应用于建筑工业的硬质聚氨酯泡沫塑料(上)

聚氨酯泡沫塑料从不同用途和软硬程度可分为软质泡沫塑料、硬质泡沫塑料、半硬质泡沫塑料等,在建筑上应用最广泛的主要是硬质聚氨酯泡沫塑料。硬质聚氨酯泡沫塑料包括硬质聚氨酯泡沫(PUR)和聚异氰脲酸酯泡沫(PIR)。在过去的几十年中,用于建筑上硬质聚氨酯泡沫量在全世界快速稳步增长。依据IAL报告提供的数据,2001年全球聚氨酯消耗量为987.6万t,其中硬质聚氨酯泡沫塑料为227.1万t,占23%;在硬质聚氨酯泡沫塑料中,用于建筑行业168万t,约占74%。2002年,全世界共生产聚氨酯产品1016.4万t,有18%被用于建筑工业(见图1略)。预计到2010年全世界聚氨酯产量中约24%将被用于建筑工业。硬质聚氨酯泡沫塑料的应用量仅次于软质聚氨酯泡沫塑料量,成为聚氨酯市场的一个重要的组成部分,据有关资料报道,今后4-5年内全球硬质聚氨酯泡沫塑料在非制冷行业上应用估计每年增长5%-7%。

 

    我国2002年各类聚氨酯制品产量总计为135万t左右,硬质聚氨酯泡沫塑料消耗量大约为26万t(按IAL报告估计30万t),用于建筑和工程保温估计占30%,也就是不超过10万t硬质聚氨酯泡沫塑料,占整个中国聚氨酯产品市场的7%。而国外发达国家如美国硬质聚氨酯泡沫塑料在建筑工业上的应用占55%,制冷设备占17.6%,工业绝热设备占9.6%,包装和运输业分别占7.6%和5.2%,因此国内建筑领域市场还有待进一步开发。

    在建筑领域,设计建筑时必须考虑绝热保温、提高能源效率和降低能耗等问题。硬质聚氨酯泡沫塑料不仅具有质轻、比强度大、隔热、隔音、隔潮、耐腐蚀和防渗漏等性能,同时还具有良好的粘接性和加工性能,可现场施工,又可预制成构件组装,满足建筑物轻量化、降低造价节能等要求。因此,硬质聚氨酯泡沫塑料可作为墙体、屋面和地板等结构的建筑材料,广泛应用于工业及民用建筑、商业建筑和冷库等。

    1硬质聚氨酯泡沫塑料的特性

    一般的建材密度高且绝热性能差,如膨胀珍珠岩混凝土密度约1g/cm3,导热系数约0.33W/(m.K);岩棉保温材料密度0.06-0.15g/cm3,导热系数约0.044W/(m・K);石棉水泥珍珠岩板密度为0.4g/cm3,导热系数约0.1W/(m・K)。

    硬质聚氨酯泡沫塑料突出优点之一是导热系数低,为0.019-0.030W/(m・K),低于发泡聚苯乙烯(EPS)的导热系数0.04-0.05W/(m・K)。因此在相同条件下,50mm厚的硬质聚氨酯泡沫塑料的保温效果相当于80mm厚的EPS、90mm厚的矿棉、100mm厚的软木、130mm厚纤维板、280mm厚的木板或760mm厚的混凝土。

    硬质聚氨酯泡沫塑料突出优点之二是体积密度小。目前用于保温的大多数硬质聚氨酯泡沫塑料的体积密度约为35-40kg/m3,抗压强度>0.2MPa。该材料质量轻,但仍能承受一定的机械荷载且硬度很高,因此在坚固抗压结构建筑中是一种比较理想的材料。该材料具有类似木材特性,可锯、易切割,可针对各种要求完成定制保温层的铺设。硬质聚氨酯泡沫塑料是建筑物的屋顶、天花板、墙板、地板等部位保温节能的理想材料。窗架、窗扇、窗框、门框等构件则可用密度较高的聚氨酯硬质泡沫结构制作。

    据资料报道,对一幢采用硬质聚氨酯泡沫塑料板块进行屋面保温的独立建筑进行能量守恒模型计算,结果证明,使用1m3、导热系数0.025W/(m・K)的硬质聚氨酯泡沫塑料,可在50年内节省6.55万kWh的能量。在德国Viernheim的一栋房屋中,采用Puren Schaumstoff公司的硬质聚氨酯泡沫塑料解决了保温问题。建筑的墙体采用30cm厚、导热系数为0.03W/(m・K)硬质聚氨酯泡沫塑料作保温层,最终墙体的传热系数降到0.10W/(m2・K)。如果这些墙体采用EPS作保温层,那就需要再增加10cm的厚度。由于采用了较薄的保温层,相对于房屋的居住面积增大了6.3m2以上。

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