高性能聚氨酯創(chuàng)新材料打造高品質(zhì)好房子

摘要 目前高性能聚氨酯創(chuàng)新材料已成為建筑行業(yè)的關(guān)注熱點(diǎn)，隨著我國(guó)建筑品質(zhì)加快提升，歷經(jīng)時(shí)間考驗(yàn)的材料才是好材料，新一代聚異氰脲酸酯(PIR)保溫產(chǎn)品和玻纖增強(qiáng)聚氨酯型材非常適用于高品質(zhì)建筑、超低能耗建筑，將對(duì)我國(guó)打造高品質(zhì)好房子起到積極的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞   高性能聚氨酯   玻纖增強(qiáng)聚氨酯型材   高品質(zhì)建筑   導(dǎo)熱系數(shù)

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提升，老百姓住房需求正在從“住有所居”向“住有宜居”升級(jí)轉(zhuǎn)型，我國(guó)建筑行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入需要大力發(fā)展改善型、高品質(zhì)住宅的必然階段。高品質(zhì)住宅將成為拉動(dòng)房地產(chǎn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的新賽道。萬(wàn)華化學(xué)作為全球范圍內(nèi)的聚氨酯龍頭企業(yè)，對(duì)建筑節(jié)能市場(chǎng)非常重視，并且一直致力于建筑節(jié)能材料的研發(fā)與推廣，持續(xù)的為建筑節(jié)能市場(chǎng)帶來(lái)更多低碳節(jié)能、綠色安全的高性能聚氨酯創(chuàng)新材料，助力打造高品質(zhì)好房子！

萬(wàn)華化學(xué)綠色低碳建筑節(jié)能系統(tǒng)解決方案包括具有高效保溫性能的聚異氰脲酸酯泡沫(Polyisocyanurate Foam,以下簡(jiǎn)稱PIR)，及低碳節(jié)能窗優(yōu)選材料玻纖增強(qiáng)聚氨酯門窗型材，高性能聚氨酯創(chuàng)新材料在建筑領(lǐng)域受到高度關(guān)注。

一、高效保溫: 新一代聚異氰脲酸酯(PIR)保溫產(chǎn)品

PIR 比PUR性能更優(yōu)異

PIR是一種新型建筑保溫材料,是聚酯多元醇與異氰酸酯發(fā)生三聚反應(yīng),形成的脲基甲酸酯六元環(huán)結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)聚氨酯(PUR)泡沫相比,其原材料配方、生產(chǎn)工藝要求、化學(xué)特性及物理特性等有很大區(qū)別。PIR既具有傳統(tǒng)PUR泡沫的性能優(yōu)勢(shì),又在多項(xiàng)物理性能方面有所提升。PIR 中的脲基甲酸酯六元環(huán)結(jié)構(gòu)促使燃燒結(jié)焦成炭,可大幅提高泡沫體系的防火性能。并且PIR具有更好的尺寸穩(wěn)定性,壓縮強(qiáng)度高,保溫性能好,有更低的熱分解率、更高的機(jī)械強(qiáng)度,可回收重復(fù)利用,使用壽命長(zhǎng),與幾乎所有屋面、墻體系統(tǒng)兼容,能夠提供經(jīng)濟(jì)高效的建筑保溫解決方案。

圖1 聚氨酯技術(shù)升級(jí)（PIR分子結(jié)構(gòu)）

PIR優(yōu)異性能的具體表現(xiàn)

PIR的優(yōu)異性能主要體現(xiàn)在,它既能滿足建筑的高效保溫要求,又能滿足大厚度保溫體系高防火、不吸水、質(zhì)量輕、不脫落的安全性要求。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

一是保溫隔熱性能優(yōu)異。PIR的導(dǎo)熱系數(shù)≤0.022W/(m·K),是冰箱冷柜、冷庫(kù)、熱力管道、LNG 低溫存儲(chǔ)設(shè)備等不可替代的保溫材料。將它應(yīng)用于建筑保溫,可有效減薄保溫層,減小風(fēng)壓影響,從而降低保溫層脫落的風(fēng)險(xiǎn);還可節(jié)約面積,尤其是將它應(yīng)用于嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)的超低能耗建筑外保溫,可節(jié)約2%~3%的建筑面積。

二是防火阻燃性能好。PIR 是熱固性材料,具有離火自熄性和燃燒后碳化兩大特點(diǎn)。其防火性能強(qiáng),遇到電焊火花不自燃、不軟化、不熔融滴落、不轟燃,在火災(zāi)燃燒中相較于熱塑性保溫材料防火性能表現(xiàn)更好。

圖2 PIR防火性能-窗口火實(shí)驗(yàn)中不具有火焰?zhèn)鞑バ?/span>

三是黏結(jié)性好。PIR 可以在基材上實(shí)現(xiàn)微孔滲入式發(fā)泡,能與基材緊密結(jié)合、黏結(jié)牢靠,提升系統(tǒng)的整體安全性。

四是防水性能優(yōu)異。PIR具有封閉的泡孔結(jié)構(gòu),閉孔率達(dá)95%以上,吸水率低,能有效阻隔水汽的滲透,可以實(shí)現(xiàn)防水保溫一體化。

五是使用溫度范圍廣。PIR的使用溫度范圍為-50~150℃,可應(yīng)用于嚴(yán)寒和高溫地區(qū)的墻體和屋面。

六是耐化學(xué)腐蝕性好。PIR具有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性,不易與腐蝕性化學(xué)品發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng),也不會(huì)腐蝕接觸面建筑基層。

七是耐候性能好。PIR一且反應(yīng)成型,其物化性能可以長(zhǎng)期保持穩(wěn)定。PIR在建筑保溫領(lǐng)域的使用最長(zhǎng)年限已經(jīng)超過(guò)50年,其性能依然優(yōu)異,可以達(dá)到與建筑同壽命。

PIR 在建筑保溫中的多樣化應(yīng)用場(chǎng)景

PIR在建筑保溫中有多種應(yīng)用方式和應(yīng)用場(chǎng)景。應(yīng)用方式主要有板材、噴涂和灌注等。PIR既可以用于超低能耗建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)外保溫、夾心保溫,也可以用于屋面防水保溫、樓板隔聲保溫及地下工程防水保溫。

PIR板材在工廠可與水泥基卷材、裝飾面材、無(wú)機(jī)材料等直接發(fā)泡黏合為一體,應(yīng)用于民用建筑的外保溫、夾心保溫、內(nèi)保溫及屋面保溫體系,還可與金屬面復(fù)合應(yīng)用于工業(yè)建筑與商業(yè)建筑的屋面、圍護(hù)墻體系統(tǒng)。

PIR噴涂因施工方式特殊,具有整體噴涂無(wú)熱橋,黏結(jié)性強(qiáng)、滿粘無(wú)空腔,易于處理復(fù)雜立面,無(wú)接縫、保溫隔聲效果好等特點(diǎn)。

PIR灌注保溫產(chǎn)品在海外建筑中常有應(yīng)用,這種產(chǎn)品工藝類似冰箱的保溫灌注工藝,在空腔墻體中灌注發(fā)泡填充,發(fā)揮PIR的超強(qiáng)黏結(jié)性,使PIR與墻體形成整體,從而實(shí)現(xiàn)保溫結(jié)構(gòu)一體化構(gòu)造,既能實(shí)現(xiàn)高效保溫的要求,又能達(dá)到構(gòu)造防火的標(biāo)準(zhǔn)。

PIR 硬泡保溫產(chǎn)品在歐美、日韓、中東等國(guó)家和地區(qū)的建筑領(lǐng)域已成熟應(yīng)用多年,且市場(chǎng)需求正高速增長(zhǎng)。PIR 系列創(chuàng)新產(chǎn)品及應(yīng)用體系,在國(guó)內(nèi)多個(gè)項(xiàng)目中也成功應(yīng)用。未來(lái)PIR產(chǎn)品將在我國(guó)建筑節(jié)能行業(yè)發(fā)揮更大的作用。

二、低碳節(jié)能: 聚氨酷門窗型材(低碳節(jié)能窗優(yōu)選材料)

什么是玻纖增強(qiáng)聚氨酯材料

它是由玻璃纖維和聚氨酯樹脂進(jìn)行復(fù)合通過(guò)先進(jìn)的拉擠工藝加工而成的聚氨酯復(fù)材。玻纖增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料（以下簡(jiǎn)稱聚氨酯復(fù)材）早期因?yàn)閺?qiáng)度高、韌性好、沖擊強(qiáng)度好、耐磨性好，廣泛應(yīng)用于汽車輕量化、高鐵枕木、風(fēng)電葉片、航空航天等高端制造，現(xiàn)在用于門窗上使整體性能得到很大提升，為節(jié)能門窗提供更好的材料選擇，可以顯著提高門窗節(jié)能指標(biāo)，滿足建筑節(jié)能的要求。

圖3 聚氨酯型材制造工藝圖及性能優(yōu)勢(shì)

聚氨酯復(fù)材優(yōu)異性能的具體表現(xiàn)

1、聚氨酯復(fù)材保溫性能好

聚氨酯復(fù)合型材擁有很低的導(dǎo)熱系數(shù)（0.34 W/m?k），只有鋁合金的約1/700，是優(yōu)良的絕熱材料。聚氨酯復(fù)材95系列門窗，型材U值僅為0.68，無(wú)需增加斷橋配置，K值為0.8的三玻二腔的玻璃，整窗傳熱系數(shù)K值可以達(dá)到0.91 W/㎡· K。

2、聚氨酯復(fù)材尺寸穩(wěn)定性好

聚氨酯復(fù)材的膨脹系數(shù)為0.64（10-5K-1），與混凝土膨脹系數(shù)最為接近，穩(wěn)定性高且耐水泥腐蝕，制成的門窗歷經(jīng)冬夏幾十度的溫差，窗體與墻體變形尺寸差極小，避免窗框與墻體因熱脹冷縮差異而產(chǎn)生縫隙，進(jìn)一步提高了門窗的密封性和保溫隔音性能。因此聚氨酯復(fù)材系統(tǒng)窗超級(jí)隔音，隔聲性能≥42dB。

3、聚氨酯復(fù)材耐火性好

玻纖增強(qiáng)聚氨酯門窗僅需簡(jiǎn)單的防火措施并配以耐火玻璃，制作的門窗即可滿足耐火要求，相對(duì)于鋁合金和塑鋼門窗，玻纖增強(qiáng)聚氨酯型材燃燒時(shí)的特性賦予了玻纖增強(qiáng)聚氨酯門窗先天性的優(yōu)異耐火性能。以不燃材料玻璃纖維為主要成分，聚氨酯復(fù)材熔點(diǎn)高達(dá)1000℃以上，本身耐火性好，無(wú)需鋼襯，既滿足節(jié)能設(shè)計(jì)需求，也滿足整窗耐火完整性0.5-1.5小時(shí)。

4、聚氨酯復(fù)材強(qiáng)度高

聚氨酯復(fù)材密度小，比鋁合金輕25%，但彎曲強(qiáng)度是鋁合金的5倍，超高的強(qiáng)度使其型材截面比鋁合金小10%，可以做高通透門窗，大大提高居家視野。

圖4 聚氨酯復(fù)合材料性能優(yōu)勢(shì)對(duì)比

5、聚氨酯復(fù)材美觀度好

聚氨酯復(fù)材表面采用高端環(huán)保水性聚氨酯涂料，廣泛應(yīng)用于高端汽車，色彩豐富，耐候性表現(xiàn)優(yōu)異，耐沖擊。

6、清潔生產(chǎn)碳排放更低

鋁材制造過(guò)程中，電解和多步的熔融加工過(guò)程均為能耗極大的過(guò)程，而玻纖增強(qiáng)聚氨酯的玻璃纖維制造僅經(jīng)過(guò)了一次高能耗的熔融過(guò)程，而系列化的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程也決定了聚氨酯樹脂制造過(guò)程的低能耗。在力學(xué)性能上，聚氨酯替代鋁材使用具有超高強(qiáng)度的性能優(yōu)勢(shì)，在制造能耗，聚氨酯拉擠型材替代鋁材使用，可產(chǎn)生明顯的降低碳排的作用。經(jīng)過(guò)測(cè)算碳排放：玻纖增強(qiáng)聚氨酯型材制造過(guò)程碳排放僅僅為鋁合金型材的1/8。

材料創(chuàng)新大幅提升了建筑幕墻門窗的保溫、耐火性能，整窗具有高效節(jié)能、耐火性好、隔音降噪、質(zhì)輕高強(qiáng)、尺寸穩(wěn)定、耐化學(xué)腐蝕等綜合特點(diǎn)，是一種新一代節(jié)能幕墻門窗產(chǎn)品。

聚氨酯復(fù)合材料幕墻龍骨也是節(jié)能幕墻的最優(yōu)型材選擇，升級(jí)的二代幕墻系統(tǒng)保溫性好，經(jīng)濟(jì)性好，外觀性更好，安裝也更便捷。

門窗領(lǐng)域聚氨酯多種多樣的材料應(yīng)用

門窗領(lǐng)域多元化的聚氨酯材料應(yīng)用：聚氨酯復(fù)合材料附框、聚氨酯復(fù)合材料隔熱條、門窗灌注聚氨酯膠、防水透氣膜隔氣膜、預(yù)壓膨脹密封帶、高密度聚氨酯隔熱墊塊等產(chǎn)品。

應(yīng)用案例

圖5 萬(wàn)華近零建筑社區(qū)示范項(xiàng)目-眾多創(chuàng)新集成應(yīng)用

小結(jié)

目前高性能聚氨酯創(chuàng)新材料已成為建筑行業(yè)的關(guān)注熱點(diǎn)，隨著我國(guó)建筑品質(zhì)加快提升，歷經(jīng)時(shí)間考驗(yàn)的材料才是好材料，新一代聚異氰脲酸酯(PIR)保溫產(chǎn)品和玻纖增強(qiáng)聚氨酯型材非常適用于高品質(zhì)建筑、超低能耗建筑，將對(duì)我國(guó)打造高品質(zhì)好房子起到積極的推動(dòng)作用。