背景
建筑業(yè)用聚氨酯硬質(zhì)發(fā)泡是聚氨酯工業(yè)的一個重要分支，其特點是一材多用，同時具備保溫、防水等功能，硬質(zhì)發(fā)泡體如圖一所示。該類產(chǎn)品自上世紀60年代在歐洲建筑業(yè)應用以來已有40年歷史，一些國家還通過立法把聚氨酯作為建筑業(yè)指定的保溫防水用材。近年來，隨著我國建筑節(jié)能市場的迅速發(fā)展，聚氨酯硬泡體保溫產(chǎn)品在建筑保溫防水領域得到了廣泛的應用，已成為主導市場的保溫節(jié)能產(chǎn)品之一。

聚氨酯化學組成
聚氨酯（即聚氨基甲酸酯，英文縮寫PU）是在高分子主鍵上含有許多重復的—NHCOO—基團的高分子化合物。聚氨酯系列產(chǎn)品一般是由二元或多元有機異氰酸酯和多元醇在多種助劑的作用下，經(jīng)過聚合反應得到的高分子化合物。
聚氨酯硬質(zhì)發(fā)泡保溫材料原材料，一般稱作由黑料和白料的反應物組成。其中，黑料指粗MDI的俗稱，也叫聚合MDI，化學名稱是“多亞甲基苯基多異氰酸酯”，顏色一般是黑色，故稱黑料。白料為聚醚多元醇的俗稱，顏色為白色。
同時，為了提高聚氨酯的綜合性能，適應在不同環(huán)境下的使用條件，一般還在白料中加入阻燃劑、催化劑、發(fā)泡劑等其他助劑，因而白料也稱組合料。
性能分析
聚氨酯硬泡打破了傳統(tǒng)建材功能單一、防水的不保溫、保溫的不防水、防水層一旦出現(xiàn)滲漏、保溫層隨即失去保溫功能的通病。與其它單功能保溫或防水材料相比，聚氨酯硬泡具有明顯的優(yōu)勢：
1.聚氨酯硬泡具有一材多用的功能，同時具備保溫、防水、隔音、吸振等諸多功能；
2.保溫性能卓越，導熱系數(shù)≤0.024 W/(m?K)，僅為EPS發(fā)泡聚苯板的一半；能形成連續(xù)的保溫層，保證了保溫材料與墻體的整體性并有效阻斷熱橋。
3.聚氨酯硬泡體連續(xù)致密的表皮和近于100%的高強度互聯(lián)壁閉孔，具有理想的不透水性。采用噴涂法施工達到防水保溫層連續(xù)無接縫，形成無縫屋蓋和整體外墻保溫殼體，防水抗?jié)B性能優(yōu)異；
4.超強的自粘性能（無需任何中間粘結(jié)材料）。在高壓作用下，霧態(tài)的聚氨酯分子直接滲透入混凝土或砂漿的毛細孔內(nèi)，堵住混凝土滲漏微孔的同時，形成強度很高的粘結(jié)層。與屋面及外墻粘結(jié)牢固，抗風揭和抗負風壓性能良好；

5.柔性漸變技術可有效阻止防水層開裂；
6.機械化作業(yè)、自動配料、質(zhì)量均一、施工快周期短；
7. 防火性能突出。聚氨酯添加阻燃劑后，是一種難燃自熄性的材料。離明火自熄，且燃燒時只炭化不滴淌，碳化層尺寸和外形基本不變，能有效隔斷空氣的進入，阻止火勢的蔓延，防火安全性能好。
施工工藝
一般情況下，聚酯多元醇、聚醚多元醇、催化劑、阻燃劑和發(fā)泡劑按照一定比例進行預混合，充分混合均勻的混合料在包裝桶內(nèi)進行包裝。在施工過程中，組合料和黑料按照一定比例分別裝在不同的儲料罐中，通過壓力在混合頭混合，并迅速產(chǎn)生化學反應，同時，反應產(chǎn)物被在壓力作用下迅速從噴槍槍口噴出，形成硬質(zhì)發(fā)泡體，見圖二、圖三、圖四所示。
聚氨酯硬泡發(fā)泡原理是：黑料與白料的反應是一個放熱反應，放出的熱量使發(fā)泡濟（例如F-11、141B）汽化而形成泡沫。反應熱使發(fā)泡劑汽化，發(fā)泡體系體積膨脹。這種膨脹作用將導致泡沫體系的內(nèi)壓升高。聚氨酯在發(fā)泡過程中產(chǎn)生的壓力為0.5-0.1kg/cm2
在發(fā)泡成型過程中，原料溫度與環(huán)境溫度的高低及恒定與否直接影響聚氨酯硬質(zhì)發(fā)泡體的質(zhì)量，環(huán)境溫度以20-30℃為宜。原料溫度可控制在20-30℃范圍或稍高一些。溫度較低時，發(fā)泡反應進行緩慢，泡沫因化時間長。溫度高，則發(fā)泡反應進行快，泡沫因化時間短。溫度過高或過低，都不易得到高質(zhì)量的產(chǎn)品。因而溫度是聚氨酯發(fā)泡噴涂施工中為重要的工藝參數(shù)。
聚氨酯發(fā)泡時，黑料和白料在發(fā)泡機混合室內(nèi)停留的時間是很短的，一般僅幾分之一至幾秒，混合效率是一個很重要的因素，黑料和白料混合均勻，泡沫的泡孔細膩、均勻、保溫效果好。為了確保混合效果，聚氨酯發(fā)泡時應使用高壓發(fā)泡機。