聚氨酯的研究文档格式.docx
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充分体现了ZL无溶剂硬质聚氨酯泡沫塑料的“环境友好”性能，完全符合当今聚氨酯泡沫工业的发展方向。
再者，极低游离TDI的含量，本材料采用MDI替代TDI作为聚氨酯黑料，避免了TDI对施工人员的伤害。
最后，ZL无溶剂硬质聚氨酯泡沫塑料所用多元醇树脂完全采用自主开发的聚酯瓶（PET）回收技术，在变废为宝，消除“白色污染”的同时，对缓解石油、天然气危机具有重大意义。
我公司开发的这套技术废弃聚酯瓶的利用率按质量比可高达70%左右。
统计计算表明，按三步节能的要求，以北京地区为例聚氨酯保温层厚度达到2.5～3cm时，每平方消耗聚氨酯白料0.7kg左右，则每平方可回收利用聚酯瓶约25个（250ml/个）。
200万m2每年可回收利用聚酯瓶5000万个（按我公司北京保温市场200万m2计）。
折合成体积可消除白色污染约1.3万m3，若将这些聚酯瓶摊成1000mm×
1000mm×
1000mm的土堆，则有1.3万km，大约有两个长城长。
若这套技术应用更广泛些，其环保节能效果更可想而知。
3.2面层配套材料的绿色环保设计
ZL无溶剂硬质聚氨酯泡沫塑料外保温技术中面层配套材料有轻质找平层材料——ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料，防护层的ZL抗裂砂浆等。
其中聚苯颗粒轻质找平材料中也是大量利用“白色污染”聚苯乙烯泡沫塑料作为轻质骨料，若按体积计算，其再生资源利用率可高达80%，与之复合的无机材料——胶粉料中又大量利用国家政策鼓励利用的固体废弃物——粉煤灰，重量比可占60%以上。
这两项固体废弃物的再生利用，无论以体积与质量比，均最大程度地综合利用了对人类环境造成严重污染的固体废弃物。
减少一次环境污染的同时，又避免了二次环境污染，节约了二级能源的同时，又避免了一级能源的浪费。
同样，在抗裂防护层中，ZL抗裂砂浆中利用了大量电厂固体废弃物---硅灰，再生资源利用率也高达30%以上（重量比）。
ZL无溶剂硬质聚氨酯泡沫塑料外墙外保温体系中各个层面充分考虑了资源的综合利用，对推动建立良好的循环经济体系，可持续发展战略，开拓出一条新路。
在丰富外墙外保温节能技术体系的同时，更深层次、更广阔地拓宽了绿色、环保的新节能理念。
二、技术体系构造及工艺说明
ZL无溶剂硬质聚氨酯泡沫塑料外墙外保温技术是北京振利高新技术公司为适应节能50%深入普及和三步节能已提上部分建设行政主管部门议事日程的新形势而自主开发的、性价比优异的一种外墙外保温技术。
该技术采用现场聚氨酯硬泡喷涂进行主体保温，采取ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料找平和补充保温，充分利用了聚氨酯优异的保温和防水性能以及ZL胶粉聚苯颗粒外墙外保温体系的柔性抗裂性能，是技术先进、保温性能优良的外墙外保温体系。
（一）体系构造设计
1、根据饰面层作法的不同，本技术体系可分为ZL无溶剂硬质聚氨酯泡沫塑料外墙外保温涂料饰面体系及ZL无溶剂硬质聚氨酯泡沫塑料外墙外保温瓷砖饰面体系两种。
2、ZL无溶剂硬质聚氨酯泡沫塑料外墙外保温涂料饰面体系由聚氨酯防潮底漆层、
无溶剂聚氨酯硬泡、聚氨酯界面砂浆层、胶粉聚苯颗粒找平层、耐碱网布抗裂砂浆保
护层及涂料饰面层组成，其构造设计具体如图1。
ZL无溶剂硬质聚氨酯泡沫塑料外墙外保温瓷砖饰面体系由聚氨酯防潮底漆层、聚氨
酯硬泡喷涂保温层、聚氨酯界面层、胶粉聚苯颗粒找平层、锚固件、热镀锌钢丝网架增强抗裂防护层及瓷砖饰面层组成，其构造设计具体如图2。
（二）工艺说明
1.施工程序
基层处理
预制阴阳角聚氨酯块
吊垂线
粘贴聚氨酯预制块
找平到±
3mm
配聚氨酯防潮底漆
涂刷聚氨酯防潮底漆
喷涂无溶剂硬泡聚氨酯
配聚氨酯界面砂浆
4h后
涂刷聚氨酯界面砂浆
抹聚苯颗粒浆料找平
涂料饰面
面砖饰面
配抗裂砂浆
裁剪耐碱网布
抹首遍抗裂砂浆
抹抗裂砂浆压入耐碱网布
配柔性腻子
用塑料膨胀锚栓固定热镀锌钢丝网
刮柔性腻子
外墙涂料施工
抹第二遍抗裂砂浆
配面砖粘结砂浆
粘贴面砖
2.施工要点
2.1对不符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）和《砌体工程施工质量验收规范》（GB50203-2002）要求的基层墙体，应采用水泥砂浆进行抹灰找平，基层平整度修补后要求达到±
3mm。
。
满涂聚氨酯防潮底漆，用滚刷将聚氨酯防潮底漆均匀涂刷，无漏刷、透底现象。
2.2吊垂直厚度控制线。
在阳角、阴角或窗口处，安装预制的聚氨酯模块，并达到标筋厚度。
2.3对于墙面宽度≥2m处，需增加水平控制线，做厚度标筋，然后开启聚氨酯喷涂机将无溶剂聚氨酯硬泡均匀地喷涂于墙面之上，当厚度达到约10mm厚时，按30cm间距、梅花状分布插定厚度标杆，每m2密度宜控制在9-10枝。
然后继续喷涂无溶剂聚氨酯硬泡，至与标杆头齐平（隐约可见标杆头）。
施工喷涂可多遍完成，每次喷涂厚度宜控制在1cm之内。
不易喷涂之部位可留待用ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料处理。
2.4无溶剂聚氨酯硬泡保温层喷涂20min后用裁纸刀、手锯等工具开始清理、修整遮挡保护部位以及超过垂线控制厚度的突出部分。
无溶剂聚氨酯硬泡保温层喷涂4小时后可做界面砂浆处理，界面砂浆可用滚子均匀地涂于无溶剂聚氨酯硬泡保温层上。
2.5吊胶粉聚苯颗粒找平层垂直控制线，按设计厚度用胶粉聚苯颗粒作标准厚度贴饼、冲筋。
2.6胶粉聚苯颗粒找平施工
1）抹胶粉聚苯颗粒找平时，应分两遍施工，每遍间隔在24h以上。
2）抹头遍胶粉聚苯颗粒应压实，厚度不宜超过1cm。
3）第二遍操作时应达到冲筋厚度并用大杠搓平，用抹子局部修补平整；
30min后，用抹子再赶抹墙面，用托线尺检测后达到验收标准。
4）找平层固化干燥后（用手掌按不动表面为宜，一般为3-7d）后方可进行抗裂层施工。
2.7抗裂防护层及饰面层
2.7.1涂料饰面
抹抗裂砂浆，铺压耐碱网布。
耐碱网布按楼层间尺寸事先裁好，抹抗裂砂浆时，将3－4mm厚抗裂砂浆均匀地抹在保温层表面，立即将裁好的耐碱网布用铁抹子压入抗裂砂浆内。
相邻耐碱网布之间搭接宽度不应小于50mm，并不得使网格布皱褶、空鼓、翘边。
首层应铺贴双层网格布，第一层铺贴加强型网格布，加强型网格布应对接，然后进行第二层普通网格布的铺贴，两层网格布之间抗裂砂浆必须饱满。
在首层墙面阳角处设2m高的专用金属护角，护角应夹在两层网格布之间。
其余楼层阳角处两侧网格布双向绕角相互搭接，各侧搭接宽度不小于150mm。
门窗洞口四角应增加300mm×
400mm的附加网格布，铺贴方向45°
刮柔性腻子应在抗裂防护层固化干燥后施工，做到平整光洁。
2.7.2面砖饰面
2.7.2.1抗裂防护层
保温层固化干燥后，抹第一遍抗裂砂浆，厚度控制在2-3mm。
根据结构尺寸裁剪热镀锌钢丝网分段进行铺贴，热镀锌钢丝网的长度最长不应超过3m，为使边角施工质量得到保证，将边角处的热镀锌钢丝网施工前预先折成直角。
在裁剪网丝过程中不得将网形成死折。
在铺贴过程不应形成网兜，网张开后应顺方向依次平整铺贴，先用U型卡子卡住热镀锌钢丝网使其紧贴抗裂砂浆表面，然后按双向@500梅花状分布用塑料锚栓将热镀锌钢丝网锚固在基层墙体上。
阴阳角、窗口、女儿墙、沉降缝等钢丝网收头处应使热镀锌钢丝网固定在主体结构上。
热镀锌钢丝网铺贴完毕经检查合格后抹第二遍抗裂砂浆，并将热镀锌钢丝网包覆于抗裂砂浆之中，抗裂砂浆的总厚度宜控制在10mm±
2mm，抗裂砂浆面层应平整。
2.7.2.2贴面砖
（1）弹线
抗裂砂浆达到一定强度时应适当喷水养护，约7d后即可按图纸要求进行分格弹线，面砖缝不应小于5mm，并注意每六层楼按详图要求设一道20mm宽的面砖缝，同时进行面层贴标准点的工作，以控制面层出墙尺寸及墙面垂直、平整度。
（2）排砖
根据大样图及墙面尺寸进行横竖排砖，以保证面砖缝隙均匀，符合设计图纸要求。
大面和通天柱子、垛子处要排整砖，同一墙面的横竖方向上不得有一行（列）以上的非整砖，非整砖行（列）应排在次要位置上，如窗间墙或阴角等处。
排砖时要注意整体的一致性和对称性，如遇突出件应用整砖套割吻合，不得用非整砖拼凑镶贴。
（3）浸砖
对于吸水率大于1%的外墙面砖在镶贴前，应先将砖面清扫干净，并放入净水中浸泡2h以上，再取出将表面晾干或擦干。
泡砖前应套方排砖，特别对规格、尺寸、平整、颜色等方面进行选择。
吸水率小于1%的外墙面砖可直接干贴。
（4）铺贴面砖
先将基层喷水湿润，以不流淌为宜。
在每一分段或分块内最下一层砖下皮的位置线上隐好靠尺，以便托住第一皮面砖，然后自下而上镶贴面砖。
在面砖外皮上口拉水平通线作为镶贴的标准，横竖向均匀甩缝5mm，竖向缝隙挂双线，水平向挂单线但要在棱上跟线，在铺贴过程中及时吊垂直，防止出现垂直偏差。
水平距离超过3m时，层高超过3m时以及中间腰线均应用3m靠尺检查。
贴砖时，要在面砖背面抹上5-8mm厚的面砖粘结砂浆，然后将面砖贴在墙上，用灰铲柄轻轻敲打，使之附线再用开刀调整竖缝，并用小杠通过标准点调整平面垂直度。
使用中注意抗裂砂浆严禁加水。
常温施工24h后要喷水养护，喷水不宜过多，不得流淌。
口角砖交接处呈45º
2.7.2.3面砖勾缝
使用ZL瓷砖勾缝胶粉勾缝和擦缝。
勾缝时，先勾水平缝再勾竖缝，面砖缝要凹进面砖外表面2mm，面砖缝勾完后用布或棉丝擦洗干净，勾缝后要适当浇水养护。
勾缝完毕时应对大面积外墙面进行检查和清洗，保证整体工程的清洁美观。
三、试验研究分析
（一）材料试验研究
1.硬泡聚氨酯用聚酯多元醇树脂的研究
用于硬泡聚氨酯的多元醇树脂有两类：
聚醚多元醇和聚酯多元醇。
以聚酯多元醇为基础的聚氨酯材料，通常都具有耐热性、阻燃性、力学机械性能好、耐油、抗磨性能优越等特点。
因此被广泛应用于聚氨酯硬质泡沫塑料。
聚酯多元醇一般是使用二元酸和二元醇化合物为基础原料经缩聚反应制备的线形聚合物。
近年来，为了减少环境污染、充分利用废弃有机材料，国外对使用废旧聚酯制造聚酯多元醇产生了浓厚的兴趣。
1．1理论依据
醇解反应是将聚酯与小分子醇混合加热，在加入催化剂的情况下，聚酯被降解，然后再与小分子醇进行酯交换反应。
o
醇解
1．2研究内容
为得到理想的产物，需要考虑多个醇解反应的影响因素。
比如小分子多元醇的种类、用量、配比，催化剂的种类及用量，反应温度的选择，以及反应工艺的控制等等。
以下我们从小分子多元醇、催化剂和反应温度这三个条件详细论述。
1．2．1小分子多元醇
研究发现，醇解剂的用量对产物性能影响很大。
同一配方采用不同用量的醇解剂，产物的外观区别明显，如表一。
醇解剂比例对产物的影响表一
醇解剂比例
1
2
3
4
5
色泽
深黑
绿色
浅绿
相容性
分层
均匀
醇解剂官能度对产物的影响。
高官能度的醇解剂虽然可以提高产物的官能度，但是产物的粘度随着高官能度醇解剂用量的增加而增加。
结果见表二。
多元醇用量对体系粘度的影响表二
二元醇／多元醇（质量比）
2∶1
3∶1
4∶1
5∶1
粘度（mPa·
s）
＞2000
2000
1500
1100
为得到官能度、粘度适中的产物，我们选用了几种多官能度物质，根据醇解剂与聚酯碎片的用量比在二比一到三比一的范围内，进行了大量的实验。
最终选定了合适的多官能度醇解剂。
所得产品的性能见表三。
产品基本参数表三
酸值
羟值
官能度
醇解产物
＜2.0
600-700
2－3
＜2000
1．2．2催化剂
不同的催化剂除了对反应进程有影响外，还与反应工艺有一定的联系。
我们选用了一种催化剂，在变化催化剂用量的同时考察反应时间对醇解反应的影响。
醇解反应的终点通过测量醇解产物在有机溶剂中溶解程度的方法来决定：
在醇解反应后期每隔半小时取一次样，并将样品冷却至室温，加入等体积比的200号汽油和二甲苯混合溶液溶解，若溶液没有悬浮物质，就可以认为醇解反应到达终点。
见表四。
催化剂用量对体系的影响表四
催化剂用量（%）
反应时间（h）
反应终点温度（℃）
产率（％）
0.05
6
200
80
0.10
210
94
0.20
220
0.30
1．2．3反应条件
将1mol的PET与2mol小分子醇混合以及适量催化剂，分别在不同温度下反应。
研究温度对醇解反应的影响。
结果表明，温度每升高10度，反应时间就会缩短1-2小时。
由于在反应初期体系中存在大量的二元醇，温度过高会使部分二元醇馏出，因此反应初始阶段的温度应稍低于小分子醇的沸点。
在确定醇解剂的种类、用量以及催化剂的用量和反应时间后，反应的重复性关系到产品质量的稳定。
为了验证在确定条件下，实验结果是否具有重现性，我们做了多次的重复实验。
实验结果如下图所示。
根据酸值和羟值计算出的平均分子量大概在160-240之间变动。
从图表来看，醇解产物的分子量都小于400g/mol，分子量符合需要，说明醇解反应进行的很完全。
其次，尽管分子量大小有所浮动，但也在许可范围之内。
1．3结论
采用废旧聚酯与小分子醇的混合物进行醇解反应，催化剂用量0.1%，反应时间6小时，可以得到醇解反应完全的产物，产物质量基本保持稳定。
产品性能见表五。
产品性能表五
性能
外观
粘度（25℃）
发泡情况
指标
透明、澄清、无杂质
300－1000
（mPa·
500－1300
mKOH/g
＜3mgKOH/g
泡孔均匀细密、无收缩、无粉化、无脆性
用聚酯废料来合成聚酯多元醇，工艺和设备要求简单，操作方便，为解决“白色污染”、合理利用废旧聚酯资源提供了一种切实可行的方法。
2、无溶剂聚氨酯硬泡材料的研究
2.1导热系数分析
作为保温隔热材料的硬质聚氨酯泡沫，导热系数是其一项重要指标，获得较低的导热系数、保持导热系数的稳定是聚氨酯硬泡材料研究中很重要的工作。
实验表明，影响聚氨酯导热系数的因素很多，现就无溶剂聚氨酯硬泡的导热系数作具体研究。
2.1.1理论准备
研究表明,硬泡聚氨酯的导热系数由几个因素构成。
λF=λG+λS+λR+λC
其中：
λF——硬泡的导热系数
λG——气相的导热系数
λS——固相的导热系数
λR——辐射导热系数
λC——对流导热系数
研究表明，硬泡泡孔孔径很小，泡孔内气体对流传热可以忽略不计。
通过泡沫的热传递，主要是传导传热，辐射传热较小。
硬泡的导热系数大小，主要取决于泡孔内气体的导热系数值。
气体导热系数愈低，泡沫的导热系数值也愈低。
2.1.2泡孔内气体成分的影响
泡孔内的气体成分对硬质泡沫的导热系数影响很明显，同一配方中采用不同的发泡剂，其导热系数测试值的差别很大，如表1。
不同气体对导热系数的影响表1
气体成分
导热系数W/（m·
k）
CO2
0.030
HCFC—141b
0.018
CO2、HCFC—141b
0.021
由上表可见，当发泡剂采用CO2时，硬泡的导热系数较高，合理调配CO2与HCPC-141b，可适当调节导热系数大小。
2.1.3陈化时间的影响
聚氨酯在发泡过程中，随着物料粘度的增加，泡孔结构会不断加强，直至泡孔完全封闭形成闭孔。
无溶剂聚氨酯硬泡甲料与乙料混合后，一般乳白时间2-5秒，不粘时间10-20秒，10-15分钟开始硬化。
对不同陈化时间的试块进行导热系数的检测,其结果如表2。
陈化时间对导热系数的影响表2
配方编号
密度（Kg/m3）
陈化时间（h）
导热系数（W/m·
PU-012
40.5
0.0225
8
0.0228
24
0.0230
156
0.0231
由表2可见，无溶剂聚氨酯硬泡在成型初期，其导热系数偏低，放置24小时后,随着陈化时间的延长，泡孔结构逐渐稳定下来，其导热系数也趋于稳定。
其原因是由于在成型初期，泡孔内发泡剂气体压力偏高、含量较大所致，随着陈化时间的延长，由于气体的扩散作用使得聚氨酯发泡后的泡孔结构有一个逐步趋于稳定的趋势。
2.1.4密度的影响
硬质聚氨酯泡沫的导热系数与密度关系密切，随着密度变化而变化。
一般情况下，其导热系数与密度成正比变化关系，如表3所示：
密度对导热系数的影响表3
试样编号
（1）
31.0
48
0.0223
（2）
36.5
0.0182
（3）
45.2
0.0212
（4）
50.3
0.0238
（5）
54.9
0.0234
由表3可见，当密度值为35kg/m3时，硬质聚氨酯泡沫的导热系数较低。
硬质聚氨酯泡沫比较理想的密度范围为了35—65kg/m3，此时导热系数均可维持在0.18—0.25W/（m·
k）范围。
当密度较小时，如小于30kg/m3，导热系数反而增大，这主要是因为泡沫塑料密度过低时开孔结构比例增大，从而导致导热系数增大。
2.2闭孔率对聚氨酯性能的影响
聚氨酯泡沫塑料是由无数连续的小泡孔组成。
而泡孔是气相分散于聚合物中形成的无数细小多面体，一般由泡孔壁与腔穴组成，腔穴之间可以是互相联通的即为开孔结构，如果是互不联通的则是闭孔结构。
泡沫塑料的泡孔结构对制品性能有直接影响。
聚氨酯泡沫塑料的许多物理性能都取决于它的泡孔结构。
若是软泡，则需要开孔结构以赋予制品良好的回弹性；
对硬质泡沫来说，泡孔以闭孔结构为宜，且闭孔率越高，制品吸水率越低，气密性越好，保温性能越优异。
表4为不同闭孔结构对聚酯硬泡导热系数及尺寸稳定、吸水率的影响。
不同闭孔结构对聚酯硬泡导热系数及尺寸稳定、吸水率的影响表4
闭孔率
导热系数
尺寸稳定性
吸水率
78.3%
0.033
1.35%
4.23%
90.4%
0.024
0.68%
2.94%
2.3尺寸稳定性分析
硬质聚氨酯泡沫尺寸稳定性是指材料在特定环境（受热或受冻）放置一定时间后，互相垂直的三维方向上产生不可逆尺寸变化，这种变化的大小与硬质聚氨酯泡沫的原料种类、结构、密度、成型条件等因素有关。
在湿度为45%～55%、温度为23±
2℃的条件下，通过对不同聚氨酯甲料配方A、B、C、D自由发泡成型的试样作尺寸稳定性检测，其结果表5。
不同配方下聚氨酯尺寸稳定性的实验结果单位：
MPa表5
长度方向变化率%
宽度方向变化率%
高度方向变化率%
2h
48h
7d
60d
A
-0.7
-1.2
-2.7
-3.2
-1.1
-1.9
-4.0
-4.8
-0.3
-0.4
B
0.3
0.4
1.6
-0.2
0.5
0.6
2.0
C
0.1
0.7
4.3
0.8
2.2
3.1
D
0.0
-0.1
E
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