硬质聚氨酯泡沫塑料工程应用

硬质PU泡沫塑料的力学性能和耐热性优于软质料，可用作结构件，所以设计适当的配方和成型工艺可制作工程塑料制品。其品种很多，现举例介绍几个常见品种。

1.保温管

用PU泡沫塑料制作的保温材料的制品有管道外套泡沫保温瓦、喷涂保温层及保温夹层（如城市集中供热管的保温层，即在HDPE外套管和钢质内层管之间用浇注硬质PU泡沫塑料作保温夹层）等。其中，供热管已广泛用于城市集中供热系统，一般都直埋地下，具有隔热性好、不吸潮、使用寿命长和维修方便等优点。其连续使用温度为100℃，短期使用温度为130℃，最大直径可达900mm以上，热导率为0.021～0.023W/（m·K）（硬PU）和0.037W/（m·K）（软PU），两者均优于PS和PF泡沫料。目前，我国建筑行业标准为CJ/T 114—2000《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料、预制直埋保温管》及石油行业标准为SY/T 0415—1996《埋地钢质管道硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层技术标准》。这种管道外表面温度高，故不结露、不结霜，可大量减少热损失，既可作保温热力管也可作冷库绝热管。

2.屋面保温防水层

国内外利用喷涂等工艺已把硬PU泡沫料大量用作屋面保温防水层，其强度高，密度可达45～55kg/m³，压缩强度为0.25MPa弯曲强度>0.35MPa。其粘合力强，使用寿命长，防水寿命可达10～15年。施工简便，价格比PS泡沫料稍高，但施工周期短，屋面结构简化，保温防水效果好。

3.地面铺装

聚氨酯泡沫料已广泛用于各种运动场地、仪表超净室、公园和娱乐场地、图书馆、医疗手术室、X射线室、船用甲板等各种场合作跑道、塑胶地坪和地板等铺设材料，具有弹性好、耐磨、防滑、吸振、耐油、耐弱酸、附着力强、伸长性好、耐候、耐低温、耐湿热、抗老化、美观鲜艳、地面清洁、保养简单、无接缝、安全耐用、使用寿命长等优点，且可与各种材料配制各种性能的跑道，如PU/EPDM混合型塑胶跑道、复合型跑道、透气型跑道（地坪）、环保型跑道等。聚氨酯塑胶跑道技术指标见表14-25。

表14-25 聚氨酯塑胶跑道技术指标

PU地板以混凝土为基层，铺设聚酯型PU泡沫塑料后经发泡固化可制成PU地板，具有耐磨、防滑、吸声、缓冲、耐化学药品和耐水等性能，其外观光泽、鲜艳，有弹性和韧性，使用寿命长，地面清洁保养容易。聚氨酯塑胶地板技术指标见表14-26。

表14-26 聚氨酯塑胶地板技术指标

4.微型汽车顶内装饰件(www.xing528.com)

用聚醚多元醇（官能度大于5）、粗MDI及助剂配制成的配料与玻璃纤维布（预先铺置在模具内）模塑成型可加工微型汽车车顶的内饰板（如长为250cm、宽为110cm、厚为0.6～0.7cm的穹形板，用料量为4kg）。它具有硬度高、隔热、阻燃、美观、成本低、制造方便等优点。其密度>230kg/m³，面布剥离强度≥0.40N/cm，拉伸强度≥2.5MPa，冲击强度>0.30J/cm²，硬度>80H_A热导率≤0.05W/（m·K），弯曲强度>2.5MPa，阻燃性符合GB8410—2006标准。

其成型工艺是先将面布贴平铺设于下模型面，然后再铺玻璃纤维布，配方料经2000r/min搅拌混合后，手工浇注于下模中（浇注时间约20s），合上模（事先涂脱模剂），发泡固化8～10min，脱模后熟化处理20～30℃×24h。模具应设置加热装置，模温为40～60℃。

5.真空隔热用PU泡沫塑料

用高羟值和适量低羟值聚醚多元醇配制的复合聚醚多元醇与开孔剂、稳定剂等助剂组成的配方料，用手工或高压发泡机浇注成开孔型微孔硬PU板材，然后装在镀铝的聚酯/聚乙烯薄膜袋内，抽真空，排出泡沫体内气体封装后即可制成真空隔热板（PU-VIP）。由于板内无空气，所以隔热性优于一般硬泡PU料，其热导率仅为普通硬泡料的1/2，如PU-VIP内压为0.5Pa时，热导率只有0.007W/（m·K）。

其成型工艺条件：搅拌速度为1500r/min，搅拌时间为8～10s，用不锈钢模具（浮动顶盖），模温为40℃，发泡时间为5min，脱模后熟化70℃×24h。

这种材料可代替浇注PU硬泡料作冰箱隔热层，其隔热性和环保性优良，且可节能。如用PU-VIP代替35%的浇注PU硬泡料组成冰箱的复合隔热层可使冰箱能耗降低25%。

6.防盗门夹层用硬质PU泡沫塑料

采用低收缩（-30℃×48h条件下，收缩率为3%）、耐低温（-10～-20℃）的聚醚多元醇配方料，可作防盗门夹层料，其质轻，自由发泡密度为21～23kg/cm³，比强度高，泡沫压缩强度≥0.1MPa，与金属门体粘结力强，尺寸稳定性好。经180℃～230℃×30min试验，尺寸变化率<3%。隔热性好，且具有良好的工艺性。物料填充性好，可填充到门体壳内各个角落。可耐较高的烤漆温度，也可适应北方地区使用。目前用高压或低压发泡机注射成型方法已大量用于防盗门生产中。

7.热塑性硬质PU泡沫塑料

用特种多元醇与异氰酸酯和助剂配制成的热塑性PU泡沫料，可用发泡机制作成块状硬质发泡预制件，加工成板和片材，且在加热状态下呈热塑性，可供热压成型加工制品，如汽车顶内饰板等。其密度为37.0～40.2kg/m³，压缩强度为168～175MPa，尺寸稳定性良好，车顶内饰板经568h的高温、低温和湿热交变试验后，下垂量仅为3mm（允许值≤10mm）。

8.苯酐聚酯多元醇PU硬质泡沫塑料

用苯酐聚酯多元醇与聚醚多元醇组成的复合多元醇、PAPI（R值为1.05～1.15）及助剂组成配方料，其储存稳定性好，3个月内性能及工艺性能变化不大，其密度为26.8kg/m³，压缩强度为143MPa，尺寸稳定性良好，热导率低为21.2mW/（m·K），绝热效果好，比强度大，电绝缘性，耐化学品性，隔声性优良，可设计性好，可配制不同密度、硬度、阻燃和耐热等性能的制品，现已广泛用于冷藏、石化、建筑、车辆、航空和机械仪表行业作绝热材料及结构材料。