背景
建筑業(yè)用聚氨酯硬質(zhì)發(fā)泡是聚氨酯工業(yè)的一個(gè)重要分支，其特點(diǎn)是一材多用，同時(shí)具備保溫、防水等功能，硬質(zhì)發(fā)泡體如圖一所示。該類產(chǎn)品自上世紀(jì)60年代在歐洲建筑業(yè)應(yīng)用以來(lái)已有40年歷史，一些國(guó)家還通過(guò)立法把聚氨酯作為建筑業(yè)指定的保溫防水用材。近年來(lái)，隨著我國(guó)建筑節(jié)能市場(chǎng)的迅速發(fā)展，聚氨酯硬泡體保溫產(chǎn)品在建筑保溫防水領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，已成為主導(dǎo)市場(chǎng)的保溫節(jié)能產(chǎn)品之一。

聚氨酯化學(xué)組成
聚氨酯（即聚氨基甲酸酯，英文縮寫PU）是在高分子主鍵上含有許多重復(fù)的—NHCOO—基團(tuán)的高分子化合物。聚氨酯系列產(chǎn)品一般是由二元或多元有機(jī)異氰酸酯和多元醇在多種助劑的作用下，經(jīng)過(guò)聚合反應(yīng)得到的高分子化合物。
聚氨酯硬質(zhì)發(fā)泡保溫材料原材料，一般稱作由黑料和白料的反應(yīng)物組成。其中，黑料指粗MDI的俗稱，也叫聚合MDI，化學(xué)名稱是“多亞甲基苯基多異氰酸酯”，顏色一般是黑色，故稱黑料。白料為聚醚多元醇的俗稱，顏色為白色。
同時(shí)，為了提高聚氨酯的綜合性能，適應(yīng)在不同環(huán)境下的使用條件，一般還在白料中加入阻燃劑、催化劑、發(fā)泡劑等其他助劑，因而白料也稱組合料。
性能分析
聚氨酯硬泡打破了傳統(tǒng)建材功能單一、防水的不保溫、保溫的不防水、防水層一旦出現(xiàn)滲漏、保溫層隨即失去保溫功能的通病。與其它單功能保溫或防水材料相比，聚氨酯硬泡具有明顯的優(yōu)勢(shì)：
1.聚氨酯硬泡具有一材多用的功能，同時(shí)具備保溫、防水、隔音、吸振等諸多功能；
2.保溫性能卓越，導(dǎo)熱系數(shù)≤0.024 W/(m?K)，僅為EPS發(fā)泡聚苯板的一半；能形成連續(xù)的保溫層，保證了保溫材料與墻體的整體性并有效阻斷熱橋。
3.聚氨酯硬泡體連續(xù)致密的表皮和近于100%的高強(qiáng)度互聯(lián)壁閉孔，具有理想的不透水性。采用噴涂法施工達(dá)到防水保溫層連續(xù)無(wú)接縫，形成無(wú)縫屋蓋和整體外墻保溫殼體，防水抗?jié)B性能優(yōu)異；
4.超強(qiáng)的自粘性能（無(wú)需任何中間粘結(jié)材料）。在高壓作用下，霧態(tài)的聚氨酯分子直接滲透入混凝土或砂漿的毛細(xì)孔內(nèi)，堵住混凝土滲漏微孔的同時(shí)，形成強(qiáng)度很高的粘結(jié)層。與屋面及外墻粘結(jié)牢固，抗風(fēng)揭和抗負(fù)風(fēng)壓性能良好；

5.柔性漸變技術(shù)可有效阻止防水層開(kāi)裂；
6.機(jī)械化作業(yè)、自動(dòng)配料、質(zhì)量均一、施工快周期短；
7. 防火性能突出。聚氨酯添加阻燃劑后，是一種難燃自熄性的材料。離明火自熄，且燃燒時(shí)只炭化不滴淌，碳化層尺寸和外形基本不變，能有效隔斷空氣的進(jìn)入，阻止火勢(shì)的蔓延，防火安全性能好。
施工工藝
一般情況下，聚酯多元醇、聚醚多元醇、催化劑、阻燃劑和發(fā)泡劑按照一定比例進(jìn)行預(yù)混合，充分混合均勻的混合料在包裝桶內(nèi)進(jìn)行包裝。在施工過(guò)程中，組合料和黑料按照一定比例分別裝在不同的儲(chǔ)料罐中，通過(guò)壓力在混合頭混合，并迅速產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物被在壓力作用下迅速?gòu)膰姌寴尶趪姵觯纬捎操|(zhì)發(fā)泡體，見(jiàn)圖二、圖三、圖四所示。
聚氨酯硬泡發(fā)泡原理是：黑料與白料的反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，放出的熱量使發(fā)泡濟(jì)（例如F-11、141B）汽化而形成泡沫。反應(yīng)熱使發(fā)泡劑汽化，發(fā)泡體系體積膨脹。這種膨脹作用將導(dǎo)致泡沫體系的內(nèi)壓升高。聚氨酯在發(fā)泡過(guò)程中產(chǎn)生的壓力為0.5-0.1kg/cm2
在發(fā)泡成型過(guò)程中，原料溫度與環(huán)境溫度的高低及恒定與否直接影響聚氨酯硬質(zhì)發(fā)泡體的質(zhì)量，環(huán)境溫度以20-30℃為宜。原料溫度可控制在20-30℃范圍或稍高一些。溫度較低時(shí)，發(fā)泡反應(yīng)進(jìn)行緩慢，泡沫因化時(shí)間長(zhǎng)。溫度高，則發(fā)泡反應(yīng)進(jìn)行快，泡沫因化時(shí)間短。溫度過(guò)高或過(guò)低，都不易得到高質(zhì)量的產(chǎn)品。因而溫度是聚氨酯發(fā)泡噴涂施工中為重要的工藝參數(shù)。
聚氨酯發(fā)泡時(shí)，黑料和白料在發(fā)泡機(jī)混合室內(nèi)停留的時(shí)間是很短的，一般僅幾分之一至幾秒，混合效率是一個(gè)很重要的因素，黑料和白料混合均勻，泡沫的泡孔細(xì)膩、均勻、保溫效果好。為了確保混合效果，聚氨酯發(fā)泡時(shí)應(yīng)使用高壓發(fā)泡機(jī)。