喷涂硬泡聚氨酯保温防水技术

背景
建筑业用聚氨酯硬质发泡是聚氨酯工业的一个重要分支，其特点是一材多用，同时具备保温、防水等功能，硬质发泡体如图一所示。该类产品自上世纪60年代在欧洲建筑业应用以来已有40年历史，一些国家还通过立法把聚氨酯作为建筑业指定的保温防水用材。近年来，随着我国建筑节能市场的迅速发展，聚氨酯硬泡体保温产品在建筑保温防水领域得到了广泛的应用，已成为主导市场的保温节能产品之一。

聚氨酯化学组成
聚氨酯（即聚氨基甲酸酯，英文缩写PU）是在高分子主键上含有许多重复的—NHCOO—基团的高分子化合物。聚氨酯系列产品一般是由二元或多元有机异氰酸酯和多元醇在多种助剂的作用下，经过聚合反应得到的高分子化合物。
聚氨酯硬质发泡保温材料原材料，一般称作由黑料和白料的反应物组成。其中，黑料指粗MDI的俗称，也叫聚合MDI，化学名称是“多亚甲基苯基多异氰酸酯”，颜色一般是黑色，故称黑料。白料为聚醚多元醇的俗称，颜色为白色。
同时，为了提高聚氨酯的综合性能，适应在不同环境下的使用条件，一般还在白料中加入阻燃剂、催化剂、发泡剂等其他助剂，因而白料也称组合料。
性能分析
聚氨酯硬泡打破了传统建材功能单一、防水的不保温、保温的不防水、防水层一旦出现渗漏、保温层随即失去保温功能的通病。与其它单功能保温或防水材料相比，聚氨酯硬泡具有明显的优势：
1.聚氨酯硬泡具有一材多用的功能，同时具备保温、防水、隔音、吸振等诸多功能；
2.保温性能卓越，导热系数≤0.024 W/(m?K)，仅为EPS发泡聚苯板的一半；能形成连续的保温层，保证了保温材料与墙体的整体性并有效阻断热桥。
3.聚氨酯硬泡体连续致密的表皮和近于100%的高强度互联壁闭孔，具有理想的不透水性。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；
4.超强的自粘性能（无需任何中间粘结材料）。在高压作用下，雾态的聚氨酯分子直接渗透入混凝土或砂浆的毛细孔内，堵住混凝土渗漏微孔的同时，形成强度很高的粘结层。与屋面及外墙粘结牢固，抗风揭和抗负风压性能良好；

5.柔性渐变技术可有效阻止防水层开裂；
6.机械化作业、自动配料、质量均一、施工快周期短；
7. 防火性能突出。聚氨酯添加阻燃剂后，是一种难燃自熄性的材料。离明火自熄，且燃烧时只炭化不滴淌，碳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。
施工工艺
一般情况下，聚酯多元醇、聚醚多元醇、催化剂、阻燃剂和发泡剂按照一定比例进行预混合，充分混合均匀的混合料在包装桶内进行包装。在施工过程中，组合料和黑料按照一定比例分别装在不同的储料罐中，通过压力在混合头混合，并迅速产生化学反应，同时，反应产物被在压力作用下迅速从喷枪枪口喷出，形成硬质发泡体，见图二、图三、图四所示。
聚氨酯硬泡发泡原理是：黑料与白料的反应是一个放热反应，放出的热量使发泡济（例如F-11、141B）汽化而形成泡沫。反应热使发泡剂汽化，发泡体系体积膨胀。这种膨胀作用将导致泡沫体系的内压升高。聚氨酯在发泡过程中产生的压力为0.5-0.1kg/cm2
在发泡成型过程中，原料温度与环境温度的高低及恒定与否直接影响聚氨酯硬质发泡体的质量，环境温度以20-30℃为宜。原料温度可控制在20-30℃范围或稍高一些。温度较低时，发泡反应进行缓慢，泡沫因化时间长。温度高，则发泡反应进行快，泡沫因化时间短。温度过高或过低，都不易得到高质量的产品。因而温度是聚氨酯发泡喷涂施工中为重要的工艺参数。
聚氨酯发泡时，黑料和白料在发泡机混合室内停留的时间是很短的，一般仅几分之一至几秒，混合效率是一个很重要的因素，黑料和白料混合均匀，泡沫的泡孔细腻、均匀、保温效果好。为了确保混合效果，聚氨酯发泡时应使用高压发泡机。