聚氨酯硬泡保温材料

聚氨酯硬泡保温材料（精选八篇）

聚氨酯硬泡保温材料 篇1

关键词：聚氨酯,保温材料,阻燃方法,阻燃剂

当前,我国的外墙保温材料主要有三种:(1)有机无机复合保温材料,以胶粉聚苯颗粒保温材料为主,属于难燃材料。(2)无机类保温材料,主要有岩棉,玻璃棉,膨胀玻化微珠保温浆料等。无机类保温材料本身为不可燃物质,因此不存在防火安全隐患问题,但其保温性相对较弱。使用范围小。(3)有机高分子保温材料,以聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯硬泡材料为主。属可燃材料,燃点极低,容易诱发火灾,同时,其本身具备价格低,保温性能好,轻便又经久耐用等优点。

在目前建筑领域外墙保温材料使用中多选择的是聚苯板(EPS)、挤塑板(XPS)、聚氨酯硬泡(PU)三种有机材料。其中PU是目前世界上公认最佳保温绝热材料,其导热系数为所有保温材料中最低、热工性能最为优越的一类材料,当硬质聚氨酯密度为35~40 kg/m3时,其导热系数仅为0.018~0.023 W/(m·K),25 mm厚的聚氨酯硬质泡沫塑料的保温效果相当于40 mm厚的EPS、45 mm的矿棉、380 mm厚的混凝土或860 mm的普通砖。在同样保温效果下,保温厚度约相当于EPS的一半。

1 聚氨酯硬泡保温材料的燃烧过程

聚氨酯硬泡保温材料燃烧过程和一般高分子物质的燃烧过程相似,大体可分为五个阶段:(1)热量积蓄;(2)热分解或降解与挥发;(3)着火;(4)热传递;(5)蔓延。

如图1所示,当聚氨酯硬泡保温材料与外来热源接触,使其热量增加。由于聚氨酯硬泡保温材料的热绝缘性比较好,这就容易使它的温度迅速升高,在达到分解温度时聚氨酯硬泡保温材料发生分解或降解与挥发,产生可燃性气体。这些气体与空气中的氧气发生化学反应,达到比较激烈的程度,造成燃烧。燃烧过程中产生的热量传递给邻近的聚氨酯硬泡保温材料,使之重复上面的过程,从而促使聚氨酯硬泡保温材料分解,这样循环下去,直到聚氨酯硬泡保温材料燃尽。但是聚氨酯硬泡保温材料在进行阻燃处理后,是一种难燃的自熄性材料,它的软化点可达到250 ℃以上,仅在较高温度时才会出现分解。另外,聚氨酯硬泡保温材料在燃烧时会在其泡沫表面形成积碳,这层积碳有助隔离下面的泡沫,能有效地防止火焰蔓延[1]。从目前看来,聚氨酯硬泡保温材料的用量是越来越大,同时其火灾的危险性也越来越大。为了消除火灾隐患,就必须对聚氨酯硬泡保温材料进行阻燃处理。

2 聚氨酯硬泡保温材料常用的阻燃技术

目前高分子材料获得阻燃性的技术途径主要有抑制降解及氧化技术、催化阻燃技术、消烟技术、气相阻燃技术、隔热炭化层技术、接枝及交联改性技术、冷却降温技术等。

聚氨酯材料的阻燃方法主要有三种: (1)在合成过程中添加含氯、溴、磷等元素的化合物, 通常称为添加型阻燃剂。(2)在原料异氰酸酯或有机多元醇键上引入氯、溴、磷、锑等原子,得到本体型阻燃泡沫塑料,称为反应型阻燃剂。(3)在聚氨酯材料中引入耐热性高的基团,提高材料的阻燃性[2]。

2.1 添加型阻燃剂

添加型阻燃剂是以物理方式分散于聚氨酯基体中,与聚氨酯基体及其反应原料之间不发生化学反应。添加型阻燃剂是目前聚氨酯硬泡保温材料阻燃应用较多的一类,有液态和固态阻燃剂。液态阻燃剂的稳定性差,阻燃性随时间而降低;但选择范围广,使用方便,对聚氨酯泡沫的反应影响比较小,且较为经济,工艺简单,所以现在仍是聚氨酯硬泡保温材料的重要阻燃剂[3]。

添加型阻燃还可分为有机添加型阻燃剂和无机添加型阻燃剂。无机添加型阻燃剂主要有氧化锑、氢氧化铝(ATH)、磷酸铵、硼酸盐、可膨胀石墨等;有机添加型阻燃剂主要有三(22氯丙基)磷酸酯(TCPP)、三(22氯乙基)磷酸酯 (TCEP)、三(二氯丙基)磷酸酯(TDCPP)、四(22氯乙基)亚乙基二磷酸酯、甲基膦酸二甲酯(DMMP)、多溴二苯醚等[4]。

2.1.1 无机添加型阻燃剂

无机阻燃剂是一般是将无机化合物填充到聚氨酯硬泡保温材料基体中,在受热后分解,吸收大量热量,从而达到阻燃目的。无机添加型阻燃剂的优点是毒性低、不挥发、热稳定性好、不析出、有持久的阻燃效果、价格低、发烟量低;缺点是这类阻燃剂用量和粒度对材料的阻燃性以及物理性能都有影响,并且其本身会导致聚合物的成型加工性能和物理性能的降低。这类阻燃剂一般为固态,有较强的极性和亲水性,同非极性聚合物材料的相容性差,在与聚氨酯硬泡保温材料基体界面作用较差,难以形成良好的结合和粘接。有些阻燃剂如果直接添加到聚氨酯硬泡保温材料基体中,会严重影响到聚氨酯硬泡保温材料的阻燃效果,需要对这类阻燃剂进行化学处理,如进行表面改性、超细化、大分子键合处理,从而降低阻燃剂用量、降低发烟量、提高泡沫塑料制品性能。

无机阻燃剂中,氢氧化铝(ATH)应用较为广泛。其中ATH主要以两种形式应用,即表面经过处理和未经处理的。另外,采用硼酸锌和ATH改善聚氨酯硬泡保温材料的阻燃性能也会有显著的效果,同时增加了聚氨酯体系的传导性能[5]。

红磷也可用于聚氨酯硬泡保温材料阻燃剂。薄宪明等[6]研制的复合固态阻燃剂Tu-1是以红磷为核心、与具有协调作用的其它阻燃剂复配而成的非卤复合型阻燃剂,外观为深红色固体粉末,可用于聚氨酯泡沫制品。在泡沫配方中用量为9份时,可使氧指数达到26.4%,达到UL94 V-0阻燃等级;且与多种常用阻燃剂如TCEP、DMMP、ATH等有协同作用。

2.1.2 有机添加型阻燃剂

常用的有机添加型阻燃剂是含磷、溴、氯、氮等阻燃元素的有机化合物,尤其是有机磷系化合物是聚氨酯硬泡保温材料阻燃研究领域中广泛应用的一种阻燃剂。它们具有阻燃效率高、粘度低、与聚醚多元醇相容性好、热稳定性适中及抗“焦化”等优点。

在聚氨酯硬泡保温材料中应用最早且成本经济的品种是TCEP;但它容易迁移和挥发,阻燃持久性较差。为了减少挥发损失,可选用多氯化(多)磷酸酯和高摩尔质量的齐聚磷酸酯,如三(二氯丙基)磷酸酯和卤代双磷酸酯。在硬泡配方中加入20%以内的三(2,2二氯丙基)磷酸酯,可使硬泡的氧指数达26%[7]。

买买提江等[8]研究了采用异丙基磷酸酯、磷酸二氢铵、二氧化硅、尿素、Sb203改善聚氨酯硬泡保温材料的阻燃性能。添加量30%时比20%的氧指数值上升了4.5,阻燃效果明显;添加量60%时,聚氨酯硬泡保温材料氧指数为28.0,比添加量30%时氧指数值仅上升0.5。添加量控制在30%的阻燃PU硬泡制品通过检测压缩试验,导热系数、吸水率、燃烧性能都符合GBl0800.89/1级规定的标准。

嵇民等[9]研究了采用甲基膦酸二甲酯(DMMP)作为阻燃剂改善聚氨酯硬泡保温材料的阻燃性能。甲基膦酸二甲酯是一种不含卤素的高磷液态阻燃剂,磷元素的质量分数高达25%。因此,用量小,在硬泡中加入5%,与加入14%的TCEP或18%的磷酸三(2,3二氯丙基)酯具有相同的阻燃效果。

2.1.3 阻燃剂的协同作用

在聚氨酯硬泡保温材料的阻燃体系中,较常用的阻燃协同体系是固态阻燃剂和液态阻燃剂。由于固态阻燃剂使物料粘度增加,而液态阻燃剂降低物料粘度;二者结合使用也可调节反应物料的粘度,得到高阻燃的聚氨酯硬泡保温材料。

胡胜利等[10]采用固体阻燃剂和液态阻燃剂复配使用,制得了氧指数在30以上的高阻燃聚氨酯硬泡保温材料。该材料具有较高的阻燃性、低发烟性以及高耐火隔热性能。密度为55 kg/m3的阻燃硬泡样品氧指数为42,烟密度98 Dm,平均发烟速度11.7 Dm/min,拉伸强度251 kPa,压缩强度274 kPa,吸水率0.2 kg/m2,尺寸稳定性1.67%,导热系数0.029 W/(m·K)。

郝建薇等[11]研究TDMMP与ATH和T101与三聚氰氨等复合阻燃体系阻燃聚氨酯硬泡保温材料。并采用锥形量热法对其阻燃抑烟性能进行分析。DMMP与ATH和T101与三聚氰氨均有较好的协同效果,并且有明显的阻燃抑烟作用;通过锥形量热法进行分析和评估,采用以上两个体系在真正燃烧情况下比未填加的阻燃剂的聚氨酯硬泡保温材料的危险性大大降低。

并不是所有类型的阻燃剂都能产生协同效应。张力平等[12]研究了三聚氰胺与CR505或与氢氧化铝在软泡中的协同作用,这种复合阻燃剂对聚氨酯泡沫阻燃效果较差。通常情况下,含卤磷酸酯并不与锑化合物产生协同阻燃效应;其原因可能是当聚氨酯硬泡保温材料受热时,所含的卤代磷酸酯与锑化合物作用生成不挥发的磷酸锑,从而阻碍锑化合物进入气相发挥阻燃作用所致。但是含卤磷酸酯中的卤磷有协同阻燃作用,因此含卤磷酸酯阻燃效果较佳。

2.2 反应型阻燃剂

反应型阻燃剂是阻燃元素参与聚氨酯的合成反应,成为聚氨酯材料主链结构中的一个链节,使聚氨酯硬泡保温材料具有优良的阻燃性能。阻燃元素主要是卤素、磷、锑等元素。含磷、氮或(和)卤素的多元醇及异氰酸酯等都是聚氨酯的反应型阻燃剂。在生产聚氨酯硬泡保温材料配方中加入含磷、氯、溴、硼、氦阻燃元素的多羟基化合物等反应型阻燃剂,或在生产聚氨酯硬泡的主要原料一聚醚多元醇、异氰酸酯分子中引入阻燃元素,使聚氨酯硬泡分子中含有阻燃元素,从而获得阻燃性能。此种方法虽然具有阻燃性能持久性好、对物理机械性能影响较小等优点,但在聚醚多元醇或异氰酸酯中引入阻燃元素的反应需要专用设备,生产过程较复杂。

毕萍等[13]研究了采用氨基树脂与氨基甲酸羟丙酯制备的氨基甲酰甲基化密胺多元醇作为反应原料来改善聚氨酯硬泡保温材料的阻燃性能。这种多元醇是一种粉末,羟值359 mgKOH/g,官能度约213,熔点为80~85 ℃,将其与蔗糖聚醚多元醇混合使用。水发泡制各聚氨酯硬泡,能改善阻燃性和热稳定性。

刘兴允等[14]采用70份蔗糖聚醚和30份N,N-羟乙基氨甲基二乙基膦酸酯为多元醇组分,不另添加阻燃剂,制得的密度.为28 kg/m3聚氨酯硬泡,能离火自熄。

为了更好的改善硬质聚氨酯硬泡保温材料的阻燃性,可将两种含有阻燃基团的组分结合使用。陈兴舫等[15]研究了把含溴多元醇和液态添加型阻燃剂结合使用,可制得氧指数高于26%的聚氨酯硬泡。

另外,在制备聚氨酯硬泡时,经常采用异氰脲酸酯制备聚异氰脲酸酯硬质泡沫塑料。异氰脲酸酯是由3个异氰酸酯基团在催化剂作用下通过三聚反应形成的六元杂环。含异氰脲酸酯结构的泡沫塑料具有良好的阻燃性和耐热性能。

孔新平等[16]研究了以聚醚多元醇、异氰脲酸酯、泡沫稳定剂、催化剂、阻燃剂、发泡剂和玻璃纤维等为原料,制得了一种高密度,高阻燃硬质聚氨酯泡沫结构材料。探讨了组合聚醚、发泡剂、泡沫稳定性、阻燃剂等的类型及用量对材料性能的影响。制得的增强阻燃聚氨酯结构泡沫材料的性能为:泡沫密度300 kg/m3,导热系数0.05 W/(m·K),压缩强度5.48 MPa,吸水率0.169/100 cm2,氧指数27~28,该材料的性能达到或超过了国外同类产品的水平。

3 聚氨酯硬泡保温材料的阻燃技术发展趋势[17]

(1)聚氨酯硬泡保温材料中加入的添加型阻燃剂的品种,目前仍十分有限,主要集中在磷系、卤素系等方面,有机磷酸酯作为聚氨酯的阻燃剂,具有许多优点。有机磷酸酯燃烧所具有的低毒、低烟以及优异的阻燃性能是卤素系阻燃剂不能比拟的。有机磷酸酯的开发,在注重阻燃性能的同时,还可以在对聚氨酯的增塑、抗迁移、抗挥发等性能上作进一步的拓展,以提高聚氨酯材料的综合性能。

(2)反应型阻燃剂的开发仪处在初始阶段,有很大的发展潜力。在考虑成本的条件下,可在硅氧烷多元醇、碳氮杂环聚醚多元醇以及含卤素原子的多元醇以及聚磷酯多元醇等方面作深入的研究,以开发出既有本质阻燃,同时又保持或提高聚氨酯原有性能的阻燃高分子。

(3)在阻燃聚氨酯材料的开发中应重视阻燃机理的研究,针对不同的材料,确定其阻燃机理的特性,这对改进和提高聚氨酯材料的阻燃性能具有十分重要的指导意义。

聚氨酯硬泡保温材料 篇2

【关键词】保温；防水；绿色环保；聚氨酯硬泡体

Energy-saving and environmental protection and new materials rigid polyurethane foam body process analysis

Zhu Zhi-guang

（Daming County Xin River Construction Co.， Ltd Daming Hebei 056900）

【Abstract】Green combined with the development needs of energy-efficient buildings， construction techniques make the walls waterproof polyurethane rigid foam insulation body integration possible.

【Key words】Insulation；Waterproof；Green；Polyurethane foam body

目前的建筑外墙保温系统主要有以下三种：膨胀聚苯板系统、胶粉聚苯颗粒系统和挤塑聚笨板系统，这些保温材料自身具有不透水性，但由于是块材施工，对拼缝防水不能达到防水的效果。而现场胶状喷涂硬泡聚氨酯（PUR）具有优异的保温性能和独特的不透水性，能将保温和防水结合在一起，又有以上三种保温系统的优点。

1. 外墙硬泡聚氨酯喷涂保温系统构造

硬泡聚氨酯保温系统由找平层、硬质聚氨酯泡沫塑料保温层、聚氨酯界面砂浆、专用聚合物找平层、抗裂砂浆防护层和饰面层组成。保温屡由多元醇组合料和异氰酸酯组合料按一定比例U喷枪口喷出后瞬间均匀混合，之后迅速发泡，在外墙面基层上形成无接缝的聚氨酯硬泡沫体。适用于各类新建建筑保温和现有建筑的节能改造工程，其基本构造如图1。

2. 施工准备

2.1 硬泡聚氨酯保温材料的主要性能满足下列各表指标要求，并在材料进场后施工开展前将有国家法定检测部门出具的检测报告。硬泡聚氨酯主要原材料性能指标及贮存要求；

（1）异氰酸酯组合料应为聚合MDI，性能可参考如表1指标：

（2）多元醇组合料。

组合料中应无CFC，符合环保要求，外观透明，均匀不分层。未使用的原料应储存在封密性良好的桶内，避免湿气侵入，影响原料质量。硬泡聚氨酯性能指标如表2中所示：

2.2 根据实际工程量、进场时间、工期要求，安排适当的储存场地、搅拌场地，组织好材料进场时间，控制好材料进场数量做好进场纪录，数量报总包方确认。做好材料发放记录，收集好每批材料的出厂合格证报总包方验证。同时做好材料复验工作。确认材料的合格证、检测报告是否齐全，是否与所送材料配套完整，抽查材料单位的质量和体积是否在合理的误差范围之内，检查包装有无破损。检查是否在有效期内。

3. 机具准备

喷涂设备：用于硬泡沫聚氨酯喷涂。

搅拌设备：用于搅拌聚合物找平料和抗裂砂浆。

垂直运输机：塔式起重机、升降机SC200/200等。

4. 技术准备

保温施工前施工负责人熟悉图纸，明确施工部位和工程量，按工期要求指标工程实际的施工进度计划。组织施工队伍进行技术交底和观摩学习，进行好安全教育，施工人员应岗前考核，合格方可上岗作业。硬泡聚氨酯保温材料及其他配套材料应符合建设构造设计的规定，并应符合国家现行的相关产品技术标准，并应指定专人负责材料的配置。

5. 施工工艺流程

5.1 技术要求。

（1）保温施工前应会同相关部门做好结构验收的确认，外墙面基层的垂直和平整度应符合现行国家施工及验收规范要求。

（2）伸出墙面的管道和预埋件等应预先安装完毕，墙面的暗埋管线、线盒、预埋件应提前安装完毕，并应考虑到保温层的厚度影响，外墙上的门窗洞口尺寸和位置应符合设计要求并经验收合格。

（3）墙面的脚手架孔、穿墙孔及墙面缺损处用水泥砂浆修补完毕、混凝土梁、墙面的钢筋头及凸起物清除完毕。主体结构的变形缝应提前做好处理。

5.2 工艺流程。

5.2.1 饰面层为涂料系统时，基层清理：

——>喷涂法施工硬泡聚氨酯保温层；

——>保温层墙面修整，涂刷聚氨醋界面砂浆；

——>专用聚合物找平料找平；

——>采用聚合物抗裂砂浆抹面，并压人耐碱玻纤网布；

——>批刮氟碳漆专用腻子；

——>喷涂外墙氟碳漆。

5.2.2 基层处理同上文要求。

5.2.3 喷涂硬泡聚氨酯保温层：将两个输料泵分别插入A、B料桶内，启动现喷涂设备后，经调试设备的压力和温度，达到喷涂雾化要求。喷枪口与基础距离宜为500～800mm，一般宜自上而下，左右喷涂，移动速度必须均匀。喷涂施工环境温度宜为10～35°C，相对湿度应小于85%，施工时风速不宜超过5m/s。不得在阴雨天或基面未干燥情况下喷涂硬泡沫聚氨酯。硬泡聚氨酯的喷涂平局厚度达到设计要求，最小厚度不得小于设计厚度的80%，对喷涂后不平的部位应及时进行修补。喷涂施工结束2小时后，可用手提电动打磨机按墙面的垂直度和平整度要求进行修整，修整时散落的碎屑应清理干净。硬泡聚氨酯保温层表面平整后涂刷界面砂浆，其涂屡均匀。重新吊垂线做护角、灰饼、冲筋、满批聚合物找平料，找平层10～15厚，用铝合金直尺刮平。

5.3 抗裂砂浆防护层施工。endprint

抹抗裂砂浆时，厚度应控制在4～5mm，抹完宽度、长度相当于网格布面积的抗裂砂浆后应即用铁抹子将耐碱网格布压入砂浆中，先压入一侧，在抹一些抗裂砂浆压入另一侧，后沿网格布纵向用铁抹子在压一边收光。网格布应横向铺设、压贴密实，不得有空鼓、褶皱、翘曲、外露等现象，搭接宽度横向应不小于lOOmm，纵向不应小于80mm。双层网格布之间不得有干贴现象。各构造层在凝结硬化前应防止水冲、撞击、振动、系统墙面施工完工后腰妥善保护，不得玷污、磕碰、损坏。

6. 工程防火措施

民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定（公通字【2009】46号文）对保温材料作了如下规定：

6.1 住宅建筑。

（1）高度大于等于100m的建筑，其保温材料的燃烧性能应为A级。

（2）高度大于等于60m小于100m的建筑，其保温材料的燃烧性能不应低于B2级。当采用B2级保温材料时，每层应设置水平防火隔离带。

（3）高度大于等于24m小于60m的建筑，其保温材料的燃烧性能不应低于B2级。当采用B级保温材料时，每两层应设置水平防火隔离带。

（4）高度小于24m的建筑，其保温材料的燃烧性能不应低于B2级。其中，当采用B2级保温材料时，每三层应设置水平防火隔离带。

（2）保温砂浆的拌和：先将30公斤左右水倒入砂浆搅拌机内，然后倒入一袋30公斤的EEB保温胶粉料，开机搅拌3分钟后再倒入二袋膨胀玻化微珠颗粒，继续搅拌3分钟，可按具体情况适当调整加水量，搅拌均匀后倒出，要严格控制搅拌时间。该材料应随拌随用，在2小时内用完。

（3）注意事项：防火隔离带和喷涂硬泡聚氨酯的施工先后顺序是——先喷涂好硬泡聚氨酯保温层，顶留出防火隔离带的位子，然后再粉无机肪火保温砂浆防火隔离带。防火隔离带详细节点图。

8. 质量控制

（1）公司对工程施工全过程实行全面质量管理，成立现场管理小组，做到现场有专职质量检员，各班组有兼职质检员，在施工过程中实行自检、互检、专职质检员检查，在内部检查合格基础上，由业主（或监理）检查验收。采用相应质量检验收表格，认真按表格填写。

聚氨酯硬泡保温材料 篇3

1 硬质泡沫聚氨酯防水保温屋面的特点

1.1 具有可靠的防水功能

硬质聚氨酯是一种结构致密的微孔泡沫体,闭孔率达92%以上,具有光滑的自结皮。因此,具有很高的水蒸气渗透阻和良好的不透水性。

在施工中采用直接喷涂成型施工技术,使硬质聚氨酯层成为无接缝壳体,形成完整的不透水层,从根本上杜绝了水沿缝隙渗入的可能性。

另外,与基层粘结牢固,其粘结强度可超过泡沫体本身的撕裂强度,不会与基层脱离,避免了水沿层间渗漏。

1.2 保温节能效率高

硬泡聚氨酯材料是结构致密、封闭的非连通孔隙,材料的孔隙率较大,几乎没有对流作用的影响,所以导热系数极低,保温隔热性能甚佳,节能效果明显。

据测算[1],硬泡聚氨酯防水保温一体化材料厚度25 mm时,可达到节能50%的要求;当施工厚度达40 mm时,可达到国家规定节能65%的要求。在实际工程应用中,相同的建筑,硬泡聚氨酯防水保温复合屋面与传统做法的屋面相比,室内温度冬天可提高5 ℃～6 ℃,夏天可降低4 ℃～5 ℃。

1.3 可靠性高

在传统防水、保温做法中,防水失败了保温就会失效;保温层含水使防水层损坏,从而防水保温系统功能失效。硬泡聚氨酯是一体化材料,由于功能可以兼顾互补,防水和保温性能同时得到保证,大大增强了系统的可靠性。

1.4 力学性能好

硬泡聚氨酯表观密度小、比强度高、延伸率大、抗冲击性好、不开裂、适应基材变形能力强。如表观密度为35 kg/m3～40 kg/m3,其抗压强度在0.2 MPa～0.3 MPa之间,伸长率平均在10%～14%之间。

1.5 耐化学腐蚀性强

硬泡聚氨酯在苯、汽油等一般溶剂和稀浓度的酸、碱、盐溶液等环境的作用下具有良好的化学稳定性,不会发生霉变和腐烂。

1.6 无毒性、无刺激性以及无生物寄生性

硬泡聚氨酯泡沫无毒、无刺激性,操作安全便捷,更不会像玻璃棉那样在作业时使人产生瘙痒。

另外,其无生物寄生性,不会寄生细菌或者菌类,也不会滋养寄生虫。

1.7 良好的耐温性和防火性能

硬泡聚氨酯在-50 ℃的低温下,体积收缩率小于1%,也不会发生变脆和开裂等现象;在120 ℃条件下,体积和强度无明显变化;在150 ℃较高温度下,聚合体不会发生降解,因此可供高温下使用。它不会像EPS或XPS材料那样有熔化滴落的现象,而且硬泡聚氨酯材料在燃烧的过程中,会形成一个焦化的保护层来抑制燃烧的蔓延。

1.8 耐久性好、使用寿命长

为了确保硬泡聚氨酯长期发挥防水保温作用,使其外表面不受阳光、大气的侵蚀和外力对它的损坏,特在外表面层上涂覆了一层厚3 mm～5 mm的防水、防紫外线聚合物砂浆保护层,保护层与防水保温层材料相溶,不仅保护了防水保温层而且本身具有很强的防水性能,牢牢地将两种材料粘结在一起,共同担负屋面的防水任务,提高了防水保温材料的耐久性。

1.9 施工迅速、操作简便、适应性强

硬质聚氨酯是浇筑发泡和喷涂发泡等成型技术,工艺、设备简单、操作方便;材料固化速度很快,喷涂后20 min即可上人,简化了整体施工工序,加快了施工周期;适用于任何形状的屋面工程,如平面、立面、波纹状等结构,适用于地下室保温防潮、旧面翻新维修和改造等;尤其适合形状复杂,管道纵横的基层表面施工,易于保证工程质量。

2 硬泡聚氨酯防水保温复合屋面施工工艺

2.1 准备工作

在硬泡聚氨酯防水保温层施工前,应依次做好找坡层、找平层,穿过屋面的管道、设备、预埋件等应安装就绪;清除基层表面浮灰和油污,要求基层表面平整、干净、含水率不大于9%。

2.2 硬泡聚氨酯防水保温层的施工工艺

将两组分液体原料(异氰酸酯为主的A组分,多元醇为主的B组分)分别注入各自料桶内,按所需比例调试比例泵,校准计量泵流量,利用移动式高压喷射设备将两种组分通过泵输送到加热的高压管道中至喷枪,在特定的枪头内迅速进行完全混合后直接喷涂在干燥无尘土的任意形状的表面上,即可立即进行系列化学反应生成硬泡聚氨酯,形成一层无接缝、不透水的硬泡聚氨酯壳体。以40 mm厚的防水保温层为例,至少要进行三遍喷涂,每遍按10 mm～15 mm厚喷涂。屋面上的异形部位应按“细部构造”做法进行喷涂施工,喷涂30 min后即可固化上人行走,24 h可完全固化,达到设计强度。施工环境温度为15 ℃～35 ℃,风速不超过5 m/s,相对湿度不大于85%。

2.3 防水抗裂保护层施工工艺

硬质聚氨酯防水保温层经检验、测试合格后,方可进行抗裂保护层施工;抗裂保护层施工,将原材料按配合比计量,充分搅拌均匀后,按“先高后低,先远后近”的顺序施工。防水抗裂保护层厚度为5 mm左右,最薄处不低于3 mm,应用橡皮刮板分三道刮涂,每遍间隔24 h,最后一道刮涂完毕硬化时间不少于24 h,未达到硬化状态不得浇水养护,硬化后进行喷水养护,养护时间不少于72 h。聚合物砂浆抗裂保护层已在国内外工程中成功应用,该屋面具有较高的强度、抗裂性、耐穿刺、一定的延伸性,不需设分格缝。目前已形成一整套配方和施工工艺。

3 社会效益和经济效益分析

现场喷涂硬泡聚氨酯(PURF)由于其防水、保温性能优异,可代替传统的保温材料和防水卷材,施工简单,用料少,荷载轻,施工效率高,而且避免了传统屋面工程施工中所产生的大量沥青烟雾对环境的污染,社会效益明显。不仅适用于新建房屋顶保温防水,而且适用于既有建筑物的屋顶改造与维修。

现在我国城乡既有建筑面积约420亿m2,对于屋顶,建筑采暖耗热量为气候条件接近的发达国家的2.5倍～5.5倍,屋面热损失在建筑物全部热损失中约占9%,能耗过高。采用硬泡聚氨酯防水保温复合屋面,对于增强屋面的保温隔热性能,降低采暖和空调使用中的能耗浪费具有重要意义。

采用现场喷涂硬质聚氨酯泡沫作为屋面防水材料,简化了屋面做法,节省大部分劳动力和时间[4]。劳动力方面可比普通材料节省40%的人工,施工时间可以节省50%,运输费用降低80%。据国家有关部门统计表明,全国每年用于屋面维修的费用高达12亿元。如果全国旧房改造采用该技术施工后就不需要每年进行维修,这样可大大降低屋面维修的费用。推广应用硬泡聚氨酯复合屋面,能降低建筑的能耗,减少维修费用和环境污染等,因此具有极其广泛的经济效益和社会效益。

4 结语

硬泡聚氨酯复合屋面是一种节能的、对环境影响小的环保材料,使用寿命长,维护少,并且从设计、施工、翻修到再利用和最终废弃的整个期间产生废料少的屋面系统。它克服了传统屋面防水材料与保温材料性能单一、施工程序复杂等问题,实现了防水保温融为一体的功能,开辟建筑防水保温施工一体化的新领域。由硬泡聚氨酯材料与聚合物砂浆、防水保护层复合而成的防水保温系统,导热系数小、容重低、不透水性好、抗压强度高,具有良好的防水保温功能和耐久性。这种屋面施工迅速,操作简便,工期短。因此大力推广应用硬泡聚氨酯防水保温复合屋面有助于降低建筑能耗、保护环境,符合我国建立“能源节约型社会”的发展战略。

参考文献

[1]张玉敏,马静,周德礼.硬泡聚氨酯防水保温复合屋面的工艺与特性[J].工业建筑,2003(7):85-86.

[2]张玉敏,马静,周德礼.硬泡聚氨酯防水保温复合屋面[J].房材与应用,2003(2):31-32.

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聚氨酯硬泡保温材料 篇4

在国际上, 聚氨酯材料以其优异保温性能在建筑节能保温领域有着大量成功且普遍的使用实例。在欧美经济发达国家, 在建筑保温隔热材料中有50%比例采用聚氨酯保温材料。在北美尤其加拿大等地区, 聚氨酯用于建筑保温的市场份额每年都以5%以上的速度递增, 并且很多是用于木质结构建筑的墙体内保温。在欧洲, 3升房、0升房都是采用聚氨酯保温系统, 德国从20世纪60年代就开始施行外墙外保温, 目前采用的有机保温材料是B1级的EPS和B2级的聚氨酯, 其中B2级的聚氨酯系统由于不具有火灾蔓延风险, 可以不用无机材料做防火隔离带。在亚洲的日本, 喷涂聚氨酯用于墙体的保温材料已占到有机保温材料市场份额的50%以上。在我国, 目前聚氨酯保温材料的使用率还不到10%。

聚氨酯建筑外保温材料最高防火安全性能等级为B1难燃级。国家公安部消防局[2009年]46号文件规定, 对于防火安全要求高的场合, 要求采用不燃A级材料。据此要求, 目前只有无机材料可达到A级防火要求。但无机材料的保温导热系数比聚氨酯等有机保温材料大得多, 即保温性能较差, 根本难以达到国家规定的建筑节能指标要求。因此, 目前国内外都正在开发聚氨酯型无机复合保温材料。

1 聚氨酯硬泡体保温材料的优势

1.1 导热系数低, 保温性能卓越。

聚氨酯发泡时闭孔率高, 所以当聚氨酯硬泡体密度为35~40kg/m3时, 导热系数仅为0.018~0.022W/ (m·K) , 在同样保温效果下, 导热系数仅为EPS发泡聚苯板的一半;是目前国内所有建材中导热系数最低 (0.024, 绿色环保无氟发泡技术) 、热阻值最高的保温材料。

1.2 聚氨酯硬泡体连续致密的表皮和大于95%的高强度闭孔率, 吸水率则小于1%, 具有理想的不透水性及较低的水蒸气渗透系数。

采用喷涂法施工达到防水保温层连续无接缝, 形成无缝屋盖和整体外墙保温壳体, 防水抗渗性能优异。

1.3 超强的自粘性能 (无需任何中间粘结材料) , 与砖、金属、木材、水泥等各种材料均具有良好的粘结能力。

其在喷涂过程中, 可与屋面及外墙粘结牢固并起到密封空隙的作用, 不易发生脱层, 抗风揭和抗负风压性能良好, 适宜于旧建筑物的节能改造。

1.4 整体喷涂施工, 施工具有连续性, 整个保温层无接缝、具有整

体性, 墙体形成无接缝连续壳体, 在易渗漏的细部节点构造部位喷涂, 可完全消除“热节”和“冷桥”。

1.5 柔性渐变技术可有效阻止防水层开裂, 聚氨酯硬泡体吸水率低, 抗水蒸气渗透性好。

1.6 机械化作业、自动配料、质量均一、施工快周期短, 喷涂施工

后5min固化, 20min后即可上人行走, 一套设备每天可喷500~1000m2, 异型部位极易施工。

1.7 荷重轻。

施工厚度30~40mm时, 每平方米重量约2kg左右, 大大降低建筑荷载, 特别适用于高层建筑、轻型框架建筑和大跨度结构建筑。

1.8 耐久性。

聚氨酯硬泡体为高分子聚合物, 其化学性质稳定, 低温-50℃不脆裂, 高温150℃不流淌, 与聚苯乙烯等有机保温材料相比, 适应的温度范围大, 在非外露的屋面工程中, 其耐老化性能优越, 使用寿命长 (可达25年) , 价格低廉, 节省了工程造价及施工时间, 符合安全环保要求。

1.9 无卤阻燃性。

聚氨酯硬泡体为难燃材料, 离明火自熄, 且燃烧时只炭化不滴淌, 炭化层尺寸和外形基本不变, 能有效隔断空气的进入, 阻止火势的蔓延, 防火安全性能好。

2 聚氨酯硬泡体施工的控制要点

聚氨酯硬泡体保温材料的施工可采用现场喷涂法、现场浇注法、粘贴法和干挂法四种, 目前在国外聚氨酯硬泡体保温工程大多数采用喷涂法施工工艺, 在我国应用也较多, 即采用该法的施工质量控制要点为:

2.1 施工现场的喷涂设备一般有:

气混式喷涂机和高压喷涂机;喷涂屋面基层之前, 为保证聚氨酯粘黏良好, 先对基面进行清洁, 扫除垃圾以及清除松动粒块, 使屋面 (墙体) 基础平整、无浮灰、油污;应注意控制基层的湿度在9%以下, 避免日后水分蒸发起鼓剥离。

2.2 聚氨酯喷涂施工的环境温度宜为15℃~35℃, 不宜低于

5℃和高于40℃;空气相对湿度不宜大于90%;风力宜小于5级, 方可开始大面喷涂。

2.3 为达到设计喷涂厚度, 一个施工作业不宜采用一次发泡成型, 而是采用分层喷涂的工艺。

比如25mm厚的发泡层, 施工中分2~3遍喷涂完成, 每遍喷涂的厚度宜控制在10mm之内, 最薄处厚度不小于30mm, 约30min后, 再喷涂第二遍。此时第一遍喷涂发泡完毕形成了自结表皮, 构成了很好的防水隔汽层。即喷涂的分层数越多。聚氨酯的防水性能就越加强。施工中在面积划分合适的喷涂区域内循环喷涂无需停机等待。

2.4 在喷涂过程中, 可用探针或按300mm间距、每平方米梅花状分布插9~10支厚度标杆检测喷涂厚度。

2.5 聚氨酯硬泡体喷涂时, 应注意表面平整, 最大喷涂波纹应小于

5mm, 而且不用有起鼓、断裂现象。

2.6 喷涂聚氨酯硬泡体时, 应采取遮挡措施, 避免飞散污染环境, 一般, 喷枪与基层应保持1m为宜。

喷射移动速度要均匀, 在作业中上层聚氨酯硬泡不粘手时才能喷涂下一层。

2.7 聚氨酯在阳光直射下会加速老化老化后变成硬块失去粘结性和防水功能。

因在喷涂结束后, 须在聚氨酯表面上设防紫外线的高分子防水涂料;聚氨酯硬泡体喷涂结束后, 为避免其被穿刺破坏, 应在上人屋面铺设刚性保护层, 在铺设保护层过程中, 应对聚氨酯加以保护, 避免机械损伤以及重物撞击和反复踩踏, 运输细石混凝土时应铺设木板。

2.8 聚氨酯保温防水施工过程中有一定毒性, 因此在施工时, 施工人员应佩戴防毒面具和防护服;

施工现场严禁火种, 并配备消防器材。

结束语

综上所述, 聚氨酯硬泡体保温防水材料以其良好的防水保温性能及便利快捷的施工特征, 适用于防水等级为I至Ⅳ级的工业及民用建筑的屋面、墙体及需防渗漏的构筑物作防水保温层。但作为目前唯一的保温防水一体化新型建材, 聚氨酯硬泡保温材料在国内建筑业的应用尚处于初始阶段。

摘要：2009年2月9日, 中央电视台新址北配楼文化中心和上海“11.15”这两次特大火灾发生后, 目前在我国建筑行业和建材市场逐渐采用了新型保温耐火无毒的材料。建筑用聚氨酯硬泡体保温材料是一种有保温隔热和一定防水功能的新型合成高分子材料, 文章阐述了聚氨酯硬泡体保温材料的优势及其施工质量的控制要点。

关键词：聚氨酯硬泡保温材料,屋面防水保温,节能减排

参考文献

聚氨酯硬泡保温材料 篇5

关键词：聚氨酯硬泡密闭材料,反应机理,安全性能,氡气

1 引言

铀矿开采是高危行业之一, 开采过程中产生含有铀衰变系的放射性核素物质-氡气及氡子体, 它们是导致安全事故和职业病危害 (肺癌) 的主要因素[1,2], 控制井下作业环境的氡水平是降低作业人员肺癌发病率的有效措施。目前, 最常用的控氡技术是矿井通风, 通过调节风量、风向和风压排除井下空气中的氡及氡子体, 达到降氡目的[3,4]。然而, 井下的采空区、冒落塌陷区、采场区中大量的破碎矿岩、裂隙、顶板的冒落部位均成为氡析出的通道, 导致氡的大量积聚使大巷风流受到污染[5,6]。因此, 单单采用通风的方式抑制氡气析出, 难以完全满足降氡的要求。

另一种控氡技术是密封, 即用一种密闭材料对矿井局部氡气扩散部位进行充填和封闭以达到降低氡浓度的目的。利用此技术防治氡气析出始于1980年, 由Craford等人对五十余种高分子化合物和一些有机材料进行试验, 结果表明聚氨酯泡沫降低氡析出率效果可达到60%以上, 效果明显, 但费用较高而且在隔板上密闭时容易破裂。近几年, 国内学者研究了多种防氡的密闭材料, 其种类有水泥、固化聚氨基甲酸脂、偏聚乙烯共聚乳液、BT水性涂料、沥青乳液、聚氨酰等[7], 研究表明这些材料能够减少氡的析出, 但是由于铀矿井下条件复杂、爆破作业震动强度大, 多数材料达不到较高的力学强度、粘结强度, 甚至一些材料会出现老化、腐蚀的情况, 导致矿井出现新的安全隐患。

聚氨酯硬泡密闭材料是一种高分子合成材料, 具有密度小、比强度高、热导率低、回弹率低、施工方便等特点。广泛应用于矿山、建筑、交通运输、石油化工等方面, 作为锚固材料、隔爆材料、密封材料、保温材料等[8,9]。本文提出用聚氨酯硬泡作为铀矿控氡的密闭材料, 并对其降氡效率、力学强度、老化性能进行实验测试与分析, 期望为铀矿控氡技术提供可行的安全材料。

2 实验

2.1 材料制备

通过正交实验法和单因素实验法, 得出18组实验的配比方案。按照配比方案分别进行实验, 得出制备聚氨酯硬泡密闭材料的原料及组分。

原料:异氰酸酯 (PAPI) 、蔗糖聚醚多元醇、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、交联剂、阻燃剂及其他辅料组成。

组分 (均用质量分数表示) :白料组分为蔗糖聚醚多元醇30%-32%, 发泡剂3%-5%, 催化剂、稳定剂、交联剂、阻燃剂共占14%-17%, 经过混合搅拌, 外观呈明黄色的粘稠液体;黑料组分为异氰酸酯 (PAPI) 及辅料48%-50%。

2.2 性能测试

2.2.1 降氡效率测试

(1) 实验仪器

玻璃干燥器一个;ZnS闪烁瓶一个;ZYW-8501型测氡仪一个。

(2) 实验过程

①制备试块。选择放射性高的矿渣, 过筛后与水泥按1:3的比例混合, 制成厚度6cm, 表面积为0.096m2的试块, 表面磨平。

②用γ能谱测定试块的含镭比活度。

③将未包裹抑制剂的试块封存在玻璃干燥器中, 封好后立即充氮气, 驱走本底氡气, 按一定时间间隔, 使用ZnS闪烁瓶抽取容器中空气, 放置3h后测量氡气浓度。

④向试块表面喷涂黑白料的混合液, 待反应完全, 将周围包裹了硬质聚氨酯泡沫的试样封存于玻璃干燥器内, 重复步骤③, 测试聚氨酯硬泡密闭材料包裹后的试样氡气浓度。

⑤比较包裹密闭材料前后试块析出氡气的浓度, 得出其降氡效率。

2.2.2 力学强度测试

(1) 抗压强度测试

测试依据:《硬质泡沫塑料压缩性能的测定》 (GB/T8813-2008) 。

试样尺寸:厚度为50±1mm;试样基面:圆形, 直径为60mm, 试样两平行面的平行度公差不应超过1%。

实验仪器:材料试验机 (TY8000) 。

实验过程:测试时, 将每个试样置于压缩试验机两平板的中央, 活动板以2mm/min的速率压缩试样, 相对形变至少要达到10%。

(2) 抗拉强度测试

测试依据:《硬质泡沫塑料拉伸性能试验方法》 (GB9641-1988) 。

试样尺寸:哑铃状试样, 总长度为150±0.5mm;夹具间距离为100mm;标距为50±0.1mm;端部宽度40mm;窄小部分宽度为25±0.1mm;试样厚度10±0.1mm。

实验仪器:材料试验机 (TY8000) 。

实验过程:测试拉伸强度时, 夹持试样使试样纵轴与上、下夹具中心连线相重合, 要松紧适宜, 以免试样滑脱, 借助可动夹具, 使施加在试样上的力均匀地分布在试样上。夹具移动为5mm/min。

(3) 抗冲击强度测试

测试依据:《硬质塑料简支梁冲击试验方法》 (GB/T1043-1993) 。

试样尺寸:试样尺寸长度l=120mm, 宽度b=15mm, 厚度d=10mm, 支撑线间距离是70mm。

实验仪器:简支梁冲击试验机 (XJJ-5J) 。

实验过程:将试样放置在两支承钳口的上平面上, 试样侧面与支承钳口的支承刀刃靠近, 冲击线位于两支座正中, 选择能量为1J的摆锤一次冲击使试样破坏, 并读取表盘读数。

2.2.3 老化性能测试

实验方法:在室内贮存材料时间共36个月, 每贮存6个月后, 对材料的密度、压缩强度进行测试, 记录数据, 并分析变化情况。

试样贮存条件[10]:将试样用普通白纸包住, 封存于塑料袋中。贮存期间温度控制在常温20℃-30℃, 相对湿度控制在40%-60%。

密度测量:用模具制成长度为100mm、宽度为100mm、厚度为25mm的试样1个, 用于密度的测算和分析。用分析天平称重, 游标卡尺检测试样尺寸, 并计算得出各个时间段试样的密度值。

压缩性能测量:用模具同时制成尺寸为ϕ=60mm, h=50mm的7个试样并分别标注出测量时间, 按照时间顺序压缩相应试样并得出相对变形为10%的压缩应力。

3 结果及讨论

3.1 材料反应机理

聚氨酯硬泡密闭材料属于一步法发泡, 即黑料白料是按比例同时加入, 反应 (1) - (4) 在很短时间内同时发生。反应 (1) 是多异氰酸酯基团—NCO与多元醇的活泼氢化物的聚合反应, 活泼的氢原子转移到异氰酸酯基的N原子上、羟基与C原子结合生成聚氨酯, 使链增长, 相对分子质量增加。反应 (2) 是异氰酸酯与水反应生成脲基聚合物和二氧化碳气体, 属于发泡反应:—NCO与水先形成不稳定的氨基甲酸, 然后分解成胺和CO2, 过量的—NCO与胺基进一步反应生成脲基聚合物, 使链增长。反应 (3) 和 (4) 属于交联反应, 在催化剂的存在下才能较快生成脲基甲酸酯和缩二脲。交联反应决定泡沫的硬度, 交联密度越大, 泡沫塑料越硬。

聚氨酯硬泡密闭材料在白料与黑料混合均匀之后, 30s内开始发泡, 3-5min内发泡完毕, 发泡倍数可达30倍以上, 且泡沫均匀致密、稳定性好、硬度大, 从而能够有效地密闭氡气的析出。

3.2 性能

3.2.1 降氡性能

根据密封法测试氡析出率的原理, 用测氡仪测得未包裹聚氨酯硬泡密闭材料时的矿渣表面的氡析出浓度平均值为285.4Bq/m3, 包裹密闭材料之后测试矿渣表面的氡析出浓度平均值为44.23Bq/m3。因此可得, 聚氨酯硬泡密闭材料的降氡效率为84.58%。

由降氡测试的结果可知该材料具有良好的降氡密闭性能, 可作为铀矿密闭氡气的材料。

3.2.2 力学性能

(1) 压缩强度

①试样描述

初始试样为浅黄色固体, 表面光滑, 孔隙均匀, 不酥脆, 压缩后出现皱痕。

②压缩曲线

压缩开始后, 随着变形的增加, 曲线初始显著上升, 达到最大值后, 曲线变得比较平缓, 压缩曲线如图1所示。

③相对形变为10%时的压缩应力

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(2) 拉伸强度

①断裂拉伸应力

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②扯断永久变形

将断裂后的试样放置3min, 再把断裂的两部分吻合在一起, 测量标距数值与原始标距之差为0.964mm, 则扯断永久变形为:

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(3) 冲击强度的测试结果

无缺口试样简支梁冲击强度

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通过对硬质聚氨酯材料进行压缩、拉伸、冲击强度的测试, 可以得出当压缩变形达到10%时其压缩应力为0.8502MPa, 材料断裂时的拉伸应力为0.206MPa, 最大冲击强度可达2.66kJ/m2, 能够承受爆破作业时的强大振动力所引起的压力、拉力和冲击力, 满足铀矿施工时的力学性能要求。

3.2.3 老化性能

取出贮存36个月后的试样, 观察其外观:表面光泽度、颜色均与初始试样一致, 试样形状无变化且表面无膨胀、龟裂。试样的密度与压缩力的测试结果如表1所示。

由密度和压缩应力的测量数据, 得到聚氨酯硬泡密闭材料室内贮存的老化时间与试样性能变化的关系图, 如图2和图3所示。

试样贮存36个月内的密度变化率小于0.5%, 压缩应力的变化率小于10.5%。试样贮存的前6个月内, 密度和压缩应力值基本无变化。6-24个月, 试样的密度值略有降低;24-36个月其密度变化趋于平稳。6-18个月, 试样压缩应力值有一定降低;18-36个月其压缩应力值变化趋于平稳。因此, 试样在贮存36个月内的密度和力学性能变化较小, 因而, 材料的使用寿命较长, 不会因材料老化问题而出现安全隐患。

4 结论

(1) 提出聚氨酯硬泡密闭材料可作为铀矿抑制氡气析出的安全材料。

(2) 基于材料反应机理的研究, 通过大量的配比实验制成具有发泡速度适中、发泡倍数达30倍以上、泡沫均匀致密、稳定性好、硬度大等特点的聚氨酯硬泡密闭材料。

(3) 对聚氨酯硬泡密闭材料的降氡性能、力学性能、老化性能进行测试和分析, 结果表明, 材料具有较好的密封性能, 其降氡效率可达到84.58%;材料的压缩应力为850.60kPa, 断裂拉伸应力206.0kPa, 冲击强度为2.66kJ/m2, 其力学稳定性能可较好地满足矿山实际要求;材料贮存36个月内的密度及力学性能变化不大, 且压缩应力值在18个月后的变化趋于平稳。

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聚氨酯硬泡保温材料 篇6

国内外对建筑围护结构防火要求

在欧美等建筑节能技术先进的国家, 对建筑外围护结构保温系统使用的材料和系统都是要进行燃烧性能等级评价的, 同时还对不同保温系统的使用范围进行了限制和规定。

欧洲ETAG004《有抹面层的外墙外保温复合系统欧洲技术标准认证》的第5.2.2条规定:由于一些成员国已对保温材料自身的对火反应性能有详细的要求, 对保温材料自身的对火反应性能予以明示是必要的。试验应按EN13501-1的规定进行。特别是, 要标明火焰在ETICS的保温材料中传播的可能性。为了阻止这种火焰的传播, 一些成员国要求采用“防火屏障 (防火隔断) ”, 可对满足要求的产品列表。认证申请者应推荐具有阻止火焰传播能力的“防火屏障”用保温材料作为系统的组成部分, 其阻火能力, 可参照列表产品性能或根据大尺寸模型火试验结果而定。

而对于硬泡聚氨酯材料, 绝热性是首位的, 防火、安全性的要求比较宽, 是放在一定原则范围之内的。在国外对于非阻燃处理的聚氨酯这种易燃的高分子材料, 只要遵循减少对生命的威胁以及减少对财产造成的损失的原则即可使用。因此, 在国外是根据上述原则来制定各国政府的国家标准, 虽其测试方法不一致, 但总的来说要求较宽的, 只要达到防火标准中火焰的着火性、火焰的传播性、火焰的发烟性、火焰的烟雾毒性四个参数指标中的一至两个指标就可允许其使用。

在我国, 目前已经发布执行的硬泡聚氨酯应用于外墙、屋面保温工程中的标准中, 关于燃烧性能的要求有些不同, 下表是对目前部分主要硬泡聚氨酯应用标准中对燃烧性能要求的情况:

关于建筑材料燃烧性能方面的国家标准GB8624在2006年重新发布了1997年版本的修订本, 《建筑材料燃烧性能分级方法》 (GB8624-1997) 标准中外墙保温材料要求达到B2级以上燃烧等级要求, 而《建筑材料及制品燃烧性能分级》 (GB8624-2006) 则重新界定了建筑材料及制品的分类方法, 按GB8624-2006检验判断为D级和E级的, 对应于相关规范和GB8624-1997的B2级, 硬泡聚氨酯类保温材料应适用于E级指标。GB8624-2006可以说是目前世界上最为科学、合理的标准, 且同国际先进标准直接接轨的国家标准。

硬泡聚氨酯材料燃烧性能的改善

保温材料的燃烧性能是防火安全性首要因素。当前我国外围护结构保温防火安全体系的研究, 其关键性问题不仅是整体防火构造的研究, 而且还是保温材料本身防火性能的改善和提高。

在我国硬泡聚氨酯材料以往的标准中过多地强调氧指数概念, 多年来, 氧指数大于26%的要求对安全使用硬质聚氨酯泡沫塑料, 减少和消除火灾事故起到了积极的作用, 但是随着认识的深入, 人们了解到, 聚氨酯也是高分子有机材料, 即便氧指数达到26%或者更高, 也不会避免其不燃烧, 通过提高阻燃剂的含量来达到高氧指数, 而大量阻燃剂的使用却又带来了烟雾大、毒性大的弊端。因此, 随着我国聚氨酯工业的发展, 需要全面了解泡沫的燃烧性能, 科学地确定阻燃性能的综合评价指标, 真实地反映在实际火灾中材料的燃烧行为。

聚氨酯泡沫无论软硬, 都具有很大的着火危险性, 且一旦着火就会迅速蔓延、火热浓烈, 产生大量有毒烟雾, 且极易形成立体燃烧, 严重影响人员的疏散和消防队员的灭火救人行动。最初, 考虑以自熄性和氧指数作为评价材料燃烧难易程度的指标, 但还必须考虑到着火后火焰传播扩散速度指标、产生烟雾大小及毒性情况, 目前, 经过各生产企业和科研机构的多年攻关研究, 已找到使原易燃的硬泡聚氨酯达到氧指数高、火焰传播性小, 烟雾小、毒性小、耐燃性好, 火焰贯穿强的难燃化技术路线。

阻燃方法及原理:通过燃烧过程分析可知, 燃烧发生的必要条件是热、氧气和可燃性物质。要阻止燃烧就得除掉这个条件中的一个或全部, 或者把这三个条件与泡沫塑料隔离。添加阻燃剂的方法, 达到阻燃化的目的, 这是聚氨酯硬泡中应用的最为普遍的方法之一。添加型阻燃剂可分为:1) 有机添加型阻燃剂。又可分为含磷类与含卤素类两种阻燃剂。含磷类化合物的阻燃剂是通过其燃烧时, 在泡沫塑料表面生成保护层, 这样可燃性气体较难生成, 从而达到阻燃的目的;含卤素类的阻燃剂是通过其燃烧时生成卤化氢, 卤化氢一方面吸收热量, 另一方面覆盖于泡沫塑料表面, 隔绝氧气, 从而中断燃烧过程中的化学反应达到阻燃目的。2) 无机添加型阻燃剂。品种不同, 作用机理也不尽相同。有机添加型阻燃剂与无机添加型阻燃剂复配使用, 可以取得较理想的阻燃效果。另外在聚醚或者聚酯多元醇结构上引入耐温单元结构。如:芳烃聚酯多元醇。进一步利用催化剂使R-NCO基团生成:聚异氰脲酸酯、聚酰亚胺基等耐温性高的聚合物, 可提高耐燃性。总的说来, 硬泡聚氨酯原料高聚物阻燃总体上向难燃、低毒、低烟、无卤化方向发展。

硬泡聚氨酯保温系统防火构造必不可少

有机保温材料毕竟是一个可燃材料, 用分子结构改进, 加入阻燃剂等有效办法, 能提高有机保温材料阻燃等级, 延缓、减少火灾发生几率, 但不能完全消除发生火灾的危险。所以, 单纯依靠有机类保温材料防火性能的提升, 以此来建立建筑外围护结构保温防火安全体系, 不仅不科学, 而且也是片面的。因此, 必须同建筑构造中防火构造体系有机结合起来, 才能真正建立建筑外围护结构保温防火安全体系。

在建筑外围护结构保温系统中采用设置防火隔离带、无空腔工艺等做法, 解决了有机保温材料燃烧特性中火焰易被传播、易扩散的缺陷, 从而避免了由易燃有机保温材料引发火焰扩散、传播所引发的火灾事故。

保温系统防火构造的设计应考虑以下几个方面:

第一、避免空腔构造, 设置保护层。空腔构造为保温材料的燃烧和火焰的蔓延提供了充足的氧气和烟囱通道, 会加速火势的进一步扩大, 这在干挂有龙骨工艺及板类粘贴工艺中通常会出现类似情况, 需要指出的是在火灾条件下, 由于系统中热塑性保温材料受火后的收缩、熔化甚至燃烧, 可能导致空腔的形成或封闭空腔的贯通, 对系统的阻火性产生不利的影响。如采用干挂有龙骨工艺, 则应在施工保温材料后及时在保温材料表面覆盖界面涂层、抗裂砂浆或采用其他可降低引燃及随后发生闪燃等危险倾向的各种防火保护层。

第二、保温保护一体化或保温保护装饰一体化材料。为了简化施工工艺, 提高工业化生产水平, 丰富保温系统, 目前市场上对此类产品开发的种类比较多, 一类是工厂化生产的保温材料与抗裂砂浆复合抗裂网的产品, 一类是保温材料与纤维水泥压力板复合的产品, 因为拥有水泥保护层, 对防火具有一定的功效。

第三、设置防火隔离带, 防止火势的扩散。一般每三层做一道通长连续 (包括山墙) 的防火隔离带, 隔离带高度为窗上口至上一层楼板标高处, 防火隔离材料可采用岩棉板或胶粉聚苯颗粒, 在聚氨酯保温系统中常用胶粉聚苯颗粒作为防火隔离材料。

第四、喷涂聚氨酯保温系统构造中增加找平浆料层。常用的找平浆料有胶粉聚苯颗粒或玻化微珠等, 可以起到找平作用、逐层应力释放、防火构造等多重作用, 防护层的厚度及质量是防止火灾的因素之一, 厚度要达到标准要求, 这样在很大程度上保护了保温材料。聚氨酯在添加阻燃剂后, 是一种难燃自熄性的材料, 它与胶粉聚苯颗粒浆料复合后, 组成一个防火体系, 能够有效地防止火灾蔓延。

施工中及使用中应该注意的事项

建筑外围护结构保温有机材料发生火灾几率最大的时期具体分析分为三个阶段:第一, 材料进入现场施工前的储存阶段;第二, 保温材料施工阶段;第三, 系统投入实用阶段。因此, 如何降低各个阶段的火灾隐患是关键。外围护结构保温工程非常多的是在一个多工种、立体交叉作业的施工现场进行, 难免遇到火花溅落引起保温材料着火的现象发生, 避免火灾发生应从以下几个方面考虑:

(1) 进入施工现场的聚氨酯类保温材料的燃烧性能等级必须达到《建筑材料及制品燃烧性能分级》 (GB8624-2006) 中规定E级 (含) 以上, 其产品合格证中应注明保温材料生产日期, 陈化时间必须达到国家及各地方有关标准规范的规定。

(2) 保温材料储存及施工过程中严禁明火, 严禁私拉乱接电线及违章使用用电设备, 严禁和易燃易爆的化学品存放在一起, 夜间不得使用碘钨灯照明等, 工地配备一定的防火消防器材。

(3) 强化施工过程控制, 施工现场严禁吸烟、明火、高温、电火花, 杜绝火灾隐患。保温工程施工前, 必须制订保温工程专项施工技术方案和防火措施, 合理安排施工工序, 严禁施工作业面存在明火与保温材料交叉作业, 保温层施工完毕应按规范要求及时做防护层, 交叉作业时必须确认无火源隐患;施工现场保温材料应单独存放和保管, 并采取防火隔离等措施, 防火重点区域应设置安全警示标志。

(4) 聚氨酯泡沫固化过程为黑料、白料混合释放大量热量的过程, 其中最高温度可达150℃左右。为避免火灾发生, 喷涂时每次喷涂厚度应控制在35mm以内, 最多不得超过50mm。聚氨酯泡材安装或喷涂完成后, 如须进行电焊等明火作业时, 必须申报相关主管部门, 并派专人进行检验, 严禁遗漏残火或焊渣落入聚氨酯泡沫材料中。

聚氨酯硬泡保温材料 篇7

某大学工程地处徐州市, 属寒冷地区, 本工程共5个单位工程, 分为教学楼、学生宿舍楼、食堂等, 总建筑面积约54000m2。按设计要求参见国标06J123做法以外, 外墙墙体还用1:3的水泥砂浆找平, 整体外墙的传热系数为0.57w/m2·k (<0.6w/m2·k) , 热阻R=1.76m2·k/w, 硬质聚氨酯泡沫厚度为35厚 (防火型) 。采用60×250mm外墙面砖粘贴, 连廊采用外墙涂料。

外墙保温体系见图1。

2 施工准备

2.1 技术准备

2.1.1 参加施工的有关人员要认真熟悉图纸, 熟悉施工操作方法, 掌握施工工序, 技术问题、图纸问题要在施工前得到解决。2.1.2编制施工方案并报审同意。2.1.3配备专人负责技术资料的收集和整理工作。2.1.4做好各道工序的书面交底及培训施工人员。2.1.5做好施工机具的准备工作, 原材料的准备工作。

2.2 施工准备

2.2.1 基层处理。外墙保温施工前, 应先吊垂线, 表面必须干净坚固、无泥土、油垢等。2.2.2按设计要求用1:3的水泥砂浆找平。2.2.3大面积喷涂外墙保温时必须挂控制线或冲筋以控制保温层的厚度及垂直度。2.2.4对于墙面宽度大于2m处, 需另外加水平控制线。2.2.5聚氨酯喷涂门窗侧面时要用塑料薄膜进行成品保护。

3 外保温施工工艺

3.1 保温层施工

3.1.1 喷涂硬泡聚氨酯施工前必须做好庶挡防护工作, 特别是对已安装好的门窗口、外挂管道等成品做好防护工作。3.1.2对于阴阳角部分用铝合金尺遮挡直接进行喷涂做出直角。3.1.3聚氨酯喷涂时应多遍完成, 根据设计要求硬泡聚氨酯层的厚度为35mm, 分三层喷涂, 每遍厚度控制在10mm左右, 最终厚度控制在35mm, 当日的施工作业面当日连续喷涂施工完毕。3.1.4门窗外侧口四周墙体, 喷涂硬泡氨酯厚度不应小于20mm, 应用耐碱玻纤网格布翻包, 包边宽度不应小于100mm。门窗洞口侧面保温构造见图2。3.1.5喷涂聚酯硬泡沫时应注意防风, 风速超过5m/s时不应施工。3.1.6保温层喷涂20分钟以后用木工刀、手据等工具清理, 修整超过垂直控制线厚度的突出部分。

3.2 界面处理

保温层喷4小时之内做界面砂浆处理, 界面剂用喷枪均匀喷涂于硬泡聚氨酯保温层上。

3.3 胶粉聚苯颗粒找平层施工

3.3.1 胶粉聚苯颗粒采用的是硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范主编单位山东烟台同化防水保温有限公司自己研制胶粉颗粒砂浆。3.3.2胶粉聚苯颗粒找平层施工前, 吊控制线→冲筋做灰饼→抹胶粉颗粒, 胶粉聚苯颗粒找平层控制在20mm以内, 分两遍施工。每遍间隔在24小时以上, 第二遍操作时应达到冲筋厚度并用刮杆擀平, 局部用抹子补平整搓平。3.3.3找平层固化干燥后, 一般为3~7天, 方可进行钢丝网挂设及胀管螺丝施工。

3.4 胀管螺丝钉及抹抗裂砂浆

3.4.1 用电锤在外墙施打胀管螺丝钉眼, 外墙为外墙涂料用纤维网格布, 外墙为面砖用镀锌钢丝网片, 胀管螺丝钉个数必须≥6个/m2, 随着层数的增加, 胀管螺丝钉的个数也相应的增加。3.4.2铺设镀锌网钢丝片要平整, 一定要拉伸, 然后钉胀管螺丝钉。3.4.3面层是涂料部分铺玻纤网格布, 玻纤网格布应横向铺设, 压贴密实, 不得有空鼓、皱褶、翘曲, 外露等现象, 搭接宽度横向不应小于100mm, 纵向不应小于80mm。3.4.4抹抗裂砂浆, 抗裂砂浆抹6~8mm厚, 抗裂砂浆抹完后外墙的垂直度及平整度必须达到贴外墙砖的要求。

3.5 粘贴外墙砖

3.5.1 弹线→粘贴外墙砖→勾砖缝

3.5.2 外墙砖的粘结必须采用专用的外墙砖粘贴剂。

4 施工质量控制措施

4.1 施工前应对喷涂设备进行调试, 喷涂三块500mm×500mm、厚度不小于50mm的试块, 进行材料性能检测。

4.2 施工中应严格执行监理报验程序, 对每道工序进行检查验收记录, 做到资料齐全、完整、有效。

4.3 严格执行材料管理制度, 加强材料进场验收, 不合格材料不准进入施工场地。

4.4 建立健全质量保证体系, 严格把关, 克服质量通病, 执行三检制度, 合格报监理工程师验收。

4.5 加强对各项资料的收集、整理, 做到工程完工后资料齐全。

4.6 保温层厚度必须符合设计要求, 检查方法采用钢针插入检查, 最小厚度不得小于设计厚度。

4.7 硬泡聚氨酯外墙保温系统主要材料复验项目:喷涂硬泡聚氨酯密度、导热系数、拉伸粘结强度、锚栓、单个锚栓抗拉承载力标准值。

4.8 外墙保温工程每500~1000m2墙面积为一个检验批, 不足500m2也划分为一个检验批。

5 结论

5.1 防水保温性能好

该系统对普通硬泡聚氨酯进行改性, 使改性硬泡聚氨酯具有优异的保温性能和独特的不透水性, 真正将防水保温两项功能合二为一, 施工中一次性完成。

5.2 抗压强度高

该系统具有较高的强度, 良好的抗冲击性、耐穿刺、不开裂等优异特性。

5.3 整体连接性好

该系统无接缝, 施工简便, 无论基面形状如何, 均能形成一牢固的整体。

5.4 节能效果显著

经过一年使用的测试, 采用该系统, 夏季使室内温度下降4~5℃, 冬季采暖期室内温度上升4~5℃。

5.5 有良好的使用可靠性

系统工艺已经实践验证, 质量标准明确、可检测性强, 实际使用证明有良好的稳定性。

5.6 稳定性强

硬泡聚氨酯喷涂与基层墙体牢固结合。具有良好的粘结性能, 整个外墙外保温系数各个部分具有很强的相容性, 使整个系数更加安全可靠。

摘要：聚氨酯硬泡外墙外保温系统是一种综合性能良好的新型外墙保温体系, 聚氨酯外墙保温系统的一种新技术, 是采用异氰酸酯、多元酵及发泡剂等, 经喷涂或浇注工艺发形成的硬质泡沫体。

关键词：聚氨酯,外墙保温,防水保温

参考文献

[1]JGJ144-2004, 外墙外保温工程技术规程[S].

[2]GB50411-2007, 建筑节能工程施工质量验收规范[S].

聚氨酯硬泡保温材料 篇8

SPF是由A组分料和B组分料混合反应后形成的硬质泡沫材料,施工方法有喷涂法、浇注法、粘贴法和干挂法四种。喷涂法采用专用的喷涂设备,使A组分料和B组分料按一定比例从喷枪口喷出后瞬间均匀混合,之后迅速发泡,在外墙基层上形成无接缝的SPF,其应用较为广泛,在施工工艺上有着很大的优势,本文主要就喷涂法进行说明。

1 材料性能

传统建材的功能是单一的,防水材料不保温,保温材料不防水,并且防水层一旦出现渗漏,保温层随即失去保温功能,而SPF作为一种新型建筑材料,其特点是一材多用,同时具有防水和保温的功能。外墙喷涂SPF的主要物理力学性能如表1所示。

由表1可以看出:(1)SPF的导热系数≯0.024 W/m·K,仅为目前常用EPS发泡聚苯板0.041 W/(m·K)的一半,是目前国内所有建材中导热系数最低的。采用整体喷涂施工,完全消除“热节”和“冷桥”,避免了能量损失,是理想的保温材料;(2)吸水率很低,主要与闭孔率是否去除硬泡表面的结皮有关,一般情况下,SPF闭孔率越高,泡孔尺寸越小,不去除硬泡表面结皮,吸水率越低。现场喷涂法施工,SPF形成连续致密的表皮和近于100%的高强度互联壁闭孔,是理想的防水材料;(3)粘结强度≥100 Kpa,与混凝土或砌体外墙牢固粘结,抗风揭和抗负风压性能良好,无需中间粘结材料,可方便施工;(4)尺寸稳定,变化率不大于1%,在施工中采用多层柔性渐变技术,从而适应较大变形量,变形量不小于10%,可有效阻止墙体在外力和温度变形、干湿变形等作用下的开裂,使防水性能有效保持。

除此之外,具有化学性质稳定,不产生有害气体,对周围环境不构成污染;在燃烧时只炭化不滴淌,能有效隔断空气的进入,阻止火势的蔓延,按GB8624分级达到B2级,且离明火自熄,防火性能好等性能。

2 喷涂法施工流程

喷涂施工时墙体可采用涂料、面砖、干挂石材或铝塑板三种系统的饰面层。图1、图2分别为涂料外墙和饰面砖外墙构造示意图,其施工流程为:

3 喷涂法施工工艺

3.1 基层处理

施工前清洁墙面,不得有浮尘、滴浆、油污、空鼓及翘边等,否则对聚氨醋硬泡的附着力、防水保温性、平整度都有较大影响[2]。

3.2 吊垂线

吊垂直厚度控制线,对于墙面宽度≥2 m时,需增加水平控制线,做厚度标筋。

3.3 涂刷底漆

均匀满涂聚氨酯防潮底漆,无漏刷、透底现象,以消除水及水汽的影响,雨天严禁施工。

3.4 喷涂硬泡聚氨酯

划分合适的区域,分层均匀喷涂SPF,当厚度达到约10 mm时,按30 cm间距、梅花状分布厚度标杆,每平方米墙面控制在9～10个,然后循环喷涂至与标杆头齐平。注意每层喷涂厚度控制在10 mm之内,如果一次喷涂厚度过大,则防水保温层密度变小且平整度难以控制,不能满足要求;反之保温层密度增大,造成原材料浪费,成本增加。喷涂20 min后用裁纸刀、手锯等工具修整保护部位以及超过垂线控制厚度的突出部分。

3.5 涂刷聚氨酯界面砂浆

聚氨酯发泡半小时后,硬泡强度基本达到最佳强度的80%以上,已处于相对稳定状态,用滚子均匀涂刷界面砂浆于防水保温层上。

3.6 胶粉聚苯颗粒找平层施工

涂刷界面剂24 h后,进行抹灰施工,厚度为20 mm,需要分两遍施工,间隔24 h以上。第一遍厚度不超过10 mm,如果厚度过大会因为防水保温层吸水率太低造成抹灰层出现空鼓现象,影响找平层质量,第二遍施工达到验收标准,干燥后进行抗裂层施工。

3.7 抗裂防护层及饰面层

3.7.1 涂料饰面墙体

抗裂砂浆分两遍施工。第一遍将3 mm～4 mm厚的抗裂砂浆均匀抹于找平层表面,立即将裁好的耐碱网格布用铁抹子压入抗裂砂浆内,相邻耐碱网格布之间搭接宽度为100 mm,不得出现皱褶、空鼓、翘边,随即进行第二遍施工。首层墙面铺贴加强的双层网格布,两层网格布之间抗裂砂浆必须饱满,墙面门窗洞口等阳角部位采用钢丝网金属加强护角。其余楼层墙体铺贴普通网格布,阳角部位采用两侧网格布双向绕角相互搭接加强,每侧搭接宽度不小于150 mm。

饰面层柔性腻子在抗裂防护层固化干燥后施工,做到光洁平整。

3.7.2 面砖饰面墙体

抗裂砂浆同样分两遍施工。第一遍将2 mm～3 mm厚的抗裂砂浆均匀抹于找平层表面,立即将裁好的热镀锌钢丝网分段顺方向依次平整铺贴,先用U型卡子卡住钢丝网使其紧贴抗裂砂浆表面,然后按双向@500梅花状分布用塑料锚栓将钢丝网锚固在基层墙体上,其中阴阳角、窗口、女儿墙、沉降缝等部位锚固在主体结构上。钢丝网的长度最长不超过3 m,用于边角部位的锌钢丝网铺贴前预先折成直角,保证边角施工质量。第一遍施工完毕检查合格后施工第二遍,厚度为7 mm～8 mm,使钢丝网完全包裹于抗裂砂浆中,砂浆面层光洁平整。

最后进行饰面瓷砖的施工,高层建筑必须采用墙砖粘结剂。

4 结语

SPF不含水,吸水率低,很好地阻断水和水蒸气的渗透,使墙体保持一个良好稳定的绝热状况,节能效果显著。目前喷涂法正在全国各地积极推广应用,成为主导建筑节能的发展方向,但是在建筑工程中所积累的经验还不多,存在着一些不足。例如对基层平整度的要求比较严格,均匀喷涂技术不易掌握,喷涂时对温度、湿度及风力等条件较为敏感、工程造价较高等等。随着国家对硬泡聚氨酯外墙防水保温体系的进一步推广和应用,这些不足将逐步的完善和解决,相信在我国建筑防水保温领域会得到良好的发展。

摘要：聚氨酯硬泡体是一种新型建筑材料。聚氨酯硬泡体外墙外保温系统是技术先进、性能优良的保温体系,其应用和推广对于实现65%的节能目标具有重要意义。针对喷涂法介绍聚氨酯硬泡体外墙防水保温一体化系统的特点、构造、施工流程和施工工艺等。

关键词：聚氨酯硬泡体,防水保温,喷涂法,施工流程,施工工艺

参考文献

[1]建设部.聚氨酯硬泡外墙外保温工程技术导则[S],2007,5.