劉建麟 陳少東 吳定超

【摘 要】文章介紹了廣西吉順能源科技有限公司對聚氨酯外墻保溫防水隔熱關(guān)鍵共性的技術(shù)研究，依托公司高新技術(shù)企業(yè)實力，針對聚氨酯材料和外墻保溫工程結(jié)合為主要研究對象，以自有技術(shù)為基礎(chǔ)，著力研究提升聚氨酯綜合材料性能及規(guī)范外墻保溫施工操作的關(guān)鍵技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】聚氨酯;外墻;保溫

0 引言

在當前國內(nèi)加快推進生態(tài)文明、環(huán)境問題日益突出的大環(huán)境下，以節(jié)能環(huán)保、循環(huán)低碳為特點的中國綠色經(jīng)濟將迎來巨大的發(fā)展空間。但當前中國綠色經(jīng)濟尚處于起步階段，存在綠色產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、資金技術(shù)不足、創(chuàng)新研發(fā)不夠、過多依賴外需等問題。廣西吉順能源科技有限公司針對上述問題，研發(fā)了一種綠色環(huán)保、節(jié)能明顯的綜合性能的聚氨酯建筑涂料。而且從涂料本身看，研發(fā)多功能、綜合性能的綠色建筑聚氨酯涂料是涂料生產(chǎn)商必做的事情，也是大勢所趨。廣西吉順能源科技有限公司研發(fā)的新型聚氨酯涂料，區(qū)別于傳統(tǒng)的單一性能涂料，它要求具備比較全面、優(yōu)異的性能，可以應(yīng)用在更高、更嚴格要求的場合。要求聚氨酯酸酯涂料的涂膜既具有防水功能，又能夠反射太陽光和紫外線，達到隔熱保溫目的，較大程度地降低建筑結(jié)構(gòu)的溫度及延長涂料的使用年限，同時要求在耐腐蝕能力、耐候性等方面的性能優(yōu)異。我國在高性能和多功能聚氨酯涂料方面發(fā)展較為緩慢，有些技術(shù)還不是很成熟，本公司正是以研發(fā)高性能綜合聚氨酯涂料為出發(fā)點，通過技術(shù)的不斷積累，努力增強公司實力，同時引領(lǐng)同行業(yè)共同進步。

1 市場需求

聚氨酯硬泡在國外被大量應(yīng)用于屋面和墻體保溫，主要應(yīng)用形式有復合板材、現(xiàn)場噴涂兩類。英國早在20世紀60年代就已將聚氨酯硬泡應(yīng)用于墻體和屋面。歐洲、澳大利亞等發(fā)達國家和地區(qū)因?qū)ㄖ郯滨ケ夭牧袭a(chǎn)品的認知和使用都較為成熟，加上其建筑本身的特點和消費習慣，大多以低碳環(huán)保的建筑建材產(chǎn)品為主，聚氨酯材料技術(shù)產(chǎn)品仍然占據(jù)市場主導地位，巖棉復合彩鋼板產(chǎn)品只是一種補充。東盟各國、中東、南非、印度等地區(qū)的產(chǎn)品需求更加接近于中國的市場狀況，以低能耗建筑材料為主;從產(chǎn)品自身的競爭力來看，聚氨酯材料應(yīng)用技術(shù)在一些成熟市場上，因為同時具備防水、保溫節(jié)能功能要求，而被定位為高端產(chǎn)品;在東盟各國以越南較為典型，由于陽光充足及城市快速發(fā)展，對目前低能耗建筑材料的市場需求正在不斷增加。隨著中國國內(nèi)聚氨酯材料應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟，再加上中國制造的價格優(yōu)勢，相信在低能耗建筑材料行業(yè)蒸蒸日上之時，國外市場前景巨大。

2 研究內(nèi)容

在已申報國家發(fā)明專利的“一種水溶性聚氨酯外墻隔熱保溫涂料及其生產(chǎn)方法”“硬泡聚氨酯保溫防水隔熱一體化材料”等核心專利技術(shù)的基礎(chǔ)上，開展高效綜合性能聚氨酯外墻涂料技術(shù)、白料制作工藝、聚氨酯無氟發(fā)泡工藝技術(shù)、聚氨酯噴涂施工關(guān)鍵技術(shù)、聚氨酯外墻施工方法技術(shù)等系列研究。白料通過添加新型勻泡劑、交聯(lián)劑、催化劑、發(fā)泡劑等，使其具備優(yōu)良的保溫隔熱防水一體化、抗阻燃、抗腐蝕、抗氧化、不易老化、抗壓強度、耐候性等性能;改進發(fā)泡機攪拌裝置技術(shù)，解決傳統(tǒng)的反應(yīng)釜釜體底部物料堆積集中、材料不能按照比例反應(yīng)充分、化學反應(yīng)速度較慢等問題，提高生產(chǎn)效率;發(fā)泡機內(nèi)置添加溫度智能感應(yīng)控制裝置技術(shù)，解決聚氨酯發(fā)泡困難、發(fā)泡質(zhì)量差等難題，提高施工效率，提高發(fā)泡質(zhì)量;優(yōu)化施工工藝流程，規(guī)范專業(yè)施工技術(shù)標準，研究大面積聚氨酯現(xiàn)場噴涂施工工藝關(guān)鍵技術(shù)，提高施工效率。改進、優(yōu)化發(fā)泡工藝工裝，有效降低成本。

2.1 高效綜合性能聚氨酯墻體涂料的技術(shù)研究

該聚氨酯涂料由黑料和白料組成，其中黑料通過集成先進技術(shù)而得，白料采用自有組方組分和配比技術(shù)。該黑料與白料以一定的配比反應(yīng)，體現(xiàn)出涂料的綜合性能，具有較好的發(fā)泡流動性能，能保證發(fā)泡均勻程度且易于控制發(fā)泡的速度。聚氨酯外墻涂料因為建筑要求具備的性能不同，所以白料的原材料組方組分等也各不一樣。

外墻隔熱保溫防火涂料技術(shù)研究：聚氨酯涂料涂在室外墻體上，外部環(huán)境、季節(jié)、溫度、壓力、化學物質(zhì)等外在影響因素較多，而內(nèi)墻涂料幾乎不受外界因素影響，所以外墻聚氨酯涂料相對內(nèi)墻涂料，要求具備更優(yōu)異、更綜合的性能。采用自主研究發(fā)明專利“一種水溶性聚氨酯外墻隔熱保溫涂料及其生產(chǎn)方法（CN201510143435.6）”，通過添加0.3～0.5份消泡劑二氧化硅TS—4400、13～16份混合溶劑、3～6份耐腐蝕劑、5～8份阻燃劑等，使得該涂料具備優(yōu)異的保溫隔熱防水一體化、抗壓強度、耐腐蝕性、耐候性、抗氧化、耐老化等性能。該聚氨酯涂料相比市場上普通的涂料，隔熱效果高，節(jié)能效果明顯。同時，該涂料本身的阻燃性能優(yōu)異，阻燃效果遠遠大于B2級別。

2.2 白料制作工藝流程研究

按照各自的分量，將甲基丙烯酸羥丙酯、硬脂酸丁酯、分散劑聚丙烯酸鈉鹽DP—270、催化劑、起始劑、混合溶劑等加入反應(yīng)釜中。與傳統(tǒng)的反應(yīng)釜進料方式不同的是，為了便于實現(xiàn)快速精準配比，通過進料管實現(xiàn)進料，同時采用進料控制閥實現(xiàn)控制，流量檢測器檢測流量，達到精確配比的目的，而傳統(tǒng)的方式進料配比誤差較大;白料通過進料管進入加壓盤，為便于實現(xiàn)加壓式反應(yīng)，采用伸縮器控制加壓盤按照一定的速度規(guī)律的上升與下降，同時關(guān)閉加料蓋，并升溫至65～70 ℃攪拌，通過與攪拌器相連接的驅(qū)動電機，電機自動設(shè)置左轉(zhuǎn)3轉(zhuǎn)，后右轉(zhuǎn)4轉(zhuǎn)技術(shù)，正反方向輪流切換，相比傳統(tǒng)的反應(yīng)釜只能一個方向旋轉(zhuǎn)，材料反應(yīng)速度提高30%以上;此外，為了對反應(yīng)釜底部的物料進行徹底攪拌，該攪拌器通過新型改進設(shè)計，攪拌軸從下到上設(shè)置若干凹形攪拌葉、條形攪拌葉、扇形攪拌葉，扇形攪拌葉呈傾斜狀輻射交錯設(shè)置，相互之間有一部分層疊在一起;扇形攪拌葉交錯層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得攪拌更為徹底;條形攪拌葉采用弧形結(jié)構(gòu)設(shè)計，增加攪拌軸回旋力、向心力，更利于將下部的原料進行攪拌翻升，從而對原料的打散推動力度更強，反應(yīng)更充分、均勻。傳統(tǒng)的反應(yīng)釜往往因攪拌裝置的設(shè)計不夠合理，導致物料較容易堆積集中在釜體底部，材料不能按照比例反應(yīng)充分、化學反應(yīng)速度較慢等問題。而該新型攪拌器可以解決上述問題，使得反應(yīng)釜內(nèi)部的材料能夠充分混合反應(yīng)，生產(chǎn)效率提高35%以上。在不斷地攪拌過程中，還需要多次相應(yīng)地調(diào)整反應(yīng)釜內(nèi)部的溫度和壓力，達到最佳狀態(tài)，讓材料可以完全反應(yīng)，從而使材料性能與質(zhì)量獲得較大提升。

2.3 聚氨酯發(fā)泡工藝技術(shù)研究

聚氨酯發(fā)泡方式有手工發(fā)泡、機械發(fā)泡兩種。傳統(tǒng)的手工發(fā)泡有許多缺點：勞動生產(chǎn)率低，原料利用率低，生產(chǎn)之前需對原料體系進行例行檢測和配方調(diào)試，這個過程非常耗時，發(fā)泡成型質(zhì)量差，只適用于小規(guī)模產(chǎn)品制作。采用具備先進自動化技術(shù)的機械發(fā)泡，適用于批量生產(chǎn)、規(guī)?；┕ぃ瑱C械化、自動化操作，誤差極大降低，黑白料配比精確，發(fā)泡成型質(zhì)量高、效率高。區(qū)別于一般的機械發(fā)泡設(shè)備，我們改進添加內(nèi)置一個溫度智能控制裝置，可智能精確感應(yīng)溫度變化、智能啟動加熱裝置，實現(xiàn)自動加溫功能，并將反應(yīng)料維持在恒定的溫度，主要解決當外界環(huán)境溫度較低時，聚氨酯發(fā)泡困難、發(fā)泡質(zhì)量差等難題，與一般的機械發(fā)泡設(shè)備相比，大大提高了施工效率，同時保證聚氨酯的發(fā)泡質(zhì)量。

該溫度智能控制裝置主要包括溫度傳感器、信號處理器、單片機等組件，并且與加熱裝置相連，控制其加熱升溫。具體工作原理如下：當外界溫度較冷時，為了保證聚氨酯發(fā)泡反應(yīng)所需最佳溫度，感應(yīng)系統(tǒng)里面的溫度傳感器能夠立刻感應(yīng)到發(fā)泡機內(nèi)部原料的環(huán)境溫度變化，從而把信號傳輸?shù)叫盘柼幚砥?，最終由處理系統(tǒng)通過指令對相關(guān)部件進行控制，即對發(fā)泡料進行加熱升溫，提供充足的熱量，當加熱升溫達到合適的發(fā)泡溫度時，就會停止繼續(xù)加熱，轉(zhuǎn)為保溫狀態(tài)，維持溫度的恒定。研究測試發(fā)現(xiàn)，聚氨酯發(fā)泡質(zhì)量、發(fā)泡速度與外界溫度有較大的關(guān)系，尤其是當外界溫度過低時，發(fā)泡質(zhì)量差、反應(yīng)緩慢。在10 ℃以下的溫度下，發(fā)泡溫度過低時，泡液體系流動性差，發(fā)泡物會瞬間收縮凝結(jié)成塊，而且會出現(xiàn)固化時間長，反應(yīng)不徹底，導致空泡現(xiàn)象產(chǎn)生，發(fā)泡質(zhì)量極差。該溫度智能控制裝置可以解決當外界環(huán)境溫度較低時，聚氨酯發(fā)泡困難、發(fā)泡質(zhì)量差等難題，提高施工效率和發(fā)泡質(zhì)量。

2.4 聚氨酯墻體施工方法研究

聚氨酯外墻施工方法主要有組合式拼裝和現(xiàn)場噴涂兩種。組合式拼裝，即采用聚氨酯保溫復合板進行組合式拼裝施工，其復合板的生產(chǎn)、運輸、施工成本都較大。

研究采用聚氨酯現(xiàn)場噴涂法，即采用專用的噴涂設(shè)備，使A組分料和B組分料按一定比例從噴槍口噴出后瞬間均勻混合，之后迅速發(fā)泡，在外墻基層上形成無接縫的聚氨酯硬泡，具有以下優(yōu)點：{1}施工效率高，簡化了屋面整體的施工工藝，機械化施工，參與施工人員少，尤其適用于大面積噴涂，正常條件下，一套設(shè)備每天可以完成800 m2以上的施工，與傳統(tǒng)的組合式拼裝相比，施工時間大幅縮短。{2}粘貼性特強，直接噴涂于屋面，一體成型，能與木材、金屬、磚石、混凝土等各種材料牢固黏合。{3}重量輕、降負荷，40 mm厚的聚氨酯泡沫每平方米重量約2.4 kg，大大降低屋面負荷。{4}整體噴涂無縫隙，保溫效果好。

3 總結(jié)

本公司針對聚氨酯材料和外墻保溫工程結(jié)合為主要研究對象，以自有技術(shù)為基礎(chǔ)，著力研究提升聚氨酯綜合材料性能及規(guī)范外墻保溫施工操作的關(guān)鍵技術(shù)，解決聚氨酯材料性能較單一、發(fā)泡質(zhì)量差及施工技術(shù)不專業(yè)難題。研究的技術(shù)可廣泛應(yīng)用于建筑物外墻、冷庫、恒溫室、糧庫、食品儲藏、海鮮冷凍、蔬菜水果儲藏、家用電器節(jié)能等方面。促進了廣西聚氨酯綠色建筑材料的研發(fā)應(yīng)用及建筑產(chǎn)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進了我國建筑節(jié)能基本國策的落實，對企業(yè)的發(fā)展起到了重要的作用。

參 考 文 獻

[1]周帆，劉建麟，周騰飛.聚氨酯硬泡建筑涂料的相關(guān)技術(shù)研究[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2017（7）.

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