聚氨酯泡沫塑料復合板的生產工藝及其在室內外裝飾中的應用

王穎睿

（南京鐵道職業(yè)技術學院，江蘇省南京市 210031）

硬質聚氨酯泡沫塑料在建筑保溫節(jié)能中應用廣泛［1］。許多國家明確規(guī)定了房屋的能耗，在建筑節(jié)能領域中，硬質聚氨酯泡沫塑料的應用得到進一步發(fā)展［2-4］。在建筑保溫行業(yè)，硬質聚氨酯泡沫塑料因具有優(yōu)異的性能而獲得重視。在我國，隨著科技水平越來越高，建筑外墻保溫材料向高強、輕質、安全、節(jié)能環(huán)保、裝飾效果好等方向發(fā)展［5］。聚氨酯泡沫塑料保溫裝飾復合板是集建筑立面裝飾效果、保溫節(jié)能、防雨水滲透、隔音降噪、防火、抗凍融于一身的復合板材［6］。按照加工生產工藝中所使用的原材料的差異和配方的區(qū)別，聚氨酯泡沫塑料成品又可分為硬質、半硬質以及軟質。聚氨酯泡沫塑料被大量應用于建筑工程中（如房屋的墻體結構、天花板結構和地板等），尤其在發(fā)達國家中被廣泛使用，起到極佳的保暖效果，通常使用的均為硬質聚氨酯泡沫塑料［7］。本文對聚氨酯泡沫塑料復合板的生產工藝及其在室內外裝飾工程中的應用進行了綜述。

1 聚氨酯保溫裝飾板及其特點

保溫裝飾一體板是結合保溫材料、裝飾面板為一體的具有極佳的防火、防水以及環(huán)保性能的新型復合保溫材料［8］。保溫裝飾一體板主要是通過將保溫材料與裝飾面板等一起加工壓合，從而得到的復合面板，一般情況下用于加工的裝飾面板包含石材質地、金屬質地以及硅酸鹽硅鈣板等，而常用的保溫材料則為聚氨酯保溫板和巖棉板構成［9］。這類保溫裝飾一體板最大的優(yōu)勢在于，其是由保溫材料和裝飾面板共同加工制成，因而可以避免由于加工現(xiàn)場離散技術的差異從而導致保溫效果難以穩(wěn)定和達到標準。聚氨酯保溫裝飾復合塑料板的特點包括：與傳統(tǒng)的保溫薄抹灰系統(tǒng)相比，保溫裝飾復合塑料板質量穩(wěn)定不變形，具備相應裝飾面層，用于建筑施工作業(yè)便捷快速；與真石漆和彈性涂料等建筑外墻裝飾面料涂層相比，使用壽命更長，更節(jié)能環(huán)保，具有極佳的保溫效果；與石材裝飾材料相比，輻射更小、顏色差異程度低、具有更高的性價比；與木質材料相比，防水、防火和保溫性能更佳［10］。

2 聚氨酯泡沫塑料復合板的制備

2.1 實驗室制備

劉訪藝等［11］在實驗室進行了硬質聚氨酯泡沫塑料的制備。按照配方稱取泡沫穩(wěn)定劑、多元醇、催化劑、助燃劑、物理發(fā)泡劑以及水，放入容器中攪拌均勻，配制成的混合物（記作C1料，即白料）；稱取定量的多異氰酸酯PM400（記作C2料，即黑料）。而后通過后續(xù)的發(fā)泡工藝，當物料溫度為28 ℃時，在C1料中迅速倒入C2料（C1料與C2料質量比為1.00∶1.65），攪拌5.5 s，倒入模具中進行發(fā)泡，并測定了硬質聚氨酯泡沫塑料的性能。結果表明，硬質聚氨酯泡沫塑料的氧指數(shù)為30.3%，密度為37.4 kg/m3，導熱系數(shù)為21.6 mW/（m·K）；根據(jù)單體燃燒實驗、氧指數(shù)以及可燃性能實驗結果，可判斷該聚氨酯泡沫塑料復合板基本滿足GB 8624—2012中B1級阻燃標準的要求；復合板的拉拔強度、壓縮強度等均滿足國家標準中規(guī)定要求，復合板的拉拔強度偏低，但仍大于國家標準中0.1 MPa要求。聚氨酯發(fā)泡密度太高會增加成本，密度太低或者混合不均勻，產品的外觀會出現(xiàn)缺陷以及物理性能無法達到要求。

2.2 工業(yè)化生產

聚氨酯保溫裝飾復合板的加工工藝通常采用板縫冷熱節(jié)點處理技術，從而最大程度地降低復合板間的孔隙，保證復合板可以得到整合。在保溫裝飾復合板之間的連接部分，使用的補充材料為聚苯乙烯泡沫條，采用耐候膠密封，這樣建筑物防水密封性更好。保溫裝飾復合板飾面具有良好的耐久性，且經濟性較好，具備較強黏結力，屬于優(yōu)質保溫材料。

2.2.1 手工操作生產

手工操作生產采用普通箱式軟泡生產過程［12］，按配方將聚醚多元醇、水、發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑等放入混合桶中預混，攪拌1～3 min，然后，將稱量好的異氰酸酯迅速倒入混合桶，高速攪拌20～30 s后，提起攪拌桶，使混合后的料液平穩(wěn)地倒入襯有聚乙烯薄膜或涂有脫模劑的木質箱式模具中，放置浮動頂板，混合物進行發(fā)泡、上升成型。10～15 min后基本完成熟化，即可將木質箱體的四邊側板打開，取出制成的硬質聚氨酯泡沫塑料。自然熟化24 h后，即可進行切割加工。加工出的板材一般要將硬、軟裝飾面材進行黏貼處理。這種板材的加工特點是設備投資很小，但勞動強度大，屬勞動密集型生產方式。

蘇州宏久航空防熱材料科技有限公司［13］公開了一種輕質耐高壓聚氨酯泡沫塑料復合板及其制備方法，由上面板、下面板、上下面板間徑向勾連的纖維束與填充的聚氨酯泡沫塑料構成，上面板外側依次膠黏裝飾層和耐磨層，下面板外側固定防潮平衡底層，上面板與下面板由纖維整體編織而成復合板，該復合板作為整體復合板的承載結構，并在復合板空隙中高壓注入聚氨酯泡沫塑料，具有極強的抗壓強度，采用多層結構實現(xiàn)承載、隔熱、隔音板材一體化，可用于汽車、高鐵、船舶、飛機等對質量和強度有要求的領域。

陳雅君［14］公開了一種熱塑性聚氨酯泡沫塑料的生產方法，將熱熔膠粉末、組合聚醚多元醇和異氰酸酯在18～30 ℃條件下充分混合，然后注入發(fā)泡箱中進行發(fā)泡，拆箱，熟化。采用該方法生產的聚氨酯泡沫塑料中含有熱熔膠粉末，當加熱成型時熱熔膠粉末熔融并具有一定的黏接性，可以提高成型聚氨酯泡沫塑料的尺寸穩(wěn)定性和耐熱性能；同時，熱熔膠粉末作為聚氨酯泡沫塑料的有機填充物，可以提高聚氨酯泡沫塑料的力學性能。該方法生產工藝簡單、易操作，適用于大規(guī)模的工業(yè)生產，產品主要應用于熱成型聚氨酯泡沫塑料復合板材。

北京市射線應用研究中心公開了一種聚氨酯泡沫塑料復合板材生產方法［15］，由面板和復合芯板組成，兩個面板包括單面帶不干膠層的光平面阻尼板及按正方形或三角形規(guī)則排列設置的多孔阻尼板，復合芯板由開孔聚氨酯成型板與多孔阻尼板黏接成單面芯板，單面芯板與光平面阻尼面板在成型模具中經聚氨酯泡沫組合料進行發(fā)泡熟化黏合成多層結構復合體，經修邊處理后得到聚氨酯泡沫塑料復合板材。該復合板材具有阻尼、降噪、隔熱、隔聲和吸聲多功能為一體的綜合性能，且制備方法簡單，安裝使用方便，利于推廣應用。

2.2.2 間歇式生產

對于批量較小、規(guī)格尺寸變化很大的板材，適合采用間歇式生產方式來降低生產成本，以適應市場的需求。對于非柔性裝飾面板材（如石膏板、石棉水泥板、珍珠巖板、木板和木質層壓板、硬質塑料板等），實施連續(xù)化生產較為困難，更適宜間歇式的生產方式。這類間歇式生產方式因其方便、靈活、投資相對較少而受到中、小型生產企業(yè)的普遍歡迎［16-17］。

多層式板材的間歇式生產，就是用一臺發(fā)泡機對多層式板材模具進行澆注發(fā)泡成型?？刹捎玫蛪喊l(fā)泡機，也可采用高壓發(fā)泡機進行澆注或灌注，這兩種設備澆注效果相差不大。高壓發(fā)泡機的設備投資要大一些。高壓發(fā)泡機本身的澆注頭可以做到無殘料、無需清洗。但在板材生產工藝中很難實現(xiàn)無殘料、無需清洗，因為板材澆注面積較大，僅靠澆注頭的一股料液，無論怎樣運動，很難將混合液在很短時間內澆注均勻。如果澆注不均勻，發(fā)泡效果會受影響。為了解決這一問題，一般采用一個噴灑頭，將澆注頭出來的一股料液，通過噴灑頭較快、較均勻地噴灑到板材模具上面，從而導致噴灑頭必然有殘料，而且必須清洗［18-19］。

2.3 聚氨酯保溫板裝飾特點分析

從聚氨酯保溫板的應用看，聚氨酯泡沫塑料復合板的綜合效果十分優(yōu)異，可以基本解決保溫問題，并可達到建筑工程的設計需求。從建筑材料性價比的方面考慮，采用內置聚苯乙烯板的外墻模板保溫體系造價為132 元/m2，采用聚氨酯泡沫塑料復合板造價為105 元/m2。因聚氨酯泡沫塑料復合板是在工廠生產，不受氣候、季節(jié)等因素的影響，具有較高的生產勞動率。聚氨酯泡沫塑料復合板適應舊樓的改造和新建工程，具有安裝工藝簡單的特點，且施工中采用干作業(yè)，安裝施工實現(xiàn)零污染［20-21］。

3 聚氨酯泡沫塑料復合板在室內外裝飾中的應用

硬質聚氨酯泡沫塑料復合板主要用于房屋的絕熱保溫，冷庫的冷藏冷凍設備，絕熱板材料，舊樓改造和新建工程的內墻體、外墻體保溫，管道保溫，儲罐的絕熱，單組分泡沫填縫材料等。軟質聚氨酯泡沫塑料的泡孔結構多為開孔型。一般具有密度低、彈性回復好、吸音、透氣、保溫等性能，主要用作家具墊材、交通工具座椅墊材以及各種軟性層壓復合墊材（如沙發(fā)和座椅、靠背墊，床墊和枕頭）。

4 結語

以聚氨酯泡沫塑料復合板作為主要研究對象，在其制作工藝配方中適當?shù)丶尤攵喾N助劑，可改善和優(yōu)化其各項性能。工程應用實踐表明，聚氨酯泡沫塑料復合板可使造價降低，且不受氣候、季節(jié)等因素的影響，具有較高的生產勞動率，適應舊樓的改造和新建工程，安裝工藝簡單，施工中采用干作業(yè)實現(xiàn)了零污染。軟質聚氨酯泡沫塑料在室內裝飾中主要用于家具的墊材、沙發(fā)座椅、靠背墊等。