硬质聚氨酯泡沫塑料是一种绝热防腐高分子合成材料，用作防腐保温保冷层，它导热系数低、密度小、强度高、吸水性小、绝热、绝缘、隔音效果好、化学稳定性能好，作为一种绝热材料，广泛应用于石油、化工、运输、建筑、日常生活等领域，如输油和辅热水管道、油库、贮罐、冷库、空调、冰箱、集中供热供汽管道等设施的保温保冷。有数据显示，用硬质聚氨酯泡沫塑料保温的管道比传统的管道可减少热损失35％，节约了大量能源，减少了维修费用。另外，它还具有优良的防水防腐性脂，可直接埋入地下或水中，使用寿命可达20～30年以上，使用温度-190～120℃。
聚氨酯泡沫塑料有聚酯与聚醚型之分。通常聚酯在强度、耐温性能等方面较聚醚型为好，但因聚酯原料成本高，所以在应用上受到限制。
1．硬质聚氨酯泡沫塑料的主要性能
硬质聚氨酯泡沫塑料1000℃火焰温度下燃烧5 s后离火，在1～2s内自熄。耐浓度小于10％的无机酸，不耐高浓度的无机酸；耐中等浓度的碱液；耐汽油、机油，耐酮、耐酯，不耐醇。
各种绝热材料性能对比见表5—1。
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| 项目 | 聚氨酯硬质泡沫塑料 | 聚苯乙烯 | 泡沫玻璃 | 聚氯乙然泡沫 | 软木 |
| 密度/kg·m-3 | 50 | 50 | 160～190 | 60～70 | 240～250 |
| 导热系数/W·(m·K)-1 | 0.023～0.026 | 0.043 | 0.055～0.060 | 0.043 | 0.058 |
| 耐热度/℃ | +130 | +75 | +400 | +80 | +100 |
| 耐寒度/℃ | -110 | -80 | -270 | -35 | ? |
| 吸水率体积/％ | 0.2 | 0.4 | <0.2 | 0.3 | ? |
| 压缩强度/MPa | ≥0.2 | 0.18 | >0.5 | 0.18 | ? |
| 自熄性 | 自熄 | 易燃 | 不燃 | 易燃 | 燃烧 |
2． 硬质聚氨酯泡沫塑料原料的性质、规格与选择
硬质聚氨酯泡沫塑料是以多元羟基化合物和异氰酸酯为主要原料。在催化剂、发泡剂的作用下，经加成聚合发泡而成。主要反应力异氰酸酯与多元羟基化合物中的羟基反应生成聚氨酯。催化剂主要有叔胺和有机锡等。发袍反应为异氰酸酯与水反应，产生二氧化碳气体和脲。反应产物脲及叔胺等物对此反应有催化作用。反应所产生的二氧化碳气体被用来发泡。但水发泡的最大缺点是耗费昂贵的异氰酸酯。也常用低沸点氟氯烷化合物(即F-113等)，利用聚合过程中的反应热汽化，使物料在逐步固化前形成泡沫，发泡剂用量可根据所需泡沫体密度来决定。
(1)聚酯。硬质泡沫聚氨酯所用的聚酯，其羟值通常控制在300～500之间。456聚酯指标如下。
(2)Ⅲ型阻火聚醚：是三羟基含磷含氯阻火聚醚。由于分子结构中引入了磷、氯，产品具有阻火性。Ⅲ型阻火授醚质量指标见表5—2。
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| 指标名称 | 一级品 | 二级品 |
| 外观 | 黄色透明稠状液体 | 黄色透明稠状液体 |
| 羟值(KOH)/mg·g-1 | 500±20 | 485±35 |
| 酸值(KOH)/mg·g-1 | ≤5 | ≤5 |
| 含磷量/％ | ≥3.9 | ≥3.5 |
| 水分/％ | ≤0.2 | ≤0.4 |
(3)交联剂N-403乙二胺聚醚。化学名尔四(聚乙—羟丙基)乙二胺。其质量指标如下。
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| 外观 | 淡黄色至棕色透明黏稠液体 | 水分/％ | ≤0.2 |
| 羟值(KOH)/mg·g-1 | 770±35 | ? | ? |
此交联剂可代替部分有机胺催化剂，又可代替其他羟基聚醚。它有增进分子结构交联，改进泡沫固化速度，减少泡沫塑料脆性的作用。
(4)阻火剂TCER。是β-三氯乙基磷酸酯，其质量指标如下；
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| 外观 | 无色至黄色透明液体 | 酸值(KOH)/mg·g-1 | ≤1.0 |
| 相对密度(15～20) | 1.410～1.430 | 水分/％ | ≤0.3 |
此阻火剂溶于醇、酮，酯、芳烃、氯仿以及四氯化碳，不溶于脂肪族烃。由于分子中含磷、氯，阻燃作用较显著。主要作为添加型阻燃剂，除增加塑料具有自熄性外，还有增塑性、耐水、耐候、耐寒性。施工时还可降低黏度，便于施工。
(5)多异氰酸酯PAPIR-NCO。其质量指标如下。
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| 酸值/％ | <0.3 | -NCO含量/％ | >29 |
| 水解氯含量/％ | <0.5 | 黏度(25)/mPa·s | <1000 |
多异氰酸酯PAPIR—NCO可延缓塑料反应胶凝时间和发泡时间，有利于一步法泡沫模制。对提高塑料的耐热性、强皮、耐湿性有很大好处。
(6)硅油。是一种表面活性剂，也是一种发泡稳定剂。它是一种有机硅大分子化合物，在组分中仗几种物质均匀互混，作为亲水的聚酯和疏水的异氰酸酯、氟碳化合物的乳化剂；其次是稳定发泡，在发泡过程中降低泡沫表面张力，控制泡孔大小，防止胶凝时微孔合并，起到控制微孔大小的作用。
(7)催化剂。三乙醇胺是一种控制聚氨酯分子交联速度和气体生成速度的化合物。
生产硬质泡沫塑料通常选用锡盐与叔胺类例如二月桂酸二丁基锡，它们的作用是促进塑料迅速胶凝或泡沫固化。
(8)发泡剂。分为水或物理发泡剂、氟碳化台物发泡剂。作为聚合物膨胀发泡，充入泡沫微孔以降低导热系数。常用的氟碳化合物为F-11、F-113。
3．硬质聚氨酯泡沫塑料配方
(1)胶液配方表5—3～表5-7介绍了几个单位用的硬质聚氨酯泡沫塑料配方。
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| 组分 | 原料名称 | 质量比 | 施工温度 |
| A | Ⅲ型聚醚 乙二胺聚醚 三氯三氟乙烷P-113 β-三氯乙基磷酸酯TCEP 三乙醇胺 二月桂酸二丁基锡 204硅油 | 48～50 15～17 18～20 13～15 1～2.6 0.2～0.5 1.5～2 | 施工温度 31～41℃ 表面温度 45℃左右 |
| B | 聚苯基甲基多导氰酸酯PAPI | 106.5～117.1 | ? |
表5-4 大庆油田科研设计院胶液配方
| 组分 | 原料名称 | 质量比 | 生产厂家 |
| A | 甘油聚醚 硅油 二月桂酸二丁基锡 三乙烯二胺 多缩丙二醇 F-11 | 100 3.45 0.09 0.75 1.45 30 | 南京塑料厂 进口 北京化工三厂 上海第五制药厂 上海高桥化工厂 上海电化厂 |
| B | PAPI | 142 | 常州有机化工厂 |
表5-5 大连旅顺龙头塑料保温厂胶液配方
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