许若翊

（平煤神马建工集团有限公司，河南 平顶山 467000）

摘要：为研究绿色建筑节能保温硬泡聚氨酯板制备及剪切粘接强度性能测试，通过混合一定比例的聚醚多元醇与固化剂等原料制备建筑节能保温硬泡聚氨酯板，在不同影响因素下测试剪切粘接强度性能。结果表明，硬泡聚氨酯板制备陈化时间为1440min时，可有效保障其导热系数稳定、可靠，加工密度宜保持在57.5-60g/m³，聚醚二元醇、三元醇的配比以1:1、3:2为宜，此时剪切粘接强度与断裂伸长率均较高，在浸水、紫外线老化、冻融循环环境下，随着粘接面积的增长，硬泡聚氨酯板的剪切粘接强度呈上升趋势，说明制备的硬泡聚氨酯板节能保温和剪切粘接强度性能较好。

关键词：粘接面积；绿色建筑；节能保温；硬泡聚氨酯板；剪切粘接强度

引言
硬泡聚氨酯板是通过起始剂、催化剂联合作用在高压喷涂发泡形成的高分子聚合物，是一款全新的可以实现保温、防水作用的合成材料。为了更加广泛和科学地将硬泡聚氨酯板应用在绿色建筑节能保温设计中，有必要研究硬泡聚氨酯板的剪切粘接强度性能影响因素。针对绿色建筑节能保温硬泡聚氨酯板的剪切粘接强度性能，对聚氨酯硬泡技术在绿色建筑节能应用中的导热系数、粘合强度等性能进行了分析，研究硬泡聚氨酯板粘接界面的粘接强度。以上研究考虑的剪切粘接强度影响因素仅局限于内部，未对浸水、紫外线老化、冻融循环等外部因素进行分析。在此研究绿色建筑节能保温硬泡聚氨酯板的制备及剪切粘接强度性能测试。

1 硬泡聚氨酯板的制备

１.１实验原料

制备所需原料：聚醚多元醇（自制）；交联剂，双丙酮丙烯酰胺（苏州金运莱）；催化剂，新癸酸钾（新典化工）；防水剂，环氧丙烷（济南光讯）；泡沫稳定剂，二甲基环己胺（康迪斯化工）；发泡剂，十二烷基硫酸钠（济南润辉）；固化剂，异氰酸酯（山东茂发）。

１.２ 聚醚多元醇的制备

按照配方配置聚醚二元醇、三元醇，与起始剂、催化剂共同置入聚合反应釜，同时展开搅拌、加热操作，对反应物料进行抽真空操作。当反应物料升温至一定情况后，终止抽真空操作。在反应釜中加入一定量的防水剂，基于反应温度与压力的控制完成聚合反应，针对聚合得到的物料展开脱水、吸附过滤操作，制成聚醚多元醇。

１.３ 硬泡聚氨酯板的配方及制备

硬泡聚氨酯板配方如表1所示。

表1硬泡聚氨酯板配方

按照表1所示比例混合各项原料并通过电动搅拌器搅拌至均匀，然后将物料倒入模具等待发泡，在泡沫完全熟化后对其展开性能测定。设置4个粘接面积分别为50、100、150、200㎡的硬泡聚氨酯板试样，用以后续试验。

２硬泡聚氨酯板剪切粘接强度性能试验测定

２.１实验仪器实验仪器：

JB90－SH／20030053型搅拌器（佛山南北潮公司）；标准M1型天平（蓬莱天平配件厂）；WSSF-413型温度计（江苏微开测控公司）；FLT．H型聚氨酯高压发泡机（广东弗雷特公司）；HJ／CQ－80C型环境试验箱（广东鸿骏仪器公司）；TH-8100型万能材料试验机（卡迪斯测控公司）。

２.２试验方法及标准

２.２.１硬泡聚氨酯板节能保温性能测试方法及标准

根据国家标准测试泡沫性能，通过万能试验机测试其力学性能，通过环境

试验箱测试其尺寸稳定性。性能指标如表2所示。

表2硬泡聚氨酯板的性能指标

吸水率依据HGT 3856—2006进行测试。节能保温性能的核心指标之一为导热系数,已知硬泡聚氨酯板导热系数的影响因素较多，对其展开分析。

熟化时间：硬泡聚氨酯板试件达到完全熟化需要的时间，测定标准为HB 5244—1993。

2.2.2硬泡聚氨酯板剪切粘接强度性能测试方法及标准

研究硬泡聚氨酯板剪切粘接强度的影响因素，分别测试密度、聚醚配比、粘接面积等因素对硬泡聚氨酯板剪切粘接强度性能的影响。为了提高测试的鲁棒性，设置了浸水、紫外线和冻融循环3种测试条件。

冻融循环条件的实验方法：对硬泡聚氨酯板试件进行浸水、冷冻以及冻融循环处理，设浸水的温度为22℃，时间为8d；冷冻温度为-22℃，时间为8d；冻融循环共8次，先冷冻15ｈ，然后浸水在标准环境下测试浸水、冷冻以及冻融循环后硬泡聚氨酯板试件的拉伸模量与剪切粘接破坏面积，并对比未有任何处理的原始硬泡聚氨酯板试件。

测试指标剪切粘接强度：依据JC/T 547—2005进行测试。

断裂伸长率是粘接强度的测试指标，通过万能试验机测试硬泡聚氨酯板拉伸破坏后的伸长长度，计算其断裂伸长率。

3 结果与讨论

３.１制备的硬泡聚氨酯板基础性能测试结果

硬泡聚氨酯板的基础性能测试结果如表3所示。

由表2、表3可知，制备的硬泡聚氨酯板基础性能全部达标，可以应用于后续试验。

3.2制备的硬泡聚氨酯板绿色节能保温性能测试结果

3.2.1陈化时间对导热系数的影响

硬泡聚氨酯板常规条件下的陈化乳白、拉丝和不沾时间分别为4.5、11.5、16.5s,硬泡聚氨酯板在乳化周期达到15min时完成硬化处理。差异陈化时间对导热系数的影响，结果如表4所示。

由表4可知，硬泡聚氨酯板在陈化时间为600~1440min时，导热系数的增加量具有较大程度的变化，硬泡聚氨酯板的导热系数增量高约5%,大于其他陈化时间的导热系数增加量变化程度。由此可见，硬泡聚氨酯板陈化时间为1440min时，导热系数较高，可以达到绿色建筑节能保温要求。

３.２.２密度对导热系数的影响密度对导热系数影响如表5所示。

由表5可知，当密度由31.5g/m³增至65.5g/m³过程中，其导热系数表现出先下降后提升又下降的发展趋势，且在57.5g/m³时达到最高点。

综上所述，将陈化时间设置为1440min，密度保持在57.5g/m³时，制备的硬泡聚氨酯板为合格的绿色建筑节能保温硬泡聚氨酯板。

3.3节能保温硬泡聚氨酯板剪切粘接强度性能测试结果

3.3.1密度对硬泡聚氨酯板剪切粘接强度的影响在实际应用过程中还要分析密度对硬泡聚氨酯板剪切粘接强度性能的影响，结果如表6所示。

由表6可知，密度对硬泡聚氨酯板的剪切粘接强度存在影响，硬泡聚氨酯板的剪切粘接强度跟随密度的增加而提升。为保证硬泡聚氨酯板的整体性能与质量，结合表5数据，加工密度为57.5~60g/m³时，剪切粘接强度性能较好。

3.3.2聚醚配比对硬泡聚氨酯板剪切粘接强度的影响

测试不同聚醚配比对硬泡聚氨酯板剪切粘接强度性能的影响，结果如表7所示。

由表7可知，随聚醚二元醇配比量的提升，硬泡聚氨酯板的剪切粘接强度减小，断裂伸长率增加。当聚醚二元醇、三元醇的配比为1∶1、3∶2时，硬泡聚氨酯板的剪切粘接强度与断裂伸长率均较高，所以聚醚二元醇、三元醇的配比以1∶1、3∶2为宜。

3.3.3粘接面积对硬泡聚氨酯板剪切粘接强度的影响

分析浸水、紫外线以及冻融循环3种条件下，粘接面积对硬泡聚氨酯板剪切粘接强度的影响。

(1)浸水条件。浸水条件下，粘接面积对硬泡聚氨酯板剪切粘接强度的影响，结果如表8所示。

由表8可知，浸水时间越长，相同粘接面积的硬泡聚氨酯板剪切粘接强度总体呈增高态势，断裂伸长率下降；在同一浸水时间、粘接面积增加的情况下，硬泡聚氨酯板的剪切粘接强度随粘接面积的增大而增大，断裂伸长率随粘接面积的增大而下降，说明硬泡聚氨酯板剪切强度基本不受浸水影响。

(2)紫外线条件。对硬泡聚氨酯板展开紫外线加速老化试验，粘接面积对硬泡聚氨酯板剪切粘接强度影响的结果如表9所示。

由表9可知，紫外线老化前后，粘接面积为50㎡的硬泡聚氨酯板剪切粘接强度增大、黏度变高、断裂伸长率下降，粘接破坏形式为内聚破坏；紫外线老化后，随粘接面积的增加，硬泡聚氨酯板的剪切粘接强度增大，说明硬泡聚氨酯板具有较强的抗紫外线性能。

(3)冻融循环。长时间冻融循环会破坏建筑外墙外保温的硬泡聚氨酯板粘接界面，冻融测试不同处理形式下，粘接面积对硬泡聚氨酯板剪切粘接强度影响的结果如表10所示。

由表10可知，粘接面积相同的情况下，浸水处理的硬泡聚氨酯板剪切粘接强度值最小，冻融循环次之，冷冻处理的硬泡聚氨酯板剪切粘接强度最大；相同处理条件下，硬泡聚氨酯板剪切粘接强度值跟随粘接面积的增大而增大。由此可见，硬泡聚氨酯板剪切粘接强度性能受冻融循环条件影响较小。

3 结论

通过试验研究绿色建筑节能保温硬泡聚氨酯板剪切粘接强度性能，分析内部因素和外部因素对绿色建筑节能保温硬泡聚氨酯板剪切粘接强度的影响。根据试验结果可知在不同环境下建筑节能保温硬泡聚氨酯板剪切粘接强度与粘接面积存在正向关系。制备的硬泡聚氨酯板能够提高绿色建筑的节能保温效果，且能够抵御各种恶劣环境条件的腐蚀，达到较好的应用效果，令建筑结构更加安全稳固。

来源：《粘接》2024年年1月第51卷第1期