周帆　劉建麟　周騰飛

【摘 要】文章介紹了廣西吉順能源科技有限公司研究聚氨酯硬泡建筑涂料的相關(guān)技術(shù)，產(chǎn)品具有高效保溫、質(zhì)量輕、耐火防水防蟲及性價(jià)比高等優(yōu)秀性能，所有發(fā)泡均經(jīng)過技術(shù)熟化處理，避免因環(huán)境溫度變化造成二次發(fā)泡引起膨脹，導(dǎo)致材料破壞的現(xiàn)象，而且該材料對人體和環(huán)境均無害，符合國家綠色環(huán)保的要求。

【關(guān)鍵詞】聚氨酯；建筑涂料；保溫隔熱

【中圖分類號(hào)】TU761.12 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）07-0026-03

0 引言

在全球能源形勢緊張、節(jié)能環(huán)保意識(shí)逐步增強(qiáng)的今天，人們更愿意使用能源利用率高的新型產(chǎn)品。廣西吉順能源科技有限公司研發(fā)的新型聚氨酯硬泡建筑涂料，它具有高效保溫、防水、環(huán)保、安全等優(yōu)勢，正好迎合了當(dāng)下人們的需求，必將成為建材領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。近年來，國家高度重視節(jié)能環(huán)保工作，已出臺(tái)一系列推進(jìn)節(jié)能環(huán)保的法規(guī)政策和措施。中央和地方也投入了大量資金，為聚氨酯建筑涂料產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展創(chuàng)造了良好的外部環(huán)境，同時(shí)發(fā)揮了積極的推動(dòng)作用。

1 聚氨酯的市場狀況

我國的聚氨酯工業(yè)從20世紀(jì)50年代末開始起步，經(jīng)過了60多年的發(fā)展，我國已成為全球發(fā)展最快的聚氨酯市場，生產(chǎn)聚氨酯的主要原料——異氰酸酯和聚醚多元醇產(chǎn)業(yè)已具備相當(dāng)規(guī)?！，F(xiàn)階段，國內(nèi)聚氨酯原料產(chǎn)量穩(wěn)步提升，不過今后有可能導(dǎo)致我國聚氨酯原料市場過剩。

1970年，全球聚氨酯產(chǎn)品總量只有110萬t，而到了2015年，全球聚氨酯產(chǎn)品總量已達(dá)1 900萬t，增長了近20倍。目前，全球聚氨酯市場仍處于發(fā)展階段，雖然西歐和北美的市場已趨于穩(wěn)定，導(dǎo)致全球聚氨酯增長速度有所放緩，但亞洲及中東地區(qū)的聚氨酯原料市場表現(xiàn)活躍，尤其是中國和印度，已經(jīng)成為最主要的聚氨酯新興市場，進(jìn)而帶動(dòng)全球聚氨酯市場的發(fā)展。但是由于一些跨國公司對聚氨酯原料異氰酸酯的技術(shù)壟斷，使世界聚氨酯工業(yè)的集約化現(xiàn)象更加突出。與此同時(shí)，其他地區(qū)的聚氨酯行業(yè)也在積極地進(jìn)行自主研發(fā)，以盡快擺脫對跨國公司的技術(shù)依賴。

硬泡聚氨酯主要應(yīng)用在工業(yè)絕熱和建筑保溫方面。近年來，隨著國家節(jié)能減排政策的扶持加大，人們越來越期待建筑保溫材料的應(yīng)用。國務(wù)院辦公廳2013年1月轉(zhuǎn)發(fā)了國家發(fā)改委、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部制定的《綠色建筑行動(dòng)方案》，要求嚴(yán)格執(zhí)行建筑節(jié)能強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，開展綠色建筑行動(dòng)。當(dāng)時(shí)由于價(jià)格高，聚氨酯保溫材料在我國建筑節(jié)能材料市場中的綜合占有率尚不足10%，初期市場占有率只有1%左右。但是從2005～2015年，我國聚氨酯保溫材料的市場占有率每年都有所增長，到了2016年，聚氨酯保溫材料的市場占有率達(dá)到30%～40%。由此可見，聚氨酯硬泡材料正在成為推動(dòng)國內(nèi)聚氨酯行業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α?/p>

2 聚氨酯涂料的相關(guān)技術(shù)研究

廣西吉順能源科技有限公司通過調(diào)整材料配方，改進(jìn)和優(yōu)化相關(guān)工藝工裝、規(guī)范施工操作技術(shù)等研究工作，將異氰酸酯（黑料）和聚醚多元醇（白料）集成化，添加聚氨酯預(yù)聚體、N-羥甲基丙烯酰胺、鄰苯二甲酸二丁酯、乙烯基三氯硅烷，通過噴涂設(shè)備形成噴涂材料。

2.1 材料配方研究

實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的閉孔率不低于95%。聚氨酯建筑硬泡涂料的閉孔率過高或過低都會(huì)對材料產(chǎn)生一定的影響，而硬泡在外墻外保溫中的應(yīng)用能否解決氣密性問題是關(guān)鍵。在建筑墻體中墻內(nèi)含有較高的水分，如果硬泡氣密性過好，其水分就不能充分地?cái)U(kuò)散出來，這樣就會(huì)造成硬泡與墻體的黏結(jié)問題。此外，在制備硬泡時(shí)，水可以作為發(fā)泡劑使用。如果墻體含水量較高，硬泡透氣性又差，在一定的環(huán)境下就會(huì)造成水與硬泡的表面發(fā)生二次反應(yīng)，使硬泡表面密度下降，也就不可能滿足現(xiàn)行的保溫材料的標(biāo)準(zhǔn)。適當(dāng)?shù)厥褂才莸拈]孔率下降到一個(gè)合理的范圍是解決透氣性問題最簡單和最經(jīng)濟(jì)的辦法。適當(dāng)?shù)亟档烷]孔率，必須對現(xiàn)有生產(chǎn)硬泡的原輔料進(jìn)行改性：①改性多元醇及異氰酸酯；②改性發(fā)泡劑，使其同時(shí)具有不同的氣化時(shí)間；③改性表面穩(wěn)定劑，控制成核過程；④降低一定指數(shù)，滿足發(fā)泡體系的需要。我們需要研究并優(yōu)化異氰酸酯和聚醚多元醇的配比技術(shù)，自主研發(fā)聚醚多元醇的配比技術(shù)、聚氨酯涂料的反應(yīng)技術(shù)、聚氨酯涂料的攪拌技術(shù)及研究開發(fā)助劑材料，使聚氨酯涂料均勻地反應(yīng)、阻燃自熄、閉孔率高、防水性能高。

基于新型保溫材料的研究，為了解決發(fā)泡容易堵槍口等問題，研制出一種聚氨酯防腐保溫隔熱涂料，可通過快速加熱形成噴霧狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)施工整體無縫隙、施工快速。該涂料的主要成分為聚氨酯預(yù)聚體、雙丙酮丙烯酰胺、二丙二醇二苯甲酸酯、鋁酸酯偶聯(lián)劑LS-822、分散劑三乙醇胺、金紅石型鈦白粉、消泡劑OP-10、高嶺土、混合溶劑、膨脹珍珠巖和防腐劑；其制備方法是按重量每千克雙丙酮丙烯酰胺加入2.4 kg的體積濃度為55%～85%的乙醇溶解，然后在反應(yīng)釜中與聚氨酯預(yù)聚體混合，反應(yīng)溫度為80～140 ℃，反應(yīng)1～2 h后加入鋁酸酯偶聯(lián)劑LS-822和分散劑三乙醇胺；繼續(xù)反應(yīng)3～5 h，然后加入二丙二醇二苯甲酸酯、金紅石型鈦白粉、消泡劑OP-10、高嶺土、混合溶劑、膨脹珍珠巖和防腐劑，混合均勻即可得到聚氨酯防腐保溫隔熱涂料產(chǎn)品。

該公司還研發(fā)出一種水溶性聚氨酯外墻隔熱保溫涂料，該涂料的主要成分為聚氨酯預(yù)聚體、N-羥甲基丙烯酰胺、順丁烯二酸二異辛酯、苯胺甲基三甲氧基硅烷、金紅石型鈦白粉、消泡劑二氧化硅TS-4400、超細(xì)滑石粉、混合溶劑、空心玻璃珠，以上材料混合均勻即可得到水溶性聚氨酯外墻隔熱保溫涂料產(chǎn)品。

2.2 工藝工裝改進(jìn)

針對傳統(tǒng)的聚氨酯發(fā)泡機(jī)的聚氨酯發(fā)泡過程極不穩(wěn)定，導(dǎo)致生產(chǎn)出的聚氨酯發(fā)泡材料的成型精度較差，難以生產(chǎn)出高質(zhì)量的成品等問題，制作發(fā)泡過程穩(wěn)定、攪拌充分、氣泡大小均勻適中的聚氨酯發(fā)泡機(jī)用攪拌裝置，實(shí)現(xiàn)對黑料和白料的雙重?cái)嚢?，設(shè)計(jì)“S”形攪拌器，攪拌葉隨著軸旋轉(zhuǎn)連續(xù)切割發(fā)泡原材料，使得攪拌過程更充分。

經(jīng)過改進(jìn)的攪拌罐具備更強(qiáng)的攪拌動(dòng)力及高效加熱功能；增壓泵為全氣動(dòng)控制，結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，可在無電環(huán)境下工作；增加的黑料防固化保護(hù)設(shè)計(jì)和停機(jī)復(fù)位功能，實(shí)現(xiàn)了對增壓泵軸的雙重保護(hù)；高性能的動(dòng)、靜密封材料的應(yīng)用及可調(diào)整自補(bǔ)償密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)極大地提高了設(shè)備的使用壽命；加熱器內(nèi)采用特制的鎧裝式溫度傳感器實(shí)時(shí)采集溫度信號(hào)，使加熱過沖值得到了良好的控制。經(jīng)過改進(jìn)的反應(yīng)釜釜蓋可升降，取料方便，釜內(nèi)清洗方便快捷；采用PID自動(dòng)溫度控制儀表，實(shí)現(xiàn)了精確控溫、控壓；攪拌槳采用推進(jìn)式攪拌漿，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、操作方便；變頻器無級調(diào)速；采用環(huán)形稀土永磁耦合驅(qū)動(dòng)器，具有靜密封、無泄漏的特點(diǎn)。

2.3 新型高效聚氨酯建筑硬泡涂料性能特點(diǎn)

新型高效聚氨酯建筑硬泡涂料在大氣溫度≥0 ℃時(shí)能夠正常施工（普通聚氨酯涂料在大氣溫度≥15 ℃時(shí)才能夠正常施工），提高了工效與質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，導(dǎo)熱系數(shù)為0.022 W/m·k（國家標(biāo)準(zhǔn)≤0.024 W/m·k），壓縮強(qiáng)度≥211 kPa（國家標(biāo)準(zhǔn)≥200 kPa）。該建筑涂料集保溫隔熱、防水性于一身，不易脫落和褪色、耐酸堿好、耐熱高、耐候性好、自潔性強(qiáng)、保溫效果好，同時(shí)具有阻燃性能，可以廣泛地運(yùn)用在墻體保溫隔熱、屋頂隔熱防漏、糧庫防水保溫、冷庫、冷藏車、熱水管道保溫的一體化工程建設(shè)上；經(jīng)過試驗(yàn)表明，該材料適合廣西氣候變化，具有高效保溫、質(zhì)量輕、耐火、防水、防蟲等優(yōu)秀性能，所有發(fā)泡均經(jīng)過技術(shù)熟化處理，避免因環(huán)境溫度變化導(dǎo)致二次發(fā)泡引起膨脹導(dǎo)致材料破壞現(xiàn)象，而且該材料對人體和環(huán)境均無害，符合國家綠色環(huán)保的要求。

3 結(jié)論

目前，我國已初步建立起了以節(jié)能50%為目標(biāo)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系，部分地區(qū)執(zhí)行更高的65%的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。而對于建筑節(jié)能，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是新型節(jié)能建材的使用和推廣。為了加快建筑保溫材料的革新，促進(jìn)聚氨酯硬泡在建筑節(jié)能領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用，建設(shè)部專門成立了聚氨酯建筑節(jié)能應(yīng)用推廣工作組，以推進(jìn)聚氨酯硬泡保溫防水材料在國內(nèi)建筑節(jié)能行業(yè)的應(yīng)用。建筑屋面防水隔熱用材中聚氨酯保溫材料綜合費(fèi)用最少，隔熱效果優(yōu)秀，而且使用壽命長。進(jìn)一步研究開發(fā)聚氨酯硬泡建筑涂料，使其綜合成本不斷降低、綜合性能不斷提升，將會(huì)對我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]秦穎，王強(qiáng)強(qiáng).聚氨酯材料的發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國建材科技，2017，26（1）：39-41.

[2]畢輝.聚氨酯硬泡體防水保溫層復(fù)合屋面的施工工藝分析[J].黑龍江科技信息，2017（3）.

[3]賀夢琦.聚氨酯硬泡技術(shù)在綠色建筑生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技通報(bào)，2017，33（1）：174-177.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]