论文部分内容阅读
【摘 要】文章介绍了广西吉顺能源科技有限公司对聚氨酯外墙保温防水隔热关键共性的技术研究，依托公司高新技术企业实力，针对聚氨酯材料和外墙保温工程结合为主要研究对象，以自有技术为基础，着力研究提升聚氨酯综合材料性能及规范外墙保温施工操作的关键技术。
【关键词】聚氨酯;外墙;保温
0 引言
在当前国内加快推进生态文明、环境问题日益突出的大环境下，以节能环保、循环低碳为特点的中国绿色经济将迎来巨大的发展空间。但当前中国绿色经济尚处于起步阶段，存在绿色产业规模小、资金技术不足、创新研发不够、过多依赖外需等问题。广西吉顺能源科技有限公司针对上述问题，研发了一种绿色环保、节能明显的综合性能的聚氨酯建筑涂料。而且从涂料本身看，研发多功能、综合性能的绿色建筑聚氨酯涂料是涂料生产商必做的事情，也是大势所趋。广西吉顺能源科技有限公司研发的新型聚氨酯涂料，区别于传统的单一性能涂料，它要求具备比较全面、优异的性能，可以应用在更高、更严格要求的场合。要求聚氨酯酸酯涂料的涂膜既具有防水功能，又能够反射太阳光和紫外线，达到隔热保温目的，较大程度地降低建筑结构的温度及延长涂料的使用年限，同时要求在耐腐蚀能力、耐候性等方面的性能优异。我国在高性能和多功能聚氨酯涂料方面发展较为缓慢，有些技术还不是很成熟，本公司正是以研发高性能综合聚氨酯涂料为出发点，通过技术的不断积累，努力增强公司实力，同时引领同行业共同进步。
1 市场需求
聚氨酯硬泡在国外被大量应用于屋面和墙体保温，主要应用形式有复合板材、现场喷涂两类。英国早在20世纪60年代就已将聚氨酯硬泡应用于墙体和屋面。欧洲、澳大利亚等发达国家和地区因对建筑聚氨酯保温材料产品的认知和使用都较为成熟，加上其建筑本身的特点和消费习惯，大多以低碳环保的建筑建材产品为主，聚氨酯材料技术产品仍然占据市场主导地位，岩棉复合彩钢板产品只是一种补充。东盟各国、中东、南非、印度等地区的产品需求更加接近于中国的市场状况，以低能耗建筑材料为主;从产品自身的竞争力来看，聚氨酯材料应用技术在一些成熟市場上，因为同时具备防水、保温节能功能要求，而被定位为高端产品;在东盟各国以越南较为典型，由于阳光充足及城市快速发展，对目前低能耗建筑材料的市场需求正在不断增加。随着中国国内聚氨酯材料应用技术的不断成熟，再加上中国制造的价格优势，相信在低能耗建筑材料行业蒸蒸日上之时，国外市场前景巨大。
2 研究内容
在已申报国家发明专利的“一种水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料及其生产方法”“硬泡聚氨酯保温防水隔热一体化材料”等核心专利技术的基础上，开展高效综合性能聚氨酯外墙涂料技术、白料制作工艺、聚氨酯无氟发泡工艺技术、聚氨酯喷涂施工关键技术、聚氨酯外墙施工方法技术等系列研究。白料通过添加新型匀泡剂、交联剂、催化剂、发泡剂等，使其具备优良的保温隔热防水一体化、抗阻燃、抗腐蚀、抗氧化、不易老化、抗压强度、耐候性等性能;改进发泡机搅拌装置技术，解决传统的反应釜釜体底部物料堆积集中、材料不能按照比例反应充分、化学反应速度较慢等问题，提高生产效率;发泡机内置添加温度智能感应控制装置技术，解决聚氨酯发泡困难、发泡质量差等难题，提高施工效率，提高发泡质量;优化施工工艺流程，规范专业施工技术标准，研究大面积聚氨酯现场喷涂施工工艺关键技术，提高施工效率。改进、优化发泡工艺工装，有效降低成本。
2.1 高效综合性能聚氨酯墙体涂料的技术研究
该聚氨酯涂料由黑料和白料组成，其中黑料通过集成先进技术而得，白料采用自有组方组分和配比技术。该黑料与白料以一定的配比反应，体现出涂料的综合性能，具有较好的发泡流动性能，能保证发泡均匀程度且易于控制发泡的速度。聚氨酯外墙涂料因为建筑要求具备的性能不同，所以白料的原材料组方组分等也各不一样。
外墙隔热保温防火涂料技术研究：聚氨酯涂料涂在室外墙体上，外部环境、季节、温度、压力、化学物质等外在影响因素较多，而内墙涂料几乎不受外界因素影响，所以外墙聚氨酯涂料相对内墙涂料，要求具备更优异、更综合的性能。采用自主研究发明专利“一种水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料及其生产方法（CN201510143435.6）”，通过添加0.3～0.5份消泡剂二氧化硅TS—4400、13～16份混合溶剂、3～6份耐腐蚀剂、5～8份阻燃剂等，使得该涂料具备优异的保温隔热防水一体化、抗压强度、耐腐蚀性、耐候性、抗氧化、耐老化等性能。该聚氨酯涂料相比市场上普通的涂料，隔热效果高，节能效果明显。同时，该涂料本身的阻燃性能优异，阻燃效果远远大于B2级别。
2.2 白料制作工艺流程研究
按照各自的分量，将甲基丙烯酸羟丙酯、硬脂酸丁酯、分散剂聚丙烯酸钠盐DP—270、催化剂、起始剂、混合溶剂等加入反应釜中。与传统的反应釜进料方式不同的是，为了便于实现快速精准配比，通过进料管实现进料，同时采用进料控制阀实现控制，流量检测器检测流量，达到精确配比的目的，而传统的方式进料配比误差较大;白料通过进料管进入加压盘，为便于实现加压式反应，采用伸缩器控制加压盘按照一定的速度规律的上升与下降，同时关闭加料盖，并升温至65～70 ℃搅拌，通过与搅拌器相连接的驱动电机，电机自动设置左转3转，后右转4转技术，正反方向轮流切换，相比传统的反应釜只能一个方向旋转，材料反应速度提高30%以上;此外，为了对反应釜底部的物料进行彻底搅拌，该搅拌器通过新型改进设计，搅拌轴从下到上设置若干凹形搅拌叶、条形搅拌叶、扇形搅拌叶，扇形搅拌叶呈倾斜状辐射交错设置，相互之间有一部分层叠在一起;扇形搅拌叶交错层叠结构设计，使得搅拌更为彻底;条形搅拌叶采用弧形结构设计，增加搅拌轴回旋力、向心力，更利于将下部的原料进行搅拌翻升，从而对原料的打散推动力度更强，反应更充分、均匀。传统的反应釜往往因搅拌装置的设计不够合理，导致物料较容易堆积集中在釜体底部，材料不能按照比例反应充分、化学反应速度较慢等问题。而该新型搅拌器可以解决上述问题，使得反应釜内部的材料能够充分混合反应，生产效率提高35%以上。在不断地搅拌过程中，还需要多次相应地调整反应釜内部的温度和压力，达到最佳状态，让材料可以完全反应，从而使材料性能与质量获得较大提升。 2.3 聚氨酯发泡工艺技术研究
聚氨酯发泡方式有手工发泡、机械发泡两种。传统的手工发泡有許多缺点：劳动生产率低，原料利用率低，生产之前需对原料体系进行例行检测和配方调试，这个过程非常耗时，发泡成型质量差，只适用于小规模产品制作。采用具备先进自动化技术的机械发泡，适用于批量生产、规模化施工，机械化、自动化操作，误差极大降低，黑白料配比精确，发泡成型质量高、效率高。区别于一般的机械发泡设备，我们改进添加内置一个温度智能控制装置，可智能精确感应温度变化、智能启动加热装置，实现自动加温功能，并将反应料维持在恒定的温度，主要解决当外界环境温度较低时，聚氨酯发泡困难、发泡质量差等难题，与一般的机械发泡设备相比，大大提高了施工效率，同时保证聚氨酯的发泡质量。
该温度智能控制装置主要包括温度传感器、信号处理器、单片机等组件，并且与加热装置相连，控制其加热升温。具体工作原理如下：当外界温度较冷时，为了保证聚氨酯发泡反应所需最佳温度，感应系统里面的温度传感器能够立刻感应到发泡机内部原料的环境温度变化，从而把信号传输到信号处理器，最终由处理系统通过指令对相关部件进行控制，即对发泡料进行加热升温，提供充足的热量，当加热升温达到合适的发泡温度时，就会停止继续加热，转为保温状态，维持温度的恒定。研究测试发现，聚氨酯发泡质量、发泡速度与外界温度有较大的关系，尤其是当外界温度过低时，发泡质量差、反应缓慢。在10 ℃以下的温度下，发泡温度过低时，泡液体系流动性差，发泡物会瞬间收缩凝结成块，而且会出现固化时间长，反应不彻底，导致空泡现象产生，发泡质量极差。该温度智能控制装置可以解决当外界环境温度较低时，聚氨酯发泡困难、发泡质量差等难题，提高施工效率和发泡质量。
2.4 聚氨酯墙体施工方法研究
聚氨酯外墙施工方法主要有组合式拼装和现场喷涂两种。组合式拼装，即采用聚氨酯保温复合板进行组合式拼装施工，其复合板的生产、运输、施工成本都较大。
研究采用聚氨酯现场喷涂法，即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聚氨酯硬泡，具有以下优点：{1}施工效率高，简化了屋面整体的施工工艺，机械化施工，参与施工人员少，尤其适用于大面积喷涂，正常条件下，一套设备每天可以完成800 m2以上的施工，与传统的组合式拼装相比，施工时间大幅缩短。{2}粘贴性特强，直接喷涂于屋面，一体成型，能与木材、金属、砖石、混凝土等各种材料牢固黏合。{3}重量轻、降负荷，40 mm厚的聚氨酯泡沫每平方米重量约2.4 kg，大大降低屋面负荷。{4}整体喷涂无缝隙，保温效果好。
3 总结
本公司针对聚氨酯材料和外墙保温工程结合为主要研究对象，以自有技术为基础，着力研究提升聚氨酯综合材料性能及规范外墙保温施工操作的关键技术，解决聚氨酯材料性能较单一、发泡质量差及施工技术不专业难题。研究的技术可广泛应用于建筑物外墙、冷库、恒温室、粮库、食品储藏、海鲜冷冻、蔬菜水果储藏、家用电器节能等方面。促进了广西聚氨酯绿色建筑材料的研发应用及建筑产业供给侧结构调整，促进了我国建筑节能基本国策的落实，对企业的发展起到了重要的作用。
参 考 文 献
[1]周帆，刘建麟，周腾飞.聚氨酯硬泡建筑涂料的相关技术研究[J].企业科技与发展，2017（7）.
[2]吴蓁，孙揭阳，郭青，等.建筑保温用聚氨酯泡体结构与性能的研究[J].新型建筑材料，2009（8）.
[3]赵霄龙，李军，曹力强，等.聚氨酯硬泡外墙外保温应用技术[J].建设科技，2008（Z1）.
【关键词】聚氨酯;外墙;保温
0 引言
在当前国内加快推进生态文明、环境问题日益突出的大环境下，以节能环保、循环低碳为特点的中国绿色经济将迎来巨大的发展空间。但当前中国绿色经济尚处于起步阶段，存在绿色产业规模小、资金技术不足、创新研发不够、过多依赖外需等问题。广西吉顺能源科技有限公司针对上述问题，研发了一种绿色环保、节能明显的综合性能的聚氨酯建筑涂料。而且从涂料本身看，研发多功能、综合性能的绿色建筑聚氨酯涂料是涂料生产商必做的事情，也是大势所趋。广西吉顺能源科技有限公司研发的新型聚氨酯涂料，区别于传统的单一性能涂料，它要求具备比较全面、优异的性能，可以应用在更高、更严格要求的场合。要求聚氨酯酸酯涂料的涂膜既具有防水功能，又能够反射太阳光和紫外线，达到隔热保温目的，较大程度地降低建筑结构的温度及延长涂料的使用年限，同时要求在耐腐蚀能力、耐候性等方面的性能优异。我国在高性能和多功能聚氨酯涂料方面发展较为缓慢，有些技术还不是很成熟，本公司正是以研发高性能综合聚氨酯涂料为出发点，通过技术的不断积累，努力增强公司实力，同时引领同行业共同进步。
1 市场需求
聚氨酯硬泡在国外被大量应用于屋面和墙体保温，主要应用形式有复合板材、现场喷涂两类。英国早在20世纪60年代就已将聚氨酯硬泡应用于墙体和屋面。欧洲、澳大利亚等发达国家和地区因对建筑聚氨酯保温材料产品的认知和使用都较为成熟，加上其建筑本身的特点和消费习惯，大多以低碳环保的建筑建材产品为主，聚氨酯材料技术产品仍然占据市场主导地位，岩棉复合彩钢板产品只是一种补充。东盟各国、中东、南非、印度等地区的产品需求更加接近于中国的市场状况，以低能耗建筑材料为主;从产品自身的竞争力来看，聚氨酯材料应用技术在一些成熟市場上，因为同时具备防水、保温节能功能要求，而被定位为高端产品;在东盟各国以越南较为典型，由于阳光充足及城市快速发展，对目前低能耗建筑材料的市场需求正在不断增加。随着中国国内聚氨酯材料应用技术的不断成熟，再加上中国制造的价格优势，相信在低能耗建筑材料行业蒸蒸日上之时，国外市场前景巨大。
2 研究内容
在已申报国家发明专利的“一种水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料及其生产方法”“硬泡聚氨酯保温防水隔热一体化材料”等核心专利技术的基础上，开展高效综合性能聚氨酯外墙涂料技术、白料制作工艺、聚氨酯无氟发泡工艺技术、聚氨酯喷涂施工关键技术、聚氨酯外墙施工方法技术等系列研究。白料通过添加新型匀泡剂、交联剂、催化剂、发泡剂等，使其具备优良的保温隔热防水一体化、抗阻燃、抗腐蚀、抗氧化、不易老化、抗压强度、耐候性等性能;改进发泡机搅拌装置技术，解决传统的反应釜釜体底部物料堆积集中、材料不能按照比例反应充分、化学反应速度较慢等问题，提高生产效率;发泡机内置添加温度智能感应控制装置技术，解决聚氨酯发泡困难、发泡质量差等难题，提高施工效率，提高发泡质量;优化施工工艺流程，规范专业施工技术标准，研究大面积聚氨酯现场喷涂施工工艺关键技术，提高施工效率。改进、优化发泡工艺工装，有效降低成本。
2.1 高效综合性能聚氨酯墙体涂料的技术研究
该聚氨酯涂料由黑料和白料组成，其中黑料通过集成先进技术而得，白料采用自有组方组分和配比技术。该黑料与白料以一定的配比反应，体现出涂料的综合性能，具有较好的发泡流动性能，能保证发泡均匀程度且易于控制发泡的速度。聚氨酯外墙涂料因为建筑要求具备的性能不同，所以白料的原材料组方组分等也各不一样。
外墙隔热保温防火涂料技术研究：聚氨酯涂料涂在室外墙体上，外部环境、季节、温度、压力、化学物质等外在影响因素较多，而内墙涂料几乎不受外界因素影响，所以外墙聚氨酯涂料相对内墙涂料，要求具备更优异、更综合的性能。采用自主研究发明专利“一种水溶性聚氨酯外墙隔热保温涂料及其生产方法（CN201510143435.6）”，通过添加0.3～0.5份消泡剂二氧化硅TS—4400、13～16份混合溶剂、3～6份耐腐蚀剂、5～8份阻燃剂等，使得该涂料具备优异的保温隔热防水一体化、抗压强度、耐腐蚀性、耐候性、抗氧化、耐老化等性能。该聚氨酯涂料相比市场上普通的涂料，隔热效果高，节能效果明显。同时，该涂料本身的阻燃性能优异，阻燃效果远远大于B2级别。
2.2 白料制作工艺流程研究
按照各自的分量，将甲基丙烯酸羟丙酯、硬脂酸丁酯、分散剂聚丙烯酸钠盐DP—270、催化剂、起始剂、混合溶剂等加入反应釜中。与传统的反应釜进料方式不同的是，为了便于实现快速精准配比，通过进料管实现进料，同时采用进料控制阀实现控制，流量检测器检测流量，达到精确配比的目的，而传统的方式进料配比误差较大;白料通过进料管进入加压盘，为便于实现加压式反应，采用伸缩器控制加压盘按照一定的速度规律的上升与下降，同时关闭加料盖，并升温至65～70 ℃搅拌，通过与搅拌器相连接的驱动电机，电机自动设置左转3转，后右转4转技术，正反方向轮流切换，相比传统的反应釜只能一个方向旋转，材料反应速度提高30%以上;此外，为了对反应釜底部的物料进行彻底搅拌，该搅拌器通过新型改进设计，搅拌轴从下到上设置若干凹形搅拌叶、条形搅拌叶、扇形搅拌叶，扇形搅拌叶呈倾斜状辐射交错设置，相互之间有一部分层叠在一起;扇形搅拌叶交错层叠结构设计，使得搅拌更为彻底;条形搅拌叶采用弧形结构设计，增加搅拌轴回旋力、向心力，更利于将下部的原料进行搅拌翻升，从而对原料的打散推动力度更强，反应更充分、均匀。传统的反应釜往往因搅拌装置的设计不够合理，导致物料较容易堆积集中在釜体底部，材料不能按照比例反应充分、化学反应速度较慢等问题。而该新型搅拌器可以解决上述问题，使得反应釜内部的材料能够充分混合反应，生产效率提高35%以上。在不断地搅拌过程中，还需要多次相应地调整反应釜内部的温度和压力，达到最佳状态，让材料可以完全反应，从而使材料性能与质量获得较大提升。 2.3 聚氨酯发泡工艺技术研究
聚氨酯发泡方式有手工发泡、机械发泡两种。传统的手工发泡有許多缺点：劳动生产率低，原料利用率低，生产之前需对原料体系进行例行检测和配方调试，这个过程非常耗时，发泡成型质量差，只适用于小规模产品制作。采用具备先进自动化技术的机械发泡，适用于批量生产、规模化施工，机械化、自动化操作，误差极大降低，黑白料配比精确，发泡成型质量高、效率高。区别于一般的机械发泡设备，我们改进添加内置一个温度智能控制装置，可智能精确感应温度变化、智能启动加热装置，实现自动加温功能，并将反应料维持在恒定的温度，主要解决当外界环境温度较低时，聚氨酯发泡困难、发泡质量差等难题，与一般的机械发泡设备相比，大大提高了施工效率，同时保证聚氨酯的发泡质量。
该温度智能控制装置主要包括温度传感器、信号处理器、单片机等组件，并且与加热装置相连，控制其加热升温。具体工作原理如下：当外界温度较冷时，为了保证聚氨酯发泡反应所需最佳温度，感应系统里面的温度传感器能够立刻感应到发泡机内部原料的环境温度变化，从而把信号传输到信号处理器，最终由处理系统通过指令对相关部件进行控制，即对发泡料进行加热升温，提供充足的热量，当加热升温达到合适的发泡温度时，就会停止继续加热，转为保温状态，维持温度的恒定。研究测试发现，聚氨酯发泡质量、发泡速度与外界温度有较大的关系，尤其是当外界温度过低时，发泡质量差、反应缓慢。在10 ℃以下的温度下，发泡温度过低时，泡液体系流动性差，发泡物会瞬间收缩凝结成块，而且会出现固化时间长，反应不彻底，导致空泡现象产生，发泡质量极差。该温度智能控制装置可以解决当外界环境温度较低时，聚氨酯发泡困难、发泡质量差等难题，提高施工效率和发泡质量。
2.4 聚氨酯墙体施工方法研究
聚氨酯外墙施工方法主要有组合式拼装和现场喷涂两种。组合式拼装，即采用聚氨酯保温复合板进行组合式拼装施工，其复合板的生产、运输、施工成本都较大。
研究采用聚氨酯现场喷涂法，即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聚氨酯硬泡，具有以下优点：{1}施工效率高，简化了屋面整体的施工工艺，机械化施工，参与施工人员少，尤其适用于大面积喷涂，正常条件下，一套设备每天可以完成800 m2以上的施工，与传统的组合式拼装相比，施工时间大幅缩短。{2}粘贴性特强，直接喷涂于屋面，一体成型，能与木材、金属、砖石、混凝土等各种材料牢固黏合。{3}重量轻、降负荷，40 mm厚的聚氨酯泡沫每平方米重量约2.4 kg，大大降低屋面负荷。{4}整体喷涂无缝隙，保温效果好。
3 总结
本公司针对聚氨酯材料和外墙保温工程结合为主要研究对象，以自有技术为基础，着力研究提升聚氨酯综合材料性能及规范外墙保温施工操作的关键技术，解决聚氨酯材料性能较单一、发泡质量差及施工技术不专业难题。研究的技术可广泛应用于建筑物外墙、冷库、恒温室、粮库、食品储藏、海鲜冷冻、蔬菜水果储藏、家用电器节能等方面。促进了广西聚氨酯绿色建筑材料的研发应用及建筑产业供给侧结构调整，促进了我国建筑节能基本国策的落实，对企业的发展起到了重要的作用。
参 考 文 献
[1]周帆，刘建麟，周腾飞.聚氨酯硬泡建筑涂料的相关技术研究[J].企业科技与发展，2017（7）.
[2]吴蓁，孙揭阳，郭青，等.建筑保温用聚氨酯泡体结构与性能的研究[J].新型建筑材料，2009（8）.
[3]赵霄龙，李军，曹力强，等.聚氨酯硬泡外墙外保温应用技术[J].建设科技，2008（Z1）.