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聚氨酯硬泡(PU硬泡)的应用

  • 更新日期 - 2019年10月22日 10:18

聚氨酯硬泡(PU硬泡)的应用

由于硬质聚氨酯泡沫塑料(PU硬泡)具有重量轻绝热效果好施工方便等特点,还具有隔音防震电绝缘耐热耐寒耐溶剂等优良特性,在国内外已广泛用于航天船舶石油电子设备车辆食品等工业部门。

较低密度的PU硬泡主要用作隔热(保温)材料,较高密度的PU硬泡可用作结构材料(仿木材)

PU硬泡的热导率比聚苯乙烯及其他泡沫塑料以及天然保温材料的低,绝热效果优良,并且可现场浇注或喷涂成型,与被保温材料结合成一体,使得保温效果更好,因此,在保温隔热领域,聚氨酯泡沫塑料是首选材料,应用面极广。

PU硬泡主要用途有以下几个方面

一、家电及食品等行业冷冻冷藏设备

PU硬泡是冷冻、冷藏设备最理想的绝热材料,能达到较理想的保温效率。

冰箱、冰柜是居民家庭和食品工业等行业普遍使用的电器。采用PU硬泡作为绝热层的冰箱冷柜,绝热层薄,在相等外部尺寸条件下,有效容积比其他材料作绝热层时大得多,并减轻电器的自重。

PU硬泡强度较高,浇注在冰箱的壳体与内衬之间,形成整体,不存在“热桥”,确保了冰箱、冰柜整体优异的绝热效果。家用电热水器太阳能热水器啤酒桶夹层中一般采用硬质聚氨酯泡沫塑料体保温材料。PU硬泡还用于制造便携式保温箱,用于运送需低温贮存的生物制品、药品和需保温保鲜的食品。

随着渔业和肉类加工业的发展,往往就地加工、速冻、冷藏这些食品,以减少腐败变质、提高资源利用率。海洋渔业、肉类等食品加工业等企业的冷冻冷藏室大型冷库也多用聚氨酯泡沫塑料作隔热材料,多采用硬泡金属夹芯板材组装,方便、快捷。

二、工业设备和管道保温

许多酿酒、化工、贮运等企业,存在不同的保热、保冷等要求,PU硬泡施工方便、卫生、保温效果优良,是良好的保温材料

贮罐、管道是工业生产中常用的设备,在石油、天然气、炼油、化工、轻工等行业均广泛使用。为防止热量或冷量在贮槽贮存的过程中或者在输送过程中损失,冷/热贮罐和管道必须采取保温措施。

贮罐形状有球形、圆柱形,PU硬泡可采取喷涂、浇注及粘贴预制泡沫三种方法施工。对于大型贮罐用喷涂法施工较宜; 也可先在贮罐外加上一个金属薄板围套,再用浇注法成型。形状规则的圆柱形贮罐可采用预制硬泡块与罐外壁粘贴的工艺。

贮放低温介质的贮罐,一般须在硬质泡沫塑料外加防潮层。对于贮运液化石油气和液化天然气的低温贮罐(温度低于-30℃),PU硬泡设置在金属罐内侧或罐外,最好采用玻纤增强硬泡。

PU硬泡作为管道保温材料,普遍用于原油输送管道、石油化工等行业管道的绝热,已成功地取代珍珠岩等吸水性较大的材料。

城市、工厂集中供热工程的热水管道一般采用PU硬泡作保温材料,要求长期耐100℃,其中主管道要求耐130°C甚至更高的温度,已有一些耐高温PU硬泡产品被开发用于此类用途。集中供热管道要求尽量埋于地下,而且要求有一定的耐压性能和较长的使用寿命。

三、建筑材料

房屋建筑是PU硬泡的最重要应用领域之一。美国等国家的建筑用PU硬泡占硬泡总耗用量的一半左右,是冰箱、冰柜等硬泡用量的一倍以上。世界上很多国家对房屋建筑能量消耗都有明确的规定,这促进了硬泡在房屋建筑中的应用。美国建筑用聚氨脂泡沫塑料年消耗量在30万吨左右,占建筑泡沫市场的65% (其余为聚苯乙烯和酚醛泡沫),占PU硬泡总量的50%左右。

在我国,硬泡已被推广应用于住宅和办公楼屋顶的隔热防水,墙壁的隔热,冷库、粮库等的保温材料等。喷涂硬泡用于屋顶,外加保护层,兼具隔热保温和防水的双重效果。

金属面硬质聚氨酯夹芯板,是以阻燃型硬质聚氨酯泡沫塑料(分PU、PIR两种不同配方)作芯材,以彩色涂层钢板为面材,通过PU或PIR发泡连续成型而得,又称复合板材。它集轻质、高强、隔热、防水、装饰于一体,是一种易于生产、施工、安装的多功能新型建筑材料

目前,国内金属面硬质聚氨酯夹芯板大量应用于工业厂房、仓库、体育场馆、民用住宅、别墅、活动板房与组合式冷库等建筑,用作屋面板与墙板。因其质轻绝热防水装饰等特性,且运输(安装)方便,施工进度快,深受设计、施工与开发商的欢迎。

PU硬泡填充于空心砖中,可制成硬泡填空空心砖,具有较好的保温效果。还可制成PU硬泡混凝土,这种混凝士块密度约200kg/m3左右,压缩强度0.59~0.78MPa, 热导率约64mW/(m·K),可制成大尺寸建筑构件。

PU硬泡板材可以制作成各种折叠式流动房屋,作为野外临时,用房。如将10mm厚的PU硬泡的表面覆上聚乙烯,可做成折叠房屋,也可用喷涂PU硬泡制成全PU硬泡球形临时房屋

水利设施如混凝土大坝在寒冬施工需采取保温措施,可在新混凝土表面喷涂PU硬泡作为保温层。严寒地区可采用聚氨酯保温板作为渠道衬砌的防冻材料,减少冻胀作用对渠道刚性衬砌材料的破坏,确保衬砌的稳定和渠道安全使用。

四、交通运输及水上材料

除了上述的用于冷藏运输工具保温材料外,硬质聚氨酯泡沫塑料还应用于汽车、火车、船舶等交通工具的其他部件。

PU硬泡目前广泛用于汽车顶篷和内饰件,以前是织物或聚氯乙烯薄膜与聚氨酯软泡复合而成,目前基本上采用PU硬泡材料,如浇注硬泡、喷涂硬泡、玻璃纤维增强硬泡以及热成型硬泡片材与装饰面料的热压复合物等。特别是采用开孔性泡沫制成的热成型复合硬泡,提高了车辆的装配效率,且强度、尺寸稳定性、隔热性、吸声性等都能满足使用要求

硬质聚氨酯结构泡沫塑料用于多种汽车部件,如车门板、行李箱盖板、发动机盖板等。具有弹性的聚氨酯半硬泡用作汽车减震部件。火车车厢采用PU硬泡进行保温,效果显著。

PU硬泡还用于冷藏车、冷藏集装箱等的绝热材料,能保证长距离运输过程中冷冻食品温度在要求的范围内。还可用于空调车厢的保温材料。

硬质泡沫塑料还用于液化气船及液化气贮槽等的深冷隔热材料,气化率低,比矿棉等保温效果好得多。

在多年冻土和季节冻土地区修筑铁路、公路时,必须采取相应的防冻措施,以免路基因冻胀或融沉损坏而造成巨大损失。我国青康公路、青藏铁路的冻土区已采用硬质聚氨酯泡沫塑料作为路基保温材料。硬质聚氨酯泡沫塑料在路基上应用的施工方法有铺粘板材法现场喷涂法两种。

闭孔结构的PU硬泡可以用作救生圈的填充料,具有质轻、强度高、耐水等优点。填充式聚氨酯护舷(靠球)是利用轻质韧性高弹性泡沫作为缓冲介质的轻型漂浮护舷系统,比充气护舷有更好的吸能性,轻巧灵活,广泛应用于游艇、小型船只、海军船只等的船靠船作业。

五、 仿木材料和运动休闲娱乐器材

高密度(密度为300~700kg/m3)PU硬泡玻璃纤维增强硬泡是结构性泡沫塑料,又称仿木材料。模塑成型的聚氨酯结构硬泡通常是整皮硬泡,具有强度高韧性好结皮致密坚韧成型工艺简单生产效率高等特点,强度可比天然木材高密度可比木材低,可替代木材用作各类高档型材、板材、体育用品、装饰材料、家具、镜框、灯饰配件管托和仿木雕工艺品等,并可根据需要调整制品的外观颜色,具有广阔的市场前景。

加入阻燃剂制成的结构硬泡具有比木材高得多的阻燃性。结构硬泡在低成本模具中模塑成型所制成的仿木雕装饰线条装饰材料、花盆、工艺品等,具有制作简便成本低艺术风格独特的优点。窗架、窗扇、窗框、门框等构件可用聚氨酯结构泡沫制作。

运动器具要求坚固耐用,要能经受极高的机械荷载而不损坏,具有耐候性,并在严寒酷暑不会脆化。使用整皮硬质聚氨酯泡沫塑料制造的运动器具完全能满足以上要求,如雪橇(芯材)、高尔夫球、球拍、滑雪板、运动鞋底、风母桨叶、冲浪板,还可以制造保龄球(芯材)、垒球芯材、 高尔夫球杆、泳池设备等。

某些玩具和雕塑也可以用聚氨酯整皮半硬泡和硬泡制造。聚氨酯做成的假山等人造景观质轻强度高,搬运方便。多种影视道具也可以用聚氨酯泡沫塑料制造,在影视道具模型外可喷涂聚氨酯脲保护层。

六、灌封材料及矿井材料等

PU硬泡材料能够方便地对电线等进行灌注密封保护,如用于煤矿井下电缆接线盒的发泡型填充胶料,具有较高的机械强度阻燃自熄耐腐蚀无环境污染固化体无毒等特点,电性能指标满足要求,适宜井下现场浇注。

液态聚氨酯泡沫料作为锚固材料,在使用时双组分混合发泡膨胀,能渗入裂隙中,固化后则将煤岩体黏结成一体从而达到加固补强的目的。另外,PU硬泡可作为铀矿控氡的密闭材料以及矿洞的隔爆材料

七、军事及航天航空

聚氨酯泡沫塑料还可作为无回波暗室的吸波材料的基体,常用于国防及有关研究领域。PU硬泡吸波材料是将吸波剂加入PU硬泡组合料中模塑而成。聚氨酯软泡基吸波材料是将块泡切割成预定形状、浸渍吸波剂后烘干而成。

美国的Rantic 公司早在60年代就研制出了适用于60MHz~40GHz的超宽频带的EMC系列吸波体,该吸波体采用软质聚氨酯泡沫塑料渗碳结构,其形状多为尖劈状,高度从0.6~2.5m不等,适用于建造不同用途的无回波暗室

聚氨酯泡沫塑料吸波材料还可用在隐身飞机的机身和机翼上;可用来建造无回波箱,用以覆盖测试环境中的反射物体,如雷达天线仓、天线支架、转台、试验架等;聚氨酯泡沫塑料基吸波材料还可用来建造微波吸收墙,消除微波污染等。

聚氨酯泡沫塑料还用于军事设施伪装材料,以喷涂PU硬泡材料为基体、添加不同助剂和填料而得到的防光学侦察、防热红外侦察和防雷达侦察的材料,可模拟天然地表状态,达到“隐真示假” 的伪装目的。

PU硬泡还用作宇航飞机等的隔热材料。PU硬泡在-45~100℃温度范围耐温耐寒性和绝热性能优异,用作航天工业的隔热材料非常合适。

八、抛光垫片

抛光垫是化学机械抛光(CMP)系统的重要组成部分,也是主要耗材。用于各类光学玻璃元件、不锈钢、宝石、半导体单晶片等的抛光。聚氨酯抛光垫是硬质多孔性聚氨酯材料,化学摩擦学性能稳定是高性能抛光材料。在抛光过程中,聚氨酯抛光垫表面微孔可以软化和使抛光垫表面粗糙化,并且能够将磨料颗粒保持在抛光液中。

较有名的聚氨酯拋光垫是美国Rodel公司生产的IC1000型圆形抛光垫,其标准厚度1. 27mm(50mils)和2.0m,硬度邵D57,压缩率2.25%,密度0.63~0.80g/cm3之间。国内部分厂家生产各种规格圆形、方形聚氨酯抛光片客服服务员普通话边干边打电话,拍拍拍的态势,厚度0.5~5.0mm,邵A硬度55~96,般含磨料,有的产品不含填料。

聚氨酯硬泡(PU硬泡)的应用

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