近十年來(lái)，我國(guó)的聚氨酯基本原料、助劑及制品得到得到快速發(fā)展，引進(jìn)了 180~200 套先進(jìn)的發(fā)泡設(shè)備，大幅度提高了泡沫塑料的生產(chǎn)能力和產(chǎn)量，是生產(chǎn)能力提高到 20 萬(wàn)噸 /年以上，聚氨酯泡沫塑料的年平均增長(zhǎng)率為 20%~30%。硬質(zhì)聚氨酯泡沫用于冰箱、冷庫(kù)行業(yè)做隔熱保溫材料的占硬質(zhì)泡沫總量的 %；用于石油輸送管道化工儲(chǔ)罐及工業(yè)設(shè)備絕熱的占15%；用于建筑隔熱、吸音、裝飾材料及活動(dòng)房占 10%；用于交通運(yùn)輸絕熱的占 10%；其他的占 %。當(dāng)硬質(zhì)聚氨酯容重為 35～ 40kg/m3 時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)僅為 ～ ()，約相當(dāng)于 EPS 的一半，是目前所有保溫材料中導(dǎo)熱系數(shù)最低的。聚氨酯在添加阻燃劑后，是一種難燃的自熄性材料，它的軟化點(diǎn)可達(dá)到 250 攝氏度以上，僅在較高溫度時(shí)才會(huì)出現(xiàn)分解；另外，聚氨酯在燃燒時(shí)會(huì)在其泡沫表面形成灰，這層灰有助隔離下面的泡沫，能有效地防止火災(zāi)蔓延。 聚氨 酯材料孔隙率結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，基本上是閉孔結(jié)構(gòu)，不僅保溫性能優(yōu)良，而且抗凍融、吸聲性也好。 另外，聚氨酯墻體保溫材料比其他保溫材料施工簡(jiǎn)易，周期短。因此 ,在現(xiàn)今國(guó)內(nèi)建筑多為高層甚至超高層、保溫系統(tǒng)的主體保溫材料約 80%為有機(jī)易燃 品、保溫系統(tǒng)以聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)為主的現(xiàn)狀下 ,如何通過(guò)對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的借鑒和對(duì)國(guó)情的分析 ,自主創(chuàng)新開(kāi)發(fā)出具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的且能徹底解決大部分現(xiàn)有外墻外保溫系統(tǒng)耐火性差等弊病的外墻外保溫系統(tǒng) ,是擺在研發(fā)人員面前的事關(guān)民生安全的重要課題 [5]。 原料 生產(chǎn)聚氨酯泡沫塑料的主要原料是異氰酸酯和多元醇，還有其他一些助劑 1．異氰酸酯 異氰酸酯是生產(chǎn)聚氨酯泡沫塑料的主要原料之一。 通常使用的是這兩異構(gòu)的混合物 ，如甲苯二異氰酸酯 80/20 和 65/35 表示 2， 4和 2， 6 另種異構(gòu)體的比例，稱(chēng)異構(gòu)比，簡(jiǎn)稱(chēng) TDI80/20 和 TDI65/35。聚醚多元醇是以低分子多元醇為起始劑，在堿催化劑作用下由氧化烯烴開(kāi)環(huán)聚合而得到的末端帶羥基的多元醇類(lèi)。聚酯型聚氨酯泡沫塑料性能優(yōu)良，但價(jià)格較高，一般用于特殊用途。其中叔胺催化劑對(duì)異氰酸酯 醇羥基和異氰酸酯 水反應(yīng)都有較強(qiáng)的催化作用，而錫催化劑對(duì)異氰酸酯 羥基反應(yīng)的催化作用特別明北化航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 8 顯。再生產(chǎn)硬質(zhì)泡沫塑料和低密度軟質(zhì)泡沫塑料時(shí)，為了降低密度和異氰酸酯的消耗，常加入氟碳化合物 HFC發(fā)泡劑和二氯甲烷做發(fā)泡劑，它們?cè)诎l(fā)泡過(guò)程中吸熱而汽化，是聚合物發(fā)泡，同時(shí)降低了泡沫塑料內(nèi)部的溫度。 ② 成核作用，使氣泡在較低的氣體濃度下形成。 發(fā)泡原理 聚氨酯是反應(yīng)活性很強(qiáng)的化合物，它帶有的 — NCO 是一個(gè)高度不飽和的基團(tuán) ，能與任何一種含有氫原子的化合物相互反應(yīng)。 總之，式（ 24）、式（ 25）是形成交聯(lián)和支化結(jié)構(gòu)聚合物大分子而使反應(yīng)物逐漸由液體膠凝固化成為固體物的主體反應(yīng)；式（ 22）、式（ 26）的發(fā)泡反應(yīng)產(chǎn)生氣體，使反應(yīng)物料形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)的泡沫塑料。由于使用有機(jī)錫等高效催化劑，反應(yīng)速度較快、放熱是溫度較高、不需要發(fā)泡后再進(jìn)行熟化，并采用有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑，因而即使在聚醚等物質(zhì)粘度較低的情況下也能泡孔很均勻的泡沫制品。 ② 發(fā)泡配方。在一步法發(fā)泡工藝中， 一般將上述配方分為兩個(gè)或兩個(gè)以上組分，從儲(chǔ)罐中有幾組精密計(jì)量泵分別按比例送入高速攪拌的混合頭中，在高速攪拌下迅速混合均勻，注入帶狀輸送器上或磨具內(nèi)進(jìn)行發(fā)泡。 TDI 指數(shù)應(yīng)在 100%，但實(shí)際操作中由于副反應(yīng)的存在，要消耗一部分TDI，要想反應(yīng)完全以及保證制品質(zhì)量，因此一般都控制 TDI 指數(shù)為 103%～ 110%之間，如超過(guò) 110%，易使泡沫形成粗孔結(jié)構(gòu)或?qū)е屡菽破烽_(kāi)裂。 ，用量越多則 泡沫制品密度越小。這些因素增加到一個(gè)極限值后，泡孔又會(huì)形成粗孔或塌泡。 k)］ 40～ 160～ 200 250～ 350 4～ 6 30 北化航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 11 f. 在機(jī)械混合過(guò)程中，微量空氣進(jìn)入攪拌混合頭中可是 泡沫孔徑變細(xì)，但大量進(jìn)入空氣易使泡沫形成大孔。 ② 發(fā)泡配方。 3） mgKOH/g 酸值≤ 水分≤ % 100 三亞乙基二胺 聚硅氧烷表面活性劑 蒸餾水 純度＞ 98% 黏度 ～ ～ ～ ～ 辛酸亞錫 聚醚多元醇 總錫含量 28% 亞錫含量 26% ～ 甲苯二異氰酸酯 純度＞ 98% 異構(gòu)比 80/20 36/40 (按 TDI指數(shù)為 ) ③ 有關(guān)工藝因素 2 以上，羥基約在 1000 左右。通常使用的聚醚末端大部分為仲羥基，為了提高活性，以環(huán)氧乙烷進(jìn)行封端，不但減少熟化時(shí)間，同時(shí)還能使壓縮模量、拉伸強(qiáng)度撕裂強(qiáng)度以及伸長(zhǎng)率等指標(biāo)稍有增加。尤其在生產(chǎn)大型低密度泡沫制品時(shí)， TDI 指數(shù)過(guò)高，過(guò)量未反應(yīng)的 TDI 會(huì)生成縮二脲和脲基甲酸酯，導(dǎo)致放熱可延長(zhǎng)至數(shù)小時(shí)，使泡沫體中心部分溫度過(guò)高而引起焦化，甚至起火。 。 。在一定的制品密度情況下，合適地選擇催化劑配比即可控制泡沫的開(kāi)孔率和孔徑大小及其壓縮負(fù)荷值。因而它是一步法聚醚性泡沫塑料的關(guān)鍵原料。加入填料是提高軟質(zhì)泡沫塑料壓縮負(fù)荷性能的方法之一，如在泡沫塑 料中加入碳酸鈣或其他無(wú)機(jī)填料等。 預(yù)聚法是將異氰酸酯和多元醇反應(yīng)，生成含有一定量游離異氰酸基的預(yù)聚物，然后在預(yù)聚體中加入水、催化劑、表面活性劑等其他添加劑，在在高速混合下混合進(jìn)行發(fā)泡生成泡沫塑料 。 第一步，先將聚醚和一部分異氰酸酯反應(yīng)，使之生成末端帶有異氰酸酯基團(tuán)和具有較高相對(duì)分子質(zhì)量的預(yù)聚體；第二步，即在該生成物中加入配方中剩余的異氰酸酯進(jìn)行稀釋?zhuān)亲罱K產(chǎn)物異氰酸酯含量在 8%～ 10%左右。 ① 原料控制。聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量與羥基和異氰酸酯的比例有關(guān) ,從理論角度，在 NCO/OH 比例是 1 時(shí)相對(duì)分子質(zhì)量最大。再無(wú)催化劑和溫度低于 100℃時(shí)，反應(yīng)優(yōu)先生成氨基甲酸酯鏈節(jié)，在有水情況下，優(yōu)先生成脲基。 ⑤ 酸堿 度的影響。由于異氰酸酯和聚酯的反應(yīng)放熱，因此必須根據(jù)反應(yīng)釜容量的大小來(lái)控制異氰酸酯的加入速度，使反應(yīng)溫度不超過(guò) 90℃，加料完畢繼續(xù)在 90℃溫度 下，保持反應(yīng) 1h 左右 ,冷卻后裝入干燥容器中即為制品。半預(yù)聚法發(fā)泡工藝一般多采用半硬質(zhì)泡沫塑