聚氨酯(PU)材料：幕墙门窗领域一种革新材料，安全又节能！
文摘
科学
2023-08-06 08:00
北京
近年来，聚氨酯(PU)材料在幕墙门窗领域得到了广泛应用，如玻纤聚氨酯、硬泡聚氨酯、聚氨酯泡沫等，已成为有代表性的革新材料之一。那么，聚氨酯在幕墙门窗领域到底有哪些应用呢？“聚氨酯”是聚氨基甲酸酯的简称，英文名称是polyurethane，英文缩写为PU或PUR，是一种有机高分子材料。聚氨酯具有诸多优良特性，包括：性能可调范围宽、适应性强；耐磨性能好；机械强度大；粘接性能好；弹性好，复原性优良；低温柔性好；耐候性好；耐油性好；憎水率高。聚氨酯最早于1937年在德国发明，由异氰酸酯和聚醚、聚酯多元醇为主要原料，在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂作用下，通过专用设备混合，经聚合反应而成的高分子材料。聚氨酯材料主要分为软泡(Flexile PU)、硬泡(Rigid PU)、弹性体(PU Elastomers)等类型。玻纤增强聚氨酯材料以玻璃纤维为增强材料、聚氨酯树脂为基体树脂，通过拉挤成型工艺制备的型材，是幕墙门窗领域内聚氨酯应用较为广泛的一类材料。聚氨酯发泡材料是以异氰酸酯和聚醚、聚酯多元醇为主要原料，在发泡剂、催化剂、阻燃剂等助剂作用下，通过专用设备混合，经聚合反应而成的高分子聚合物。聚氨酯软泡为开孔结构，具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能，非常适合作为垫材，如床垫、沙发、座椅、枕头等；同时聚氨酯软泡也是理想的吸音材料，可以用来制成吸音棉。聚氨酯硬泡是一种热固性高分子材料，为闭孔结构，具有保温与防水功能；导热系数最低可至0.018 W/(m·Κ)，相当于普通聚苯乙烯板的一半，在常用保温材料中导热系数最低。聚氨酯硬泡综合性能突出，除在工业及军工领域广泛应用外，特别适用于建筑领域，如建筑墙体保温、屋面保温、地面保温、楼层隔声保温及集成式卫浴间等。聚氨酯弹性体应用同样十分广泛，从机械零件到轮胎，从防水材、胶带到合成革、聚酯纤维，主要分为：浇注型聚氨酯弹性体(CPU)，是聚氨酯弹性体中应用最广、产量最大的一种。CPU成型方便，将液状反应物注入模具中，经加热即可固化成形状复杂的制品，适合于大型制品的制造。目前，浇注式断桥铝门窗型材中的断桥填充部分经常使用这种材料。热塑型聚氨酯弹性体(TPU)，又称热塑性聚氨酯橡胶，加热可以塑化，使用溶剂可以溶解，具有高强度、高韧性、耐磨、耐油等优异的综合性能。加工性能好，广泛应用于国防、医疗、服装、食品等行业。混炼型聚氨酯弹性体(MPU)，又称混炼型聚氨酯橡胶，具有极高的机械强度和优良的耐化学药品性、耐油性。MPU在机械领域使用较多，在湿热环境和油性环境中发挥稳定作用，被制造成为如胶辊、密封圈、油封、轴承、衬套等机械零部件。聚氨酯在建筑门窗中的应用主要有：玻纤增强聚氨酯门窗、玻纤增强聚氨酯隔热铝合金门窗、硬质聚氨酯隔热铝合金门窗、聚氨酯发泡填充材料等。以玻纤增强聚氨酯拉挤型材作为门窗框扇主要受力杆件，以喷涂、覆膜(或其它装饰材料)为外装饰面的门窗产品，称为玻纤增强聚氨酯门窗。将玻纤增强聚氨酯型材作为隔热构件的铝合金门窗产品，称为玻纤聚氨酯隔热铝合金门窗。玻纤增强聚氨酯隔热铝合金型材，是将预制的玻纤增强聚氨酯拉挤型材作为隔热材料置入铝合金型材中通过浇注工艺连接铝合金型材制成的复合型材。聚氨酯隔热铝合金门窗是以硬泡聚氨酯型材为隔热构件的门窗。这种隔热铝合金型材以硬质发泡聚氨酯型材为主体，通过尼龙型材或直接与铝合金型材进行结构连接，起到减少热量传递作用。聚氨酯发泡填充材料在建筑门窗中，一般是作为保温隔热材料填充于型材腔体。某填充聚氨酯发泡材料门窗节点见图5。聚氨酯在幕墙中应用形式有：玻纤聚氨酯、硬泡聚氨酯型材作为隔热构件；玻纤聚氨酯型材作为幕墙龙骨。将玻纤聚氨酯型材作为玻璃幕墙型材的隔热构件，典型节点见图6。将硬质聚氨酯型材作为玻璃幕墙的隔热构件，典型节点见图7。以玻纤增强聚氨酯型材作为玻璃幕墙的横梁立柱，典型节点见图8。
聚氨酯材料在幕墙门窗安装中应用形式主要有：玻纤聚氨酯附框、硬质聚氨酯附框、隔热垫块、预压膨胀密封带、聚氨酯泡沫填缝剂等。以玻纤增强聚氨酯型材作为门窗安装用附框，属于一种节能附框，见图9。隔热垫块是超低、近零能耗建筑中常用构件，常用硬质聚氨酯或改性聚氨酯制作而成，可将埋板与墙体的面状热桥转换为点状热桥，典型聚氨酯隔热垫块见图11。预压膨胀密封带是一种基于聚氨酯泡棉的改性阻燃材料；一面采用不干胶，可固定于窗框外侧四周，外窗安装后密封带缓慢回弹，填充于窗墙接缝处，起到隔热、隔音、防风、防尘的作用。聚氨酯泡沫填缝剂是大家最熟悉的一种聚氨酯产品了，用来填嵌窗墙的缝隙，见图13。聚氨酯材料在幕墙门窗领域有着广泛应用，多为玻纤聚氨酯、硬质聚氨酯、发泡聚氨酯、改性聚氨酯等形式。聚氨酯在建筑门窗中多为玻纤增强聚氨酯门窗、玻纤增强聚氨酯隔热铝合金门窗、聚氨酯隔热铝合金门窗、型材腔体填充用聚氨酯发泡材料等形式。聚氨酯在幕墙中应用形式有：玻纤聚氨酯、硬泡聚氨酯型材作为隔热构件；玻纤聚氨酯型材作为幕墙龙骨。聚氨酯在幕墙门窗安装中的应用形式主要有：玻纤聚氨酯附框、硬质聚氨酯附框、聚氨酯隔热垫块、预压膨胀密封带、聚氨酯泡沫填缝剂等等。材料革新往往会带来行业的颠覆性变化，聚氨酯作为一种应用形式多种多样的新型材料，必将为幕墙门窗行业带来巨大价值！
