隨著生活水平的提高，居住條件不斷改善，在寒冷的冬天，房屋需加熱以取暖；在炎熱的夏季，房屋又需冷卻以降溫，住宅的加熱與冷卻都要消耗能量。同時(shí)，建筑物的設(shè)計(jì)與建造必須考慮絕熱保溫，提高能源效率，降低能量消耗。聚氨酯是最好的絕熱材料，由于其良好的加工性能，可以制成泡沫，軟、硬等各種不同類型的材料，可以極大地降低各類建筑物的能量消耗。相同條件下使用各種不同絕熱材料的相對(duì)厚度如下：聚氨酯50 mm；聚苯乙烯80 mm；礦棉90 mm；軟木100 mm；纖維板130 mm；軟質(zhì)木材280 mm。聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料重量輕、比強(qiáng)度大、隔熱、隔音、隔潮、耐腐蝕、防滲漏，具有極佳的粘結(jié)性能，既可現(xiàn)場(chǎng)施工、又可預(yù)制成構(gòu)件組裝�？蓾M足建筑物減輕重量，降低造價(jià)，節(jié)能降耗等諸方面的需要，因而被廣泛地用作工業(yè)及民用建筑、商業(yè)建筑、冷庫(kù)等的墻體、地板、屋面、天花板等結(jié)構(gòu)的建筑材料。因此，世界建筑業(yè)聚氨酯硬泡的發(fā)展及應(yīng)用迅速，1965年用量?jī)H為1萬(wàn)噸，1975年為18萬(wàn)噸，1977年為30萬(wàn)噸，1984年50萬(wàn)噸，1999年增加到100萬(wàn)噸以上。
我國(guó)1992年建筑用聚氨酯消耗量?jī)H為1萬(wàn)噸左右，表明聚氨酯在建筑業(yè)上的應(yīng)用剛剛起步。建筑業(yè)的節(jié)能問(wèn)題尚未引起重視，我國(guó)建筑能耗已占全社會(huì)總能耗的25%，是全國(guó)工業(yè)結(jié)構(gòu)中的能耗大戶。我國(guó)北方現(xiàn)有住宅90%以上為混合結(jié)構(gòu)，其能源效率是極其低下的，與氣候條件相近的美國(guó)相比，建筑外墻的能源效率僅為國(guó)外先進(jìn)水平的18%，屋頂?shù)哪茉葱�率僅為20%，外窗能源效率僅為35%，門窗的氣密性能為17%，單位建筑面積采暖能耗為國(guó)外先進(jìn)水平的3倍。因此，開發(fā)聚氨酯在建筑業(yè)上的應(yīng)用，對(duì)提高我國(guó)建筑物能源的效率和質(zhì)量，降低造價(jià)都具有極其重要的意義。
一般，聚氨酯在建筑上的應(yīng)用類別可分為：聚氨酯硬泡建筑結(jié)構(gòu)材料、噴涂聚氨酯絕熱層、聚氨酯膠粘劑和密封劑、聚氨酯涂料等。
1．聚氨酯硬泡建筑結(jié)構(gòu)材料
美國(guó)出現(xiàn)的一種組合式房屋，其建造法是把木制梁裝配成整體式框架，再把墻板敷于其上，這種特制的應(yīng)力面板是在兩塊厚板膠合板中間夾一層14cm厚的聚氨酯等絕熱材料而制成。這種組合式房屋的優(yōu)點(diǎn)是其造價(jià)僅為傳統(tǒng)梁柱結(jié)構(gòu)的一半，施工期大大縮短，并可有效的節(jié)能。因其墻體內(nèi)充滿了聚氨酯絕熱材料，故其能耗僅為傳統(tǒng)住宅的一半左右。
目前，已開發(fā)出的聚氨酯硬泡沫的建筑結(jié)構(gòu)材料主要有以下幾種：復(fù)合板材、以聚氨酯硬泡為芯板、薄鋼板、鋁板為面料的夾心板材。其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、絕熱性好、阻燃性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)。聚氨酯泡沫混凝土，在聚氨酯泡沫中添加陶土、水泥等填料，用于建造外墻、地板、鋪設(shè)和修建公路、敷設(shè)地下管線。增強(qiáng)型聚氨酯硬泡，由玻璃纖維增強(qiáng)的聚氨酯硬泡層壓板材已用于墻體和屋頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)中。聚氨酯瀝青泡沫，由聚氨酯硬泡組分同瀝青乳濁液混合發(fā)泡制得，其強(qiáng)度高，隔音效果好、尺寸穩(wěn)定，可用作建筑物的隔音材料和接縫材料。
其它的聚氨酯硬泡建筑結(jié)構(gòu)材料還有：利用廢舊聚氨酯硬泡再生后制得的用于保溫的夾芯板材；在聚氨酯硬泡上噴涂混凝土制得的復(fù)合建筑材料；用于建造外墻的聚氨酯硬泡陶瓷板；具有殺蟲效能的聚氨酯硬泡。
聚氨酯硬泡建筑結(jié)構(gòu)材料常用的加工方法有連續(xù)層壓法、壓機(jī)注射法、塊狀生產(chǎn)法及垂直層壓法。
2．噴涂聚氨酯絕熱層
噴涂法是將反應(yīng)物料直接噴涂于屋頂或外墻，幾秒鐘內(nèi)泡沫表面即固化。噴涂聚氨酯硬泡的屋頂，能起到良好的絕熱防滲漏的作用。為防止日光直接照射、噴涂的泡沫體表面一般用彈性薄膜、金屬薄板或混凝土層保護(hù)。
對(duì)我國(guó)現(xiàn)有建筑物的節(jié)能改造，若將北向、西向的窗戶更換為單框雙玻璃，將周邊外墻直接噴涂30 mm厚板硬質(zhì)聚氨酯泡沫絕熱層。經(jīng)這樣處理的建筑物，其能源效率等有可從原來(lái)的2.4~2.9提高到5.8~6.0。這種噴涂的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料絕熱層目前我國(guó)技術(shù)已比較成熟。
3．聚氨酯膠粘劑和密封劑
聚氨酯密封劑主要有單組分和雙組分兩種類型，單組分施工方便，雙組分交聯(lián)快，性能較好。1990年美國(guó)聚氨酯密封劑的單、雙組分類型之比接近1。1990年~1999年美國(guó)聚氨酯密封劑的銷售量由2.8萬(wàn)噸增加到4萬(wàn)噸左右，平均增率約7%。我國(guó)的聚氨酯密封劑尚處于試生產(chǎn)及應(yīng)用階段，其市場(chǎng)主要在建筑部門，如建筑物的嵌縫，在裝配建筑物外墻壁材、內(nèi)飾材和天花板等時(shí)，為了達(dá)到結(jié)合縫的防水、防塵的目的，需要涂布密封劑、混凝土構(gòu)件連接密封，高速公路和機(jī)場(chǎng)跑道伸縮縫的嵌填亦用密封劑。
國(guó)外開發(fā)的一種濕固化聚氨酯膠粘劑用于生產(chǎn)石棉——水泥/聚苯乙烯泡沫層板，還用于建筑木結(jié)構(gòu)和門窗件粘接，未充分干燥的木材亦能粘接。該膠系中性，不浸蝕木組織，膠不含填料，涂層薄，可取代間苯二酚甲醛樹脂。
4．聚氨酯涂料
（1）聚氨酯丙烯酸溶液型涂料，用于外墻面涂裝，系雙組分涂料，聚氨酯組分作為固化劑，可分為脂肪族聚氨酯和芒香族聚氨酯兩種。前者比后者有更好的保光保色性和耐發(fā)黃性。經(jīng)聚氨酯固化的丙烯酸溶劑漆比一般的丙烯酸溶劑漆有更高的硬度，不易玷污，保光保色性更好。
（2）水性聚氨酯涂料：常溫下干燥快、對(duì)各種底材附著性好，具有優(yōu)異的光澤、耐水性和耐候性等。國(guó)外水性聚氨酯涂料的研究和應(yīng)用已形成高潮，已在建筑涂料中被廣泛的應(yīng)用。
（3）仿瓷聚氨酯涂料：目前美國(guó)已開發(fā)出一種聚氨酯高效地板涂料，用于保護(hù)混凝土地面，耐酸、堿、鹽、有機(jī)溶劑以及油和化學(xué)試劑的腐蝕，具有極其良好的裝飾、耐沖擊性能，容易清洗，因而能減少維修和維護(hù)的費(fèi)用。
防水聚氨酯涂料：用于防止浴廁間，外墻板板縫以及地下室等工程的滲漏水。
單組分聚氨酯清漆：用于涂覆水泥地面作裝飾保護(hù)涂層。
我國(guó)聚氨酯工業(yè)還是一個(gè)剛剛興起的新型工業(yè)，尚有許多新技術(shù)、新產(chǎn)品急需開發(fā)，有許多迅速發(fā)展的應(yīng)用市場(chǎng)急待開發(fā)開拓，經(jīng)濟(jì)效益與市場(chǎng)發(fā)展前景均十分看好。

聚氨酯在建筑保溫中的應(yīng)用

被動(dòng)式房屋

聚氨酯(PU)在建筑中最主要的應(yīng)用之一就是硬質(zhì)泡沫塑料用于保溫——比如工業(yè)廠房用的夾芯板或用于屋頂保溫的板材，都可以使用聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料。正是在建筑領(lǐng)域，PU硬質(zhì)泡沫塑料得到最重要的應(yīng)用。之所以如此，是因?yàn)槠鋵?dǎo)熱系數(shù)極低，大大低于發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)的導(dǎo)熱系數(shù)值。50mm厚的PU硬質(zhì)泡沫塑料的保溫效果相當(dāng)于80mm厚的EPS、90mm厚的礦棉、100mm厚的軟木、280mm厚的木板或760mm厚的混凝土。

PU的保溫性能

　　目前用于保溫的大多數(shù)PU硬質(zhì)泡沫塑料的體積密度約為30kg/ｍ3，質(zhì)量很輕，但仍能承受機(jī)械荷載并且硬度很高，這使其成為在堅(jiān)固抗壓結(jié)構(gòu)建筑中的理想材料。PU的保溫效果主要來(lái)自于由發(fā)泡劑發(fā)泡產(chǎn)生的小孔。由于PU硬質(zhì)泡沫塑料屬閉孔結(jié)構(gòu)，故而其不會(huì)因?yàn)槊��?xì)管作用產(chǎn)生吸水而使保溫性能下降。它不含甲醛，故不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染危害；同時(shí)它不受細(xì)菌和微生物的侵襲，具有中性的微生物特性；可鋸、易切割，可針對(duì)各種要求完成定制保溫層的鋪設(shè)。

　 目前，PU硬質(zhì)泡沫塑料保溫產(chǎn)品主要有兩種生產(chǎn)工藝：一種是連續(xù)或間斷式板塊工藝，另一種是連續(xù)式泡沫卷材生產(chǎn)工藝。在間斷式板塊生產(chǎn)中，反應(yīng)混合原料被注入開放的模子中，經(jīng)發(fā)泡后的半成品被切割成一定大小的板塊或用機(jī)器加工成不同形狀的部件。在管道保溫中，如果管道直徑較大，不能直接通過(guò)旋轉(zhuǎn)澆鑄法將ＰＵ硬質(zhì)泡沫塑料保溫層包覆在管道外面，就需要使用這種間斷式板塊工藝生產(chǎn)的硬質(zhì)ＰＵ板塊來(lái)作管道的保溫層。

　 在連續(xù)式泡沫板塊生產(chǎn)工藝中，PU混合原料在兩層面板之間進(jìn)行發(fā)泡，面板可以采用柔性材料，也可以采用剛性材料，比如金屬板和木質(zhì)板材，這樣生產(chǎn)出來(lái)的夾芯產(chǎn)品或金屬面層的夾芯板材在工業(yè)建筑中得到廣泛的應(yīng)用。產(chǎn)品的長(zhǎng)度可根據(jù)需要在生產(chǎn)中進(jìn)行調(diào)節(jié)。

PU硬質(zhì)泡沫塑料保溫材料的保溫性能以其導(dǎo)熱系數(shù)表示，為0.019～0.024W/ｍ•K��，低于空氣的導(dǎo)熱系數(shù) ——0.025w/ｍ•K。但是，硬質(zhì)泡沫塑料的保溫效果往往并非根據(jù)剛生產(chǎn)出的產(chǎn)品導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量值來(lái)衡量，而是根據(jù)預(yù)設(shè)的特征值來(lái)衡量。在德國(guó)，保溫材料的特征值通常用導(dǎo)熱系數(shù)等級(jí)（WLG）來(lái)表示。帶空氣致密表層（如鋁箔）的PU硬質(zhì)泡沫塑料板塊保溫性能可達(dá)WLG025(導(dǎo)熱系數(shù)理論值：0.025W/ｍ•Ｋ)，若無(wú)表層或表層為疏松結(jié)構(gòu)（如紙、無(wú)紡布等），其保溫性能仍能達(dá)到WLG030。同類產(chǎn)品聚苯乙烯硬質(zhì)泡沫塑料(EPS和XPS)以及礦棉纖維產(chǎn)品的保溫性能僅為WLG035和WLG040。

德國(guó)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，住宅建筑屋頂保溫性能須達(dá)到傳熱系數(shù)0.22W/ｍ2•Ｋ��，為達(dá)到這一要求，可采用1400mm厚、WLG030或110mm厚、WLG025的PU板材。屋頂結(jié)構(gòu)宜采用較薄的保溫層。

　 對(duì)一幢采用PU硬質(zhì)泡沫塑料板塊進(jìn)行屋面保溫的獨(dú)立建筑進(jìn)行能量守恒模型計(jì)算，結(jié)果證明，使用1m3、WLG025的PU，可在50年內(nèi)節(jié)省6.55萬(wàn)kwh的能量。生產(chǎn)PU硬質(zhì)泡沫塑料所需的能量在第一個(gè)采暖期內(nèi)（房屋投入使用后僅8個(gè)月）就能得到回收。

“被動(dòng)式”房屋保溫

　　 PU硬質(zhì)泡沫塑料的卓越保溫性能在“被動(dòng)式”房屋中得到很好的體現(xiàn)，“被動(dòng)式”房屋嚴(yán)格遵守現(xiàn)行法規(guī)對(duì)建筑保溫的規(guī)定，其只能配備傳統(tǒng)新建建筑全年采暖所需能量的15%－20%，在這樣的房屋里，一間20ｍ2的房間只需2個(gè)75瓦的燈泡就能滿足取暖的需要。
　 由于建筑墻體不能過(guò)厚，這種房屋要求使用導(dǎo)熱系ESE_GB23數(shù)極低的保溫材料。在德國(guó)Viernheim的一棟被動(dòng)式房屋中，采用了Puren Schaumstoff公司PU硬質(zhì)泡沫塑料解決保溫問(wèn)題。建筑的墻體采用30cm厚、WLG030的PU硬質(zhì)泡沫塑料作保溫層，最終墻體的傳熱系數(shù)降低至0.10W/ｍ2•K��。如果這些墻體采用EPS作保溫層，那就需要再增加約10cm的厚度。由于這里采用了較薄的保溫層，房屋的居住面積增大了6.3ｍ2以上。增加的居住面積使得PU高于EPS的材料造價(jià)得到較快的抵償。與EPS相比，PU與水泥基層的粘合性更好，使得“外保溫飾面系統(tǒng)”與外墻面更好地結(jié)合。

坡屋頂保溫

　　 PU硬質(zhì)泡沫塑料可以砌塊形式貼到外墻體上。如今，隨著屋頂空間越來(lái)越多地被用作居住空間，屋面保溫顯得越來(lái)越重要。建筑坡屋面使用得最多的技術(shù)就是屋面整體保溫，通過(guò)在屋椽上方鋪設(shè)PU保溫板塊來(lái)阻斷熱橋。這種保溫方法可使下面的屋頂結(jié)構(gòu)得到保護(hù)，免受溫差大幅波動(dòng)和水汽侵襲的影響。使用特殊榫槽接合結(jié)構(gòu)的PU板塊，使板材搭接緊密，可以確保高度均勻的保溫效果，大大提高屋頂結(jié)構(gòu)的不透風(fēng)性和隔聲效果。

　　也可以在屋椽之間鋪設(shè)保溫層，因?yàn)镻U硬質(zhì)泡沫塑料可以很容易地切割成各種不規(guī)則形狀，以適應(yīng)椽木之間的不規(guī)則空間。但是這種保溫方法有個(gè)缺點(diǎn)，就是木頭的椽子形成了熱橋，并且屋頂?shù)牟煌革L(fēng)性要通過(guò)增加其他措施來(lái)實(shí)現(xiàn)（鋪設(shè)薄膜）。當(dāng)僅僅是閣樓需要翻修時(shí)，掀開屋頂是不大可行的，這種情況下保溫層就不能鋪設(shè)在椽木上方，而必須鋪設(shè)在椽木的下方了。這時(shí)ＰＵ硬質(zhì)泡沫塑料是最受推崇的保溫材料，因?yàn)槠湎拗频臉敲婷娣e以及閣樓高度都比其他保溫材料要少。

　　 PU硬質(zhì)泡沫塑料能夠達(dá)到對(duì)建筑保溫材料較高的防火性能要求：在建筑應(yīng)用中，阻燃等級(jí)分為B1(高度阻燃)和B2（一般阻燃）兩個(gè)等級(jí)。雖然PU是聚合物，但它在燃燒中呈現(xiàn)惰性，并且不會(huì)產(chǎn)生熔融的燃燒性物質(zhì)。這一特性有效地減少了熔融導(dǎo)致火勢(shì)蔓延的危險(xiǎn)。用PU硬質(zhì)泡沫塑料生產(chǎn)的屋面保溫材料很容易達(dá)到DIN4102第七章對(duì)剛性屋面的防火性能要求——它們能夠抵抗飛濺的火星和輻射熱�？偟膩�(lái)說(shuō)PU硬質(zhì)泡沫塑料的抗壓強(qiáng)度（坡屋面為0.10N/mm2）足夠承受交叉壓條、掛瓦條、屋面瓦以及風(fēng)雪荷載等靜荷載。在ＰＵ板塊上方鋪設(shè)鋁箔層，確保水蒸氣不能透過(guò)。屋頂開口處如雨水溝的密封可采用現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡系統(tǒng)而將“異物”排除在外。

平屋頂保溫

　　在鋪設(shè)平屋頂時(shí)，屋面材料的熱穩(wěn)定性是主要因素。PU硬質(zhì)泡沫塑料可承受短時(shí)間內(nèi)被加熱至250℃的高溫，這一性能使其可在熱瀝青中完成鋪設(shè)施工。屋頂長(zhǎng)期的溫度波動(dòng)范圍在－30℃到＋90℃之間，而PU硬質(zhì)泡沫塑料能夠承受光長(zhǎng)期照射在平屋頂密封層的深色表面所產(chǎn)生的高溫。除了熱穩(wěn)定性，ＰＵ硬質(zhì)泡沫塑料還顯示出長(zhǎng)期的耐久性。

　　較高的抗壓強(qiáng)度以及特別突出的抗油/汽油性能也使PU硬質(zhì)泡沫塑料成為承受人流較多的平屋頂、地窖頂或完整多層停車場(chǎng)屋頂?shù)睦硐氡�溫材料。這些場(chǎng)合所用的硬質(zhì)泡沫塑料抗壓強(qiáng)度須增加到0.15MPa。

　　不僅硬質(zhì)泡沫塑料保溫板塊在屋頂中得到應(yīng)用，而且那些由金屬面板和PU硬質(zhì)泡沫塑料芯材組成的輕質(zhì)高強(qiáng)的夾芯板也在工業(yè)建筑中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，此外這類夾芯板也可用于體育館和展館的建設(shè)。這里，金屬面板通常使用鋼板，特殊場(chǎng)合也可采用鋁板。

在墻體中的應(yīng)用

　　由于質(zhì)輕、內(nèi)在強(qiáng)度高，這種大面積的PU金屬夾芯板的長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)米。防腐涂料（包括雙組分聚氨酯清漆）保證了板材所必需的抵抗空氣污染的能力。用這種市場(chǎng)上出售的金屬－PU夾芯板體系，可以建造包括門、窗節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的完整倉(cāng)庫(kù)，而只需很短的建造時(shí)間并能適應(yīng)任何氣候條件。導(dǎo)熱系數(shù)等級(jí)為025的PU硬質(zhì)泡沫塑料保證了較高的保溫效果——足夠建造的冷庫(kù)，甚至只需很薄的墻體厚度。鋼板或鋁板面層增加了板材的穩(wěn)定性，同時(shí)能保證必要的空氣、水和水蒸氣致密性。

　　不燃金屬面層也是評(píng)價(jià)這類板材防火性能的一個(gè)不容忽視的因素。金屬面層阻止氧氣進(jìn)入板材內(nèi)部與泡沫塑料芯材接觸，因而不會(huì)引起芯材的直接燃燒。PU材料會(huì)在一定溫度以上產(chǎn)生熱解，并產(chǎn)生可燃?xì)怏w。但是這種熱解作用只有在離熱源很近的地方才會(huì)產(chǎn)生。因此PU材料本身不會(huì)引起火勢(shì) 的蔓延。其燃點(diǎn)也高于木材。

窗戶保溫

　　 建筑物的能量有1/3是從窗戶流失的 ——不僅通過(guò)窗玻璃，而且通過(guò)導(dǎo)熱的窗框。但是，通過(guò)對(duì)窗框結(jié)構(gòu)進(jìn)行妥善合理的設(shè)計(jì)，可以將能量損失減少到最低限度。采用ＰＵ硬質(zhì)泡沫塑料窗框芯的窗戶保溫性能可達(dá)傳統(tǒng)木框窗的２倍。例如，采用在風(fēng)荷載下仍能保持不透風(fēng)的抗扭鋁型材，窗框內(nèi)貼硬質(zhì)ＰＵ泡沫塑料保溫層，就完全可以滿足德國(guó) 保溫法規(guī)的要求。為防止窗框部位產(chǎn)生熱橋，這些部位也要進(jìn)行保溫。型材邊角采用ＰＵ硬質(zhì)泡沫塑料進(jìn)行保溫，窗戶總體傳熱系數(shù)可達(dá)0.66 W/ｍ2•Ｋ�牎�

地面保溫

相對(duì)較薄的PU保溫層在室內(nèi)地面保溫時(shí)，無(wú)論是地面上進(jìn)行保溫還是在樓板下鋪設(shè)保溫層，都特別有用。一般地面保溫層只需20－40mm厚的PU硬質(zhì)泡沫塑料板塊就足夠；如果要敷設(shè)地面采暖管線，則可采用經(jīng)特殊發(fā)泡或鉆孔的板材。PU硬質(zhì)泡沫塑料還在長(zhǎng)期壓力荷載下保持較好的穩(wěn)定性，當(dāng)?shù)孛娌膳�、溫度升�?0℃時(shí)也能保持相同的穩(wěn)定性。