喷涂泡沫添加剂在建筑领域的应用
2011-06-14 27:01
近年来，不断上升的能源成本和减少温室气体排放的需要，都刺激了全世界对能源效率的关注。而节约能源无疑是解决能源短缺的重要措施之一，作为节能系统工程的重要环节的建筑节能，也越来越受到政府和建筑行业的重视。
聚氨酯喷涂泡沫已经被确定为建筑保温和提高能源效率的优先选用材料. 无论是在工业领域比如说冷库或者房屋建筑领域中，聚氨酯喷涂技术已经被广泛应用。
针对建筑用泡沫市场的发展，在法规方面中国泡沫行业在2007年底实现完全淘汰CFC-11(Chlorofluorocarbons)的目标。虽然中国泡沫行业也已经开始制定HCFC 141B 发泡剂的废除计划，但是因为 HCFC 141B(Hydrochlorofluorocarbons)与其他发泡剂， 例如C-P, HFC 245fa,HFC 365/227相比有着更高的性价比和更简单的工艺操作性，所以在近期，HCFC 141B仍会作为主流的聚氨酯发泡剂应用于建筑领域。
另外， 作为建筑用泡沫的最重要指标之一阻燃性能也为整个行业所关注。《聚氨酯硬泡外墙外保温工程技术导则》和《硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范》都对泡沫阻燃性能提出了具体要求。当然，随着阻燃新法规 GB8624-2006的出台，各项相关行业法规和标准还会做出相应的更新。
基于以上几方面的市场驱动力，喷涂泡沫配方设计师在迎接新的机遇的同时也要面对新的挑战。
1.技术挑战
喷涂泡沫配方设计师所要面对的六个技术关键领域：
(1) 泡沫尺寸稳定性 -- 区别于CFC-11系统， HCFC 141B系统泡沫更容易收缩。
(2) 表面光滑度 -- 同样区别于CFC-11系统， HCFC 141B系统的泡沫表面更容易出现凹凸不平的状况。
(3) 粘结性 -- 基材和泡沫之间以及泡沫喷涂层之间需要良好的粘结性以确保对最终产品的完善。
(4) 阻燃性能 -- 普通的PUR体系很难达到苛刻的阻燃要求而聚异氰脲酯(PIR/PUIR)则可以较大幅度的提升阻燃性能而满足行业法规的要求
(5) 气味问题 -- 传统的聚醚多元醇体系因为采用气味较重的催化剂体系给施工人员带来了很大的工作负担。而选用低气味的催化剂则可以改善工作环境，提高工作效率。
(6) 体系稳定性 -- 多元醇体系需保存一段时间，因此需要体系具备稳定性。
2.产品推荐和解决方案
发泡工程师可以选用合适的聚醚，异氰酸酯，表面活性剂，催化剂和其他添加剂以达到具体的技术要求。而其中虽然作为聚醚多元醇系统中一小部分的添加剂特别是表面活性剂和催化剂发挥着至关重要的作用。
空气产品公司通过对聚氨酯原理的深刻研究，建筑基本原理和对行业需要的了解，通过在以上六个关技术键领域进行的创新，开发独特的聚氨酯添加剂和解决方案以帮助配方设计师满足日益严格的技术要求，帮助他们解决现有和未来的泡沫配方问题。
推荐的添加剂产品组合
Dabco 、LK和LK221为空气产品公司产品注册商标。
表面活性剂
表面活性剂在喷涂泡沫中担当了重要作用，它帮助系统料中各个成分相容，提高良好的导热系数和优良的尺寸稳定性以及提升泡沫性能例如防火。空气产品公司开发了Dabco DC193硅类和LK系列非硅类表面活性剂产品。在HCFC-141B 发泡中，我们优先选用LK221/LK443非硅类表面活性剂产品。它们提供了光滑的表面，并且更重要的是提供了很圆的泡孔，因此泡沫尺寸稳定性非常好(高各向同性)。这在低密度体系中极其重要。在硬质模塑应用中K221/LK443非硅类表面活性剂可用作辅助表面活性剂，与Dabco DC193硅表面活性剂配合使用，更具有良好的粘结性和液体流动性的特点。
Dabco DC193是业内标准的硅类表面活性剂产品，用于大多数传统硬质泡沫和鞋底体系，具有非水解化学结构，可提高预混合料的稳定性，它的性能优点包括尺寸稳定性良好和更高的阻燃性能 (在DIN4102试验中降低了2厘米火焰高度)。
以下图一、二和三是LK系列表面活性剂产品在泡孔结构、表面质量和尺寸稳定性的表现。
图一：LK系列产品提供了很圆的泡孔，可使尺寸稳定性良好
图二：LK系列产品可提供良好的表面质量
高各向同性使得在较低密度下可更安全的生产，特别对HCFC 141B发泡的泡沫更至关重要。
图三：LK系列产品与其他硅表面活性剂在尺寸稳定性的表现比较
催化剂
催化剂是硬质喷涂泡沫配方中非常重要的成分。催化剂不仅影响反应速度，而且还控制多元醇-异氰酸酯(凝胶)、水-异氰酸酯(发泡)和异氰酸酯-异氰酸酯(三聚)反应的选择性。合适的催化剂可帮助配方师优化工艺，改善泡沫性能、气味和散发性等问题。空气产品公司的Dabco PT系列催化剂产品(PT302, PT303, PT304和PT305)便是针对这些问题而开发，使得配方设计师能够根据所使用体系的特定类型，均衡这些反应。
Dabco PT302凝胶催化剂和PT303发泡催化剂催化剂是用于硬质聚氨酯泡沫的高效胺类催化剂。它们专用于硬质喷涂泡沫。Dabco PT302/PT303催化剂设计分别用于催化多元醇与异氰酸酯以及水与异氰酸酯的反应，因此可大大地提高凝胶/发泡反应的速度。同时它的气味小，从而可进一步减少喷涂泡沫的气味。
Dabco PT304 是用于硬质聚氨酯后固化的三聚催化剂。它的性能优点包括气味很小和改善泡沫固化和表面熟化。如应用于相对较高指标的配方(PUIR和PIR泡沫)，它们可提供更高的阻燃性能和可于无锡催化剂下配制配方。
Dabco PT305是针对硬质聚氨酯泡沫配制的胺类催化剂，用于替代三乙醇胺(TEOA)。它具有改善固化和尺寸稳定性,同时减少气味的性能优点。
以下图表一和二分别是典型配方和推荐配方在冷库泡沫和外墙保温材料泡沫的性能比较。
表一：典型配方和推荐配方在冷库泡沫的性能比较
表二：典型配方和推荐配方在外墙保温材料的泡沫性能比较
3.产品优势总结
总体来说，使用LK系列表面活性剂和Dabco PT系列催化剂产品的体系可提供良好的表面质量和粘结强度性能，并减少产品气味。LK221/443表面活性剂产生非常好的泡孔结构，它提供了优异的泡沫尺寸稳定性，尤其是在HCFC 141B体系中。而Dabco PT系列催化剂产品(凝胶、发泡和固化)即提供多种不同类型选择，使配方设计师制定配方的灵活性达到最大化。
结合此系列催化剂产品更可开发无锡配方，以改善体系的储存稳定性。此外，在配方中使用Dabco PT 304催化剂更可获得高指数，实现良好的阻燃性能。
4.总结
聚氨酯喷涂技术已经被广泛应用在工业领域或者房屋建筑领域中以提高能源效率。 空气产品公司开发的Dabco PT 系列胺类催化剂和LK?系列表面活性剂便是重点帮助喷涂企业从CFC11到HCFC 141B的系统转换，并且实现低气味并提升阻燃水平，可帮助喷涂泡沫配方设计师满足日益严格的建筑标准要求。为了更完善空气产品公司添加剂，公司位于上海的技术中心设立了设施完备的开发实验室，设置了喷涂泡沫设备，使公司能更好地运用空气产品公司的添加剂优化客户的配方, 从而为帮助他们提升竞争优势。
