脲醛泡沫及在建筑方面的應(yīng)用

1、脲醛泡沫及在建筑方面的應(yīng)用 一、專利項(xiàng)目的研發(fā) 1.1什么是“脲醛泡沫塑料” 首先我們介紹一下研發(fā)的背景，1933年德國(guó)一家公司首次開(kāi)發(fā)研究“脲醛泡沫塑料”，經(jīng)過(guò)5年的研究于1938年研發(fā)成功，1940年后，由聯(lián)邦德國(guó)的巴斯夫公司投產(chǎn)了“脲醛泡沫塑料”目前在國(guó)際只有德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)等幾個(gè)國(guó)家擁有這一技術(shù)，但由于他們沒(méi)有解決“脲醛泡沫塑料”本身存在的耐水性差穩(wěn)定性低耐老化性弱甲醛釋放最高，這四大缺陷，所以應(yīng)用不廣泛。 發(fā)明人劉興國(guó)同志于1999年，看到一篇由甘肅教育學(xué)院金飛龍等老師，關(guān)于“脲醛樹(shù)脂發(fā)泡材料和制備”的論文啟發(fā)下，根據(jù)德國(guó)巴斯夫公司四十年代，少量可查的關(guān)于“脲醛泡沫塑料”技術(shù)以及參考

2、文獻(xiàn)，在遼寧省保溫材料協(xié)會(huì)名譽(yù)主席，高級(jí)工程師朱盈豹老師及各領(lǐng)域?qū)＜医淌诘闹笇?dǎo)幫助下，歷經(jīng)八年多的刻苦攻關(guān)，經(jīng)上萬(wàn)次的反復(fù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用獨(dú)到的“共混改性”技術(shù)原理和方法，徹底解決了脲醛泡沫塑料原本存在的耐水性差穩(wěn)定性低耐老化性弱甲醛釋放量高，這一世界都無(wú)法解決的難題，成功的研制出了一系列多元全新的高聚物墻體保溫材料和一系列高聚合、輕質(zhì)、韌性好、耐腐蝕、絕緣性好、高強(qiáng)度的工業(yè)用材料及一系列具有多元、多功能載體的最佳植物專用系列產(chǎn)品“植物培根助長(zhǎng)靈”。這一突破性成果，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)泡沫領(lǐng)域沒(méi)有“脲醛泡沫”，并填補(bǔ)了保溫、隔熱及其它領(lǐng)域應(yīng)用的空白。此項(xiàng)目已被國(guó)家授予國(guó)家發(fā)明專利技術(shù)，授權(quán)公告日為2007

3、年7月25日。脲醛泡沫塑料就是用以經(jīng)過(guò)改性甲醛與其它配料和離子水聚合在一起制得的“水溶性”脲醛膠粘劑，以二丁基苯磺酸鈉(商品名稱為拉開(kāi)粉)等“水溶性”發(fā)泡劑，再按工藝要求分別注入到自主研發(fā)具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的旋轉(zhuǎn)空氣式A5型發(fā)泡機(jī)，（現(xiàn)A2-A5系列、發(fā)泡率為30-50倍)，在動(dòng)力推動(dòng)下發(fā)泡，用空氣作填料，在催化劑作用下固化成型，旋轉(zhuǎn)出料，再經(jīng)過(guò)干燥制成的白色塊狀料，這就是“脲醛泡沫”任何一種泡沫，它都是由膠粘劑和起泡劑組成，它的名稱也就是膠粘劑名稱在前起泡劑在后而產(chǎn)生，另外，它不是一種特殊材料也就只能劃分塑料產(chǎn)品中，所以它的名稱為“脲醛泡沫塑料”（英文Urea-Formaldehydefodm），

4、但它具有高阻燃、保溫隔熱性，所以根據(jù)國(guó)際化工行業(yè)的貫例，又命名為UFP為代碼,UFP-阻燃保溫隔熱料應(yīng)用非常廣泛，由此技術(shù)，產(chǎn)生發(fā)明了十一個(gè)系列專利技術(shù)，形成四大系列達(dá)30多種產(chǎn)品，應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、建筑等各行各業(yè)，由此代碼，它的一系列產(chǎn)品可簡(jiǎn)寫(xiě)成，如UFP-保溫磚、UFP-防火保溫隔熱板、UFP-保溫箱、UFP-助長(zhǎng)靈等等。 1.2脲醛泡沫塑料的分類 脲醛泡沫是一種低密度、高發(fā)泡的輕質(zhì)材料根據(jù)發(fā)泡倍數(shù)的不同，泡沫塑料可分為高發(fā)泡與低發(fā)泡。根據(jù)泡沫體質(zhì)的軟硬程度可分為，硬泡沫、半硬泡沫和軟質(zhì)泡沫。 按泡孔結(jié)構(gòu)可分為開(kāi)孔型泡沫和閉孔型泡沫。 開(kāi)孔型泡沫是泡孔之間相互連通、相互通氣，發(fā)泡體中

5、氣體與聚合物相間呈連續(xù)性，流體可從發(fā)泡體內(nèi)通過(guò)，其產(chǎn)品的性能是環(huán)保、可降解、耐老化、通風(fēng)性好、飽肥性強(qiáng)、并保溫隔熱、又防止水份、養(yǎng)份流失，強(qiáng)吸水率高達(dá)990%。 閉孔型泡沫是泡孔孤立存在，均勻地分布在發(fā)泡體內(nèi)互不連通，氣泡完整無(wú)破碎，泡孔壁形成發(fā)泡體的連接性，其產(chǎn)品的性能：保溫隔熱、高阻燃、耐水性好、耐老化、壓縮強(qiáng)度(相對(duì)變形)小、抗拉強(qiáng)度高、抗風(fēng)壓好。按形狀也可分為兩種一種是“脲醛泡沫塑料”保溫隔熱粉料，其規(guī)格為(20目-100目)，另一種是“脲醛泡沫塑料”保溫隔熱顆粒料，其規(guī)格為(2-5)。1.3本專利技術(shù)項(xiàng)目生產(chǎn)產(chǎn)品所需的一切原材料全部采用國(guó)產(chǎn)、綠色、環(huán)保、節(jié)能的材料，工藝簡(jiǎn)單、使用方便

6、、價(jià)格低廉、隨處可購(gòu)。構(gòu)成脲醛泡沫所需材料表改性脲醛膠粘劑有酸發(fā)泡劑無(wú)酸發(fā)泡劑尿素尿素尿素改性甲醛二丁基苯磺酸鈉二丁基苯磺酸鈉甘油磷酸水六亞甲基四胺草酸水水 1.4經(jīng)廣州微生物檢測(cè)中心檢測(cè)，具有可降解性。 1.5脲醛泡沫保溫隔熱料的技術(shù)指標(biāo)經(jīng)遼寧省建筑材料監(jiān)督檢驗(yàn)院檢驗(yàn)，有關(guān)數(shù)據(jù)請(qǐng)看下表：檢驗(yàn)報(bào)告（數(shù)據(jù)頁(yè)）序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目計(jì)量單位檢驗(yàn)結(jié)果1表觀密度Kg/m338.62壓縮強(qiáng)度(相對(duì)變形10%)kPa12.33質(zhì)量吸水率%9904導(dǎo)熱系數(shù)W/(m.K)0.031(23)5尺寸穩(wěn)定性(70、相對(duì)濕度90%、48h)長(zhǎng)%17.7寬%18.1厚%15.06氧指數(shù)%33.67水平燃燒燃燒時(shí)間s14.8燃燒范

7、圍mm49燃燒速率mm/s3.38垂直燃燒燃燒時(shí)間s10.0火焰高度mm180殘留質(zhì)量百分?jǐn)?shù)%85.01.6項(xiàng)目產(chǎn)品無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染、經(jīng)國(guó)家農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（沈陽(yáng)）檢驗(yàn)完全達(dá)到環(huán)保要求，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。有關(guān)數(shù)據(jù)請(qǐng)看下表：檢測(cè)結(jié)果（mg/kg）汞砷鉛鎘鉻0.00570.5531.930.136821.7脲醛泡沫塑料的性能耐冷熱性能將脲醛泡沫塑料試樣在130、12小時(shí)，-30、12小時(shí)，交替處理1年試驗(yàn)，強(qiáng)度和泡孔結(jié)構(gòu)均未發(fā)生任何變化，脲醛泡沫塑料試樣在熔點(diǎn)測(cè)定儀測(cè)得，分解溫度為220，實(shí)際分解溫度在215-235之間燃燒性能脲醛泡沫塑料在1000-1500的本生燈火焰上加熱時(shí)立

8、即分解，立刻離開(kāi)火陷后不繼續(xù)分解，并不產(chǎn)生任何輝光。直接接觸火焰的試樣品，邊緣發(fā)生嚴(yán)重收縮，但是泡沫不發(fā)生“悶燒”離開(kāi)火焰后不繼續(xù)分解，并不產(chǎn)生任何輝光，因此脲醛泡沫塑料被定為難燃材料。耐化學(xué)性能脲醛泡沫塑料試樣在溫度為20浸泡21天，在以下藥品中不發(fā)生變化，25%的氯化銨、碳酸鈉、氯化鈉、(甲、乙)醛、(甲、乙)醇、(乙、丙、丁)酸、氯仿、二丁基磷酸酯等。熱絕緣性能脲醛泡沫塑料導(dǎo)熱系數(shù)低，并且性能穩(wěn)定。脲醛泡沫塑料的熱導(dǎo)率隨著溫度和泡沫的密度變化而變化，請(qǐng)看下圖：溫度/泡沫密度(kg/m3)熱導(dǎo)率/w/(m,k)2510.03510.04510.00.0362535450.036251835

9、180.0364518 耐微生物性能在一般溫度和濕度條件下，脲醛泡沫塑料不會(huì)促進(jìn)真菌繁殖，而且具有一定的殺菌作用，例如將真菌像毛霉菌和曲霉菌注入脲醛泡沫塑料中很短時(shí)間就會(huì)死亡。吸音性能脲醛泡沫塑料的吸音性與聲波的頻率有關(guān)，鉆有小孔的脲醛醛泡沫塑料對(duì)頻率為800-3200Hz的聲音吸收效果最佳，吸音率可達(dá)70%-95%，請(qǐng)看下表：泡沫塑料厚度cm不同頻率下的吸音率（%）100Hz200Hz400Hz800Hz1600Hz3200Hz6400Hz39235870897877410347885938679512448392959283 1.8隨著國(guó)家環(huán)保要求的逐步提高，人們對(duì)環(huán)保的意識(shí)也不斷增強(qiáng)，看

10、到這人們可能早就有了懸念，這個(gè)能行嗎？有甲醛含量，這個(gè)問(wèn)題請(qǐng)同志們大可不必?fù)?dān)心，首先說(shuō)明我國(guó)關(guān)于甲醛釋放量的室內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)是3，而我們采用的脲醛膠粉本身就是符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，甲醛釋放量0.02mg/m3,從上述，同志們也可能注意到，就是徹底解決脲醛本身四大缺陷，其中甲醛釋放量高，在上述也可看到，“改性甲醛”“改性脲醛膠粘劑”字樣，這就是通過(guò)降低F/U摩爾比，添加聚乙二醇、聚乙烯醇等，撐控尿素添加次數(shù)及PH值、溫度，合理調(diào)整F/U摩爾比等于或大于2的低縮合聚，撐控脲醛預(yù)聚混合物促進(jìn)劑、捕捉劑應(yīng)用比例，加入高次甲醛捕捉劑等方法，使之甲醛釋放量降到微少甚至接近于零。也就是說(shuō)，生產(chǎn)原料及產(chǎn)品基本不含甲醛

11、或無(wú)醛，所以不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何污染，這也是本專利發(fā)明的一大亮點(diǎn)。2用“UFP材料”加工而成的保溫板已獲國(guó)家專利并授權(quán)，經(jīng)“遼寧省建筑材料監(jiān)督檢驗(yàn)院”檢驗(yàn)，完全達(dá)到了保溫、隔熱、高阻燃，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并隔音性能好，對(duì)頻率為800-3200Hz，的聲音吸收效果最佳，吸音率可達(dá)70%-95%，耐冷熱性能好，將UFP保溫板試樣在120、12小時(shí)，-20、12小時(shí)，交替處理一年，強(qiáng)度和泡孔均未發(fā)生任何變化，該系列產(chǎn)品適用于住宅、工廠、學(xué)校、別墅、農(nóng)村的小康住宅等建筑。廣泛應(yīng)用于框架結(jié)構(gòu)，輕鋼結(jié)構(gòu)的非承重外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)及室內(nèi)隔墻、分戶墻、屋面、地面等等。這一系列的保溫板一但上市，它必然會(huì)替代有毒、有害、易燃

12、燒，在燃燒時(shí)會(huì)釋放出10余種有毒氣體，直接危害人的生命和造成大氣污染，且價(jià)格高的聚苯乙稀泡沫保溫板。以下是采用常規(guī)實(shí)驗(yàn)方法和檢測(cè)方法，對(duì)本發(fā)明的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)。結(jié)果如下表： 序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目計(jì)量單位檢驗(yàn)結(jié)果1密度g/cm30.32壓縮強(qiáng)度MPa4.53拉伸強(qiáng)度MPa2.04沖擊強(qiáng)度Kj/m22.05最高使用溫度100-1606熱導(dǎo)率mw/（m.k）387吸水性（24h）Kg/m20.38收縮率（%）10024h112024h0.5由于此系列專利技術(shù)的產(chǎn)品適用范圍非常廣泛，所以不能一一列舉講述，按行業(yè)和用途產(chǎn)品可應(yīng)用于如下領(lǐng)域： 建筑業(yè)：1、保溫磚材料   

13、0;    2、保溫空心磚材料 3、保溫混凝土材料        4、保溫砂漿材料 5、各種彩磚、彩瓦材料        6、墻體保溫板系列材料 7、屋面及地面的保溫材料        8、泡沫保溫夾心板系列材料（還可用于裝飾系列材料）         9、與建筑配套的供暖、自來(lái)水、煤氣管

14、道的保溫系列材料優(yōu)勢(shì) 國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心在中國(guó)能源綜合發(fā)展戰(zhàn)略與政策報(bào)告中提出，為適應(yīng)全面建設(shè)小康社會(huì)的新形勢(shì)，將節(jié)能戰(zhàn)略調(diào)整為在繼續(xù)推進(jìn)工業(yè)節(jié)能的同時(shí)，把建筑作為節(jié)能的重點(diǎn)領(lǐng)域。   3.1政策優(yōu)勢(shì)：有國(guó)家“減排節(jié)能”“建筑節(jié)能”“減少采暖耗能”等大方針有力的支持，及省市政府具體政策的支持，以及省市保溫材料協(xié)會(huì)的大力支持。   3.2創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)：該系列專利技術(shù)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中前無(wú)僅有，在技術(shù)上具有先進(jìn)的領(lǐng)先地位和獨(dú)有性。    3.3價(jià)格優(yōu)勢(shì)：該系列專利技術(shù)項(xiàng)目的產(chǎn)品，成本低、利潤(rùn)高、市場(chǎng)前景宏偉、廣闊、商機(jī)

15、無(wú)限,并擺脫了對(duì)石油等能源產(chǎn)品的巨大依賴。   3.4市場(chǎng)需求優(yōu)勢(shì)：具有及其巨大外墻保溫建材市場(chǎng)的需求。及剛剛啟動(dòng)的發(fā)掘經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，尋找經(jīng)濟(jì)新動(dòng)力和擴(kuò)大內(nèi)需的良好機(jī)遇。  中國(guó)節(jié)能技術(shù)大綱白皮書(shū)中指出：   我國(guó)城鄉(xiāng)現(xiàn)有建筑面積420億平方米，“每年又新竣工16-20億平方米”，其中大部分為高耗能建筑。 我國(guó)新建筑中只有10-15%符合國(guó)家強(qiáng)制性節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，其它均為高耗能（含采暖耗能）建筑。   建設(shè)部明確要求“十一五”期間，現(xiàn)居住和公用建筑節(jié)能改造，大城市要完成25%，中等城市完成15%，小城市要完成10%。 3.5原材料優(yōu)

16、勢(shì)：該系列專利項(xiàng)目生產(chǎn)產(chǎn)品所需的一切原材料全部選用國(guó)產(chǎn)，環(huán)保節(jié)能的材料，價(jià)格低廉、穩(wěn)定，隨處可購(gòu)。 3.6綠色產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)：隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，人們選擇使用綠色產(chǎn)品的愿望越來(lái)越強(qiáng)烈。目前在全球的生產(chǎn)和消費(fèi)領(lǐng)域已迅速形成了一股綠色浪潮，據(jù)專家估計(jì)：在未來(lái)十年內(nèi)，綠色產(chǎn)品有可能成為世界主要商品市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品。目前較權(quán)威的觀點(diǎn)認(rèn)為綠色產(chǎn)品是指在其壽命周期中通過(guò)采用先進(jìn)的技術(shù)能經(jīng)濟(jì)地滿足用戶功能和使用性能的要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)省資源和能源、減少或消除環(huán)境污染，且對(duì)勞動(dòng)者（生產(chǎn)者和使用者）具有良好保護(hù)的產(chǎn)品。 從綠色產(chǎn)品的定義可以看出，綠色產(chǎn)品由三個(gè)基本要素組成，即： 產(chǎn)品的技術(shù)先進(jìn)性，技術(shù)先進(jìn)性是綠

17、色產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的前提。綠色產(chǎn)品強(qiáng)調(diào)在其壽命周期中采用先進(jìn)的技術(shù)，從技術(shù)上保證安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的各項(xiàng)功能和性能，保證產(chǎn)品壽命周期全過(guò)程具有很好的綠色特性。 產(chǎn)品綠色性，產(chǎn)品的綠色特性包括節(jié)能、降耗、環(huán)保和勞保四個(gè)方面的內(nèi)容，它是通過(guò)在產(chǎn)品壽命周期的各個(gè)階段中采取各種綠色措施，并實(shí)施嚴(yán)格管理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)濟(jì)性對(duì)綠色產(chǎn)品是必不可少的因素之一。一個(gè)產(chǎn)品若不具備用戶可接受的價(jià)格，就不可能走向市場(chǎng)。從壽命周期的角度來(lái)看，產(chǎn)品成本應(yīng)包括企業(yè)成本、用戶成本和社會(huì)成本，即所謂的壽命周期成本。 總之，只有在產(chǎn)品壽命周期中將技術(shù)先進(jìn)性、綠色性以及經(jīng)濟(jì)性融合為一個(gè)整體，才能獲得真正的綠色產(chǎn)品

18、。而我們系列專利技術(shù)及一系列專利技術(shù)產(chǎn)品，完全符合綠色產(chǎn)品的三個(gè)基本要素，可稱為真正的綠色產(chǎn)品，所以具有強(qiáng)大的綠色產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。 四、專利技術(shù)項(xiàng)目產(chǎn)品的市場(chǎng)前景    新產(chǎn)品的上市關(guān)健是靠國(guó)家政策和領(lǐng)導(dǎo)的大力支持與產(chǎn)品的性價(jià)比   4.1首先我們來(lái)簡(jiǎn)單分析一下原有同行業(yè)產(chǎn)品的情況，目前在國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際，在建筑領(lǐng)域中都沒(méi)有真正意義的保溫磚，也就是說(shuō)現(xiàn)在墻體砌筑材料大部分都不保溫，主要就是靠墻體的厚度來(lái)減少導(dǎo)熱系數(shù)，所以出現(xiàn)了在不同地區(qū)墻體厚度的不同，在不同地區(qū)的建筑成本也產(chǎn)生了較大差異，給寒冷地區(qū)造成了很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，現(xiàn)有的保溫空心磚，它主要是靠空心阻擋空氣的流通來(lái)減少導(dǎo)熱系數(shù)，根本達(dá)不到國(guó)家空心磚的保溫標(biāo)準(zhǔn)，加氣混凝土磚保溫效果較好，但成本高、體輕等缺點(diǎn)不適用于建筑砌體的主體材料。   4.2我們?cè)購(gòu)默F(xiàn)有產(chǎn)品的原材料來(lái)看，一是所需大量的土、二是所需大量的爐渣，如果我們統(tǒng)計(jì)全國(guó)的磚廠，就會(huì)得到一個(gè)每年侵吞大量土地的驚人數(shù)字，這和國(guó)家保護(hù)耕地、保護(hù)土地資源的政策很不相符，再有隨著減少環(huán)境與空氣的污染實(shí)行了集中供熱，這就使?fàn)t渣身價(jià)倍增，且供不應(yīng)求，而成本不斷上升，也導(dǎo)至產(chǎn)品的價(jià)格上漲。   4.