聚氨酯泡沫塑料复合板的生产工艺及其在室内外装饰中的应用

王颖睿

（南京铁道职业技术学院，江苏省南京市 210031）

硬质聚氨酯泡沫塑料在建筑保温节能中应用广泛［1］。许多国家明确规定了房屋的能耗，在建筑节能领域中，硬质聚氨酯泡沫塑料的应用得到进一步发展［2-4］。在建筑保温行业，硬质聚氨酯泡沫塑料因具有优异的性能而获得重视。在我国，随着科技水平越来越高，建筑外墙保温材料向高强、轻质、安全、节能环保、装饰效果好等方向发展［5］。聚氨酯泡沫塑料保温装饰复合板是集建筑立面装饰效果、保温节能、防雨水渗透、隔音降噪、防火、抗冻融于一身的复合板材［6］。按照加工生产工艺中所使用的原材料的差异和配方的区别，聚氨酯泡沫塑料成品又可分为硬质、半硬质以及软质。聚氨酯泡沫塑料被大量应用于建筑工程中（如房屋的墙体结构、天花板结构和地板等），尤其在发达国家中被广泛使用，起到极佳的保暖效果，通常使用的均为硬质聚氨酯泡沫塑料［7］。本文对聚氨酯泡沫塑料复合板的生产工艺及其在室内外装饰工程中的应用进行了综述。

1 聚氨酯保温装饰板及其特点

保温装饰一体板是结合保温材料、装饰面板为一体的具有极佳的防火、防水以及环保性能的新型复合保温材料［8］。保温装饰一体板主要是通过将保温材料与装饰面板等一起加工压合，从而得到的复合面板，一般情况下用于加工的装饰面板包含石材质地、金属质地以及硅酸盐硅钙板等，而常用的保温材料则为聚氨酯保温板和岩棉板构成［9］。这类保温装饰一体板最大的优势在于，其是由保温材料和装饰面板共同加工制成，因而可以避免由于加工现场离散技术的差异从而导致保温效果难以稳定和达到标准。聚氨酯保温装饰复合塑料板的特点包括：与传统的保温薄抹灰系统相比，保温装饰复合塑料板质量稳定不变形，具备相应装饰面层，用于建筑施工作业便捷快速；与真石漆和弹性涂料等建筑外墙装饰面料涂层相比，使用寿命更长，更节能环保，具有极佳的保温效果；与石材装饰材料相比，辐射更小、颜色差异程度低、具有更高的性价比；与木质材料相比，防水、防火和保温性能更佳［10］。

2 聚氨酯泡沫塑料复合板的制备

2.1 实验室制备

刘访艺等［11］在实验室进行了硬质聚氨酯泡沫塑料的制备。按照配方称取泡沫稳定剂、多元醇、催化剂、助燃剂、物理发泡剂以及水，放入容器中搅拌均匀，配制成的混合物（记作C1料，即白料）；称取定量的多异氰酸酯PM400（记作C2料，即黑料）。而后通过后续的发泡工艺，当物料温度为28 ℃时，在C1料中迅速倒入C2料（C1料与C2料质量比为1.00∶1.65），搅拌5.5 s，倒入模具中进行发泡，并测定了硬质聚氨酯泡沫塑料的性能。结果表明，硬质聚氨酯泡沫塑料的氧指数为30.3%，密度为37.4 kg/m3，导热系数为21.6 mW/（m·K）；根据单体燃烧实验、氧指数以及可燃性能实验结果，可判断该聚氨酯泡沫塑料复合板基本满足GB 8624—2012中B1级阻燃标准的要求；复合板的拉拔强度、压缩强度等均满足国家标准中规定要求，复合板的拉拔强度偏低，但仍大于国家标准中0.1 MPa要求。聚氨酯发泡密度太高会增加成本，密度太低或者混合不均匀，产品的外观会出现缺陷以及物理性能无法达到要求。

2.2 工业化生产

聚氨酯保温装饰复合板的加工工艺通常采用板缝冷热节点处理技术，从而最大程度地降低复合板间的孔隙，保证复合板可以得到整合。在保温装饰复合板之间的连接部分，使用的补充材料为聚苯乙烯泡沫条，采用耐候胶密封，这样建筑物防水密封性更好。保温装饰复合板饰面具有良好的耐久性，且经济性较好，具备较强黏结力，属于优质保温材料。

2.2.1 手工操作生产

手工操作生产采用普通箱式软泡生产过程［12］，按配方将聚醚多元醇、水、发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂等放入混合桶中预混，搅拌1～3 min，然后，将称量好的异氰酸酯迅速倒入混合桶，高速搅拌20～30 s后，提起搅拌桶，使混合后的料液平稳地倒入衬有聚乙烯薄膜或涂有脱模剂的木质箱式模具中，放置浮动顶板，混合物进行发泡、上升成型。10～15 min后基本完成熟化，即可将木质箱体的四边侧板打开，取出制成的硬质聚氨酯泡沫塑料。自然熟化24 h后，即可进行切割加工。加工出的板材一般要将硬、软装饰面材进行黏贴处理。这种板材的加工特点是设备投资很小，但劳动强度大，属劳动密集型生产方式。

苏州宏久航空防热材料科技有限公司［13］公开了一种轻质耐高压聚氨酯泡沫塑料复合板及其制备方法，由上面板、下面板、上下面板间径向勾连的纤维束与填充的聚氨酯泡沫塑料构成，上面板外侧依次胶黏装饰层和耐磨层，下面板外侧固定防潮平衡底层，上面板与下面板由纤维整体编织而成复合板，该复合板作为整体复合板的承载结构，并在复合板空隙中高压注入聚氨酯泡沫塑料，具有极强的抗压强度，采用多层结构实现承载、隔热、隔音板材一体化，可用于汽车、高铁、船舶、飞机等对质量和强度有要求的领域。

陈雅君［14］公开了一种热塑性聚氨酯泡沫塑料的生产方法，将热熔胶粉末、组合聚醚多元醇和异氰酸酯在18～30 ℃条件下充分混合，然后注入发泡箱中进行发泡，拆箱，熟化。采用该方法生产的聚氨酯泡沫塑料中含有热熔胶粉末，当加热成型时热熔胶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稳定性和耐热性能；同时，热熔胶粉末作为聚氨酯泡沫塑料的有机填充物，可以提高聚氨酯泡沫塑料的力学性能。该方法生产工艺简单、易操作，适用于大规模的工业生产，产品主要应用于热成型聚氨酯泡沫塑料复合板材。

北京市射线应用研究中心公开了一种聚氨酯泡沫塑料复合板材生产方法［15］，由面板和复合芯板组成，两个面板包括单面带不干胶层的光平面阻尼板及按正方形或三角形规则排列设置的多孔阻尼板，复合芯板由开孔聚氨酯成型板与多孔阻尼板黏接成单面芯板，单面芯板与光平面阻尼面板在成型模具中经聚氨酯泡沫组合料进行发泡熟化黏合成多层结构复合体，经修边处理后得到聚氨酯泡沫塑料复合板材。该复合板材具有阻尼、降噪、隔热、隔声和吸声多功能为一体的综合性能，且制备方法简单，安装使用方便，利于推广应用。

2.2.2 间歇式生产

对于批量较小、规格尺寸变化很大的板材，适合采用间歇式生产方式来降低生产成本，以适应市场的需求。对于非柔性装饰面板材（如石膏板、石棉水泥板、珍珠岩板、木板和木质层压板、硬质塑料板等），实施连续化生产较为困难，更适宜间歇式的生产方式。这类间歇式生产方式因其方便、灵活、投资相对较少而受到中、小型生产企业的普遍欢迎［16-17］。

多层式板材的间歇式生产，就是用一台发泡机对多层式板材模具进行浇注发泡成型。可采用低压发泡机，也可采用高压发泡机进行浇注或灌注，这两种设备浇注效果相差不大。高压发泡机的设备投资要大一些。高压发泡机本身的浇注头可以做到无残料、无需清洗。但在板材生产工艺中很难实现无残料、无需清洗，因为板材浇注面积较大，仅靠浇注头的一股料液，无论怎样运动，很难将混合液在很短时间内浇注均匀。如果浇注不均匀，发泡效果会受影响。为了解决这一问题，一般采用一个喷洒头，将浇注头出来的一股料液，通过喷洒头较快、较均匀地喷洒到板材模具上面，从而导致喷洒头必然有残料，而且必须清洗［18-19］。

2.3 聚氨酯保温板装饰特点分析

从聚氨酯保温板的应用看，聚氨酯泡沫塑料复合板的综合效果十分优异，可以基本解决保温问题，并可达到建筑工程的设计需求。从建筑材料性价比的方面考虑，采用内置聚苯乙烯板的外墙模板保温体系造价为132 元/m2，采用聚氨酯泡沫塑料复合板造价为105 元/m2。因聚氨酯泡沫塑料复合板是在工厂生产，不受气候、季节等因素的影响，具有较高的生产劳动率。聚氨酯泡沫塑料复合板适应旧楼的改造和新建工程，具有安装工艺简单的特点，且施工中采用干作业，安装施工实现零污染［20-21］。

3 聚氨酯泡沫塑料复合板在室内外装饰中的应用

硬质聚氨酯泡沫塑料复合板主要用于房屋的绝热保温，冷库的冷藏冷冻设备，绝热板材料，旧楼改造和新建工程的内墙体、外墙体保温，管道保温，储罐的绝热，单组分泡沫填缝材料等。软质聚氨酯泡沫塑料的泡孔结构多为开孔型。一般具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能，主要用作家具垫材、交通工具座椅垫材以及各种软性层压复合垫材（如沙发和座椅、靠背垫，床垫和枕头）。

4 结语

以聚氨酯泡沫塑料复合板作为主要研究对象，在其制作工艺配方中适当地加入多种助剂，可改善和优化其各项性能。工程应用实践表明，聚氨酯泡沫塑料复合板可使造价降低，且不受气候、季节等因素的影响，具有较高的生产劳动率，适应旧楼的改造和新建工程，安装工艺简单，施工中采用干作业实现了零污染。软质聚氨酯泡沫塑料在室内装饰中主要用于家具的垫材、沙发座椅、靠背垫等。