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生态建筑节能材料介绍

在生态建筑节能材料发展的重点方面,国内外不少研究者关注按环保和生态平衡理论设计制造的新型建筑材料,如无毒装饰材料,绿色涂料,采用生活和工业废弃物生产的建筑材料,有益健康和杀菌抗菌的建筑材料,低温或免烧水泥、土陶瓷等。笔者认为,从宏观来看,我国发展生态建材,现阶段的重点应放在引入资源和环境意识,采用高新技术对占主导地位的传统建筑材料进行环境协调化改造,尽快改善建材工业对资源能源的浪费和严理污染环境的状况,其实,提高传统建筑材料的环境协调性能并不是排斥发展新型的生态建材,而是前面所述的发展生态建材的重要内容和方法之一。
关于生态建筑保温材料发展方式和对环境协调性的改进,日本学者三本良一教授总结了四类创新的方法和它们各自对环境协调性贡献大小的评价,即,产品改进,重新设计,功能创新和系统创新。系统创新对环境协调性的改进最大,花费的时间最长,不难理解,系统创新的难度也最大,而产品的改进相对简单,对环境协调性的提高也相对小些。这里需要指出的是,对某种材料而言,生态化或环境协调化的发展并不一定要遵循这四种排列顺序。

生态建材与其它新型保温材料在概念上的主要不同在于生态建材是一个系统工程的概念,不能只看生产或使用过程中的某一个环节。对材料环境协调性的评价取决于所考察的区间或所设定的边界。目前,国内外画龙点睛在出现各种各样称之为生态建材的新型建筑材料,如利用废料或城市垃圾生产的“生态水泥”等。但如果没有系统工程的观点,设计生产的建筑材料有可能在一个方面反映出“绿色”而在其它方面则是“黑色”,评价时难免失之偏颇甚至误导。例如,高性性能的陶瓷材料可能废弃后难以分解,建筑高分子材料常常难于降解,复合建筑材料因组成复杂也给再生利用带来难度;黏土陶料混凝土砌块轻质、高强、热绝缘性和防火性能好,但其生产需要较高的能耗;塑钢门窗较钢窗和铝合金窗更坚固耐久和热绝缘性能更好,但它包含高的能源成本和废弃处理时将对环境产生严重的负担;立窑水泥也可能仅因其一产耗能小而被认为比旋窑水泥的环境协调性好,甚至对因释放温室气体CO2而“黑名昭著”的水泥产业,也应看到其制成品水泥混凝土在使用过程自然发生的碳化过程对CO2的吸收。生产1吨水泥熟料,因燃煤和石灰石分解大约释放出1吨CO2,除了燃煤释放的CO2以外(约占40%),水泥烧成中碳酸钙分解释放的CO2量可以在缓慢的碳化过程中被水泥混凝土完全吸收。为全面评价建筑材料的环境协调性能,需要采用生命周期评价方法(Life Cycle Assessment,简称LCA)。生命周期评价方法是对材料整个生命周期中的环境污染、能源和资源消耗与资源影响大小的一种方法。目前虽然已有一些专著介绍并已进入ISO国际标准,对建筑材料而言,LCA还是一个正在研究和发展中的方法。
生态聚氨酯保温材料的科学和权威的定义目前仍在研究确定阶段。生态建筑材料的概念来自于生态环境材料。生态环境材料的定义也仍在研究确定之中。其主要特征首先是节约资源和能源;其次是减少环境污染,避免温室效应与臭氧层的破坏;第三是容易回收和循环利用。作为生态环境材料一个重要分支,按其含义生态建筑材料应指在材料的生产、使用、废弃和再生循环过程中以与生态环境相协调,满足最少资源和能源消耗,最小或无环境污染,最佳使用性能,最高循环再利用率要求设计生产的建筑材料。显然这样的环境协调性是一个相对和发展的概念。


关于生态建材的发展策略,还有一些问题南非要回答。如环境协调性与使用性能之间并不总是能协调发展相互促进。笔者认为,生态建材的发展不能以过分牺牲使用性能为代价。但生态建材料使用性能的要求不一定都要高性能,而是指满足使用要求的优异性能或最佳使用性能。性能低的建筑材料势必影响耐久性和使用功能,如采用LCA方法评价,在生产环节中为节能利废而牺牲性能并不一定能提高材料的环境协调性。

地方政府推动节能缺乏动力

地方政府实质性的推动建筑节能材料,尤其是节能的新型保温材料聚氨酯保温材料等动力并不够。

去年,我国在推出的《公共机构节能条例》提到,如果政府没有制定“年度节能目标”和“实施方案”,将责令整改,甚至通报。但条例中没有细化实质性的鼓励措施。

荷兰皇家哈斯康宁工程咨询有限公司总经理于兵说,政府要做节能项目需要有三点保证:政府高层官员一定要极为重视,政府的政策导向很重要。

“如果可以把节能问题摆上重要的日程,那么他们会在制定的第二年财政预算中拨出一部分资金来做这类项目。”

其次,国家及地方的政策激励作用也很重要。

不久前,北京市政府已提出,会对部分公共机构和建筑的节能项目,给予补助。对改造后节能率在15%至25%的项目给予不超过项目建设投资20%的补助,对改造后节能率在25%以上的项目给予不超过项目建设投资30%的补助。

另外,政府点头拨款、获得财政支持之外,也需要第三方的技术支持。“节能前期阶段,节能效果很明显,产出会很大,但此后会逐渐减小。而政府需要通过专业人士来帮助其衡量收益情况。”于兵提到。

市场推广:三种阻力

在市场推广上,建筑节能也有着各样的难度。“节能”工作不像招商引资。做节能功课,官员们可通过“关灯、关空调”等方式想方设法来得到一些效果;“招商”却能直接成为考核地方政府官员的硬性指标。因此让地方政府官员直接掏钱去做政府大楼的整体改建,官员显然缺乏积极性。

其他公共建筑的节能推广就更加困难了。

如体育场馆、博物馆等本来的运营资金就不足,实际收入也不算很高,管理者既没钱去做节能措施,而且做了节能,也与他们的实际绩效不挂钩。

“当然,部分省市已有一系列的补贴和优惠措施,但这并不是全国性的。”申银万国[4.63 -2.53%]分析师吕琪对CBN记者说。

江苏省南通市就对当地的港闸区公园一村等5个总面积为35万平方米的建筑项目实行了专项引导补贴资金。在投资467万元使用一种墙体保温技术后,5项目将获得政府88万元的补贴。

今年7月30日,深圳出台强制政策对36个大运会体育场馆、市中级人民法院、市民中心、市委办公楼等进行节能改造。就资金支出方面,将使用产权单位、业主、社会资金及合同管理和财政支持等相结合的方式。如果列入建筑节能改造示范项目的,深圳市政府还会部分“埋单”。

除了政府及其他公共建筑外,占我国建筑面积16%左右的北方城镇居民的采暖住宅改造也是建筑节能的核心之一。

但做一个住宅的节能改造必须由各部门配合。如供热办、发改委、房管局等等。如果不能组建一个较好的协调团队,就连项目都启动不了。

民宅改造还有另一个焦点问题——“钱”由谁出。

上海早在2003年就开始实施了“平改坡”工程。这种将平顶老公房上加一个尖顶的项目能一次性的解决防毒渗漏、管线老化,且节能降耗。当时,上海市、区两级政府,居民等三方出资的市场化运作方式得到了积极的响应。

而我国北方地区更需要改造。内蒙古包钢的一个70多平方米的小住宅,要对门窗、保温层、防水层等多方面投入,使其成为一个更加温暖的小屋。每平方米260元的改造成本中,如果不是包钢自己出资118元的话,使用国家、地方财政及住户的钱启动项目非常难。

目前,除内蒙古、山西、河南等地区有1比1的配套财政奖励政策(即地方财政与国家财政配套出资),大部分地区的财政还没设立专项的民用节能改造资金。

同样,在商业楼宇和住宅小区的节能改造上,困难也是显而易见的:一些写字楼的电费是由租户企业自付,如果要做电力节能改造,需要对每个租户进行说服,这对节能公司而言时间成本很大;住宅小区的业主一般是否要进行节能改造,也需要业委会同意,不是物业公司就能说了算。

很多保温材料废品掩埋状况不好

业固体废弃物的处理,通常会耗费企业大量的资金成本、人力成本和时间成本。加上受制于技术的发展和政策法规法律体系的不完善,一些企业对生产过程中产生的废弃物的处理,流于表面形式,给环境保护造成巨大压力。

日前,《中国产经新闻》记者跟随业内知情人士,前往江苏省几个地市的火力发电企业,发现这些企业广泛运用的保温材料的处理现状不容乐观。

业内知情人士告诉记者,电力、化工、石油、冶金这四大行业是保温材料的使用和消费大户,同时也是废弃聚氨酯保温材料的抛弃大户,每年都有大量的废弃新型保温材料被白白地浪费掉。不仅如此,通常这些废弃建筑节能材料被埋在地下,很难降解,对土壤和地下水产生严重污染。

在江苏省某市一家电力企业的检修场地,记者看到了占地有几百平方米、堆积数米之高的废弃保温材料。浸泡过废弃保温材料的污水,所经之处,土壤变成黄褐色,绿草枯死。

据该企业某部门主任向《中国产经新闻》记者透露:每年对部分机组和管道进行检修以及每隔几年的大面积检修都会拆除和报废大量保温材料。而处理这些材料,企业将花费大量的人力、物力将其运走并掩埋。“不可避免地要对环境造成一定程度的污染”。

随后,记者又来到另一家火力发电企业,在承包该企业废料运输人员的带领下,《中国产经新闻》记者来到了这家企业废弃保温材料的“掩埋场”,所谓“掩埋场”其实是当地村庄的一条小河,这家企业废弃的保温材料掺杂着生活垃圾就倾倒在河边,河水已经变了颜色,气味十分难闻。

知情人告诉《中国产经新闻》记者,该电力企业租用了该村庄部分土地和河流,租用目的就是倾倒这些固体废弃物。

一位不愿意透露姓名的环保专家给《中国产经新闻》记者算了一笔账,以电厂50MW机组运行10年为例计算,10年保温材料的运行费用是180万元,一个50MW机组每10年须填埋1575平方米废料,然而这些废料都是由高能耗燃烧而成,在生产过程中需要耗费电661500度、水1890吨、矿物质2205方、燃煤264.6吨,排放二氧化硫19.845吨,二氧化碳661.5吨。

绿色居住需文化政策护航

可持续发展是在人类发展与环境、资源矛盾尖锐中而提出的。对可持续发展,不能狭隘的用几个环境指标来表示,要看到它是在生态系统规律上提出来的一种发展模式,要求在发展中注意资源的可续利用和不给环境造成不可恢复的破坏,因此它是一种新的生态价值观,也是提倡通过公共和个人行为形成的社会公平,已经逐步地成为规范我们社会行为的重要指导原则。
然而,尽管可持续发展已经成为大家的共识,但是,可持续发展原则在建筑产业中的体现,从内容到方法还缺少一致的认识,在实施上的差距就更大。本文旨在对在建筑产业如何贯彻可持续发展观念,推动绿色建筑发展提出几点思考。建筑系统是生物圈中一个重要的能量与物质材料的流动环节,它的可持续发展对实现可持续发展战略有着特殊重要的意义。
资料表明,一个建筑使用6年所消耗的能量就相当这个建筑建造中所消费的能量,而建筑的寿命要达到50-100年。在建筑使用能耗中,仅占全国人口14%%的采暖人
口,每年用于采暖能源高达1.3亿吨标准煤以上,占全国能源生产的10%%,保温不良的聚氨酯保温材料造成的热损失估计达1.2亿吨标准煤,按单位面积计算,住宅采暖能耗相当于发达国家的3倍。

在欧盟,已经有越来越多的家庭趋向选有生态标准的住宅,生态的智能已经成为市场上的卖点,经济与可持续发展得到了有机的融合。

城市化进程中建筑对环境和资源的巨大影响

建筑对环境和资源的影响不仅涉及面广,而且极其深刻,特别是对于我国高速发展的城市来讲,更是影响巨大。比如近几年北京地区每年建筑开复工面积就达到近亿平方米,每年竣工二千多万平方米,这种高密度和高强度的建设活动,使城市生态景观快速发生变化,城市生态系统和外部环境进行着大量物质与能量的交换。仅就建材而言,我国钢、水泥、平板玻璃、建筑陶瓷、卫生陶瓷、砖、砂、石几项生产耗能达1.6亿多吨标准煤,占全国能源生产的13%%左右。我国新型墙体材料的产量虽然增加很快,但实芯粘土砖仍然占80%%以上,不仅年耗煤达5000多万吨,而且是每年要毁掉10多万亩土地资源,还要向环境排放大量的有害气体和温室气体。

建筑系统在使用、改造和拆除过程中,比建造它还要发生多几十倍的能量与物质的交换。有资料表明,一个建筑使用6年所消耗的能量就相当这个建筑建造中所消费的能量,而建筑的寿命要达到50-100年。在建筑使用能耗中,仅占全国人口14%%的采暖人口,每年用于采暖能源高达1.3亿吨标准煤以上,占全国能源生产的10%%,保温不良的墙体材料造成的热损失估计达1.2亿吨标准煤,按单位面积计算,住宅采暖能耗相当于发达国家的3倍。与此同时夏季空调和现代照明的耗能也在以惊人的速度发展。可以说建筑系统是生物圈中一个重要的能量与物质材料的流动环节。它的可持续发展对实现可持续发展战略有着特殊重要的意义。

绿色消费方式与绿色建筑市场需求驱动

首先需要的是加强对建筑师的可持续发展的生态意识教育,建筑师的创作不能脱离时代和当前的社会的认识水平,否则就不会被接受。但是,建筑师要有引导建筑进步的责任。20届国际建协对建筑教育的讨论指出,过去的学校的建筑教育,对引导学生在建筑物的体型设计方面倾注极大的精力,现在,应更关心历史、社会人文和生态环境。对于执业的建筑师,我国已经建立了建筑师的注册制度,对于继续教育也有了明确的规定,2002年已经将《建筑设计的生态策略》作为继续教育的必修课程,开始得到应有的重视。

其次是要在全社会普及生态教育,提倡绿色消费。所谓绿色消费方式,就是从可持续发展的原则出发,在居住、出行、娱乐休憩中废弃追求奢侈豪华,提倡节能、节省资源和减少对环境污染的生活方式。只有全社会接受并追求绿色建筑体系,才能驱动建筑市场的需求,才能使市场各方主体去营建绿色建筑,推动建筑业的可持续发展。比如在欧盟,已经有越来越多的家庭趋向选有生态标准的住宅,生态的智能已经成为市场上的买点,经济与可持续发展得到了有机的融合。建立绿色建筑体系标准

推行绿色建筑评估

绿色建筑体系标准应该是一系列建筑法规和技术标准所组成,是使用行政手段推动绿色设计强制实施的措施。政府部门应组织力量研究绿色建筑体系的标准,并逐年不断地进行修订。这是政府部门要积极开展的工作。

可持续发展的方法是多种多样的,我们很难指出应该如何做,但是,至少我们可以界定那些事情不能做。在当前技术经济条件下,对所能认识到的建筑设计中的不可持续发展的行为,材料与设备,从技术标准,法规上加以限制或淘汰。比如,北京市建委和规划委除了已经限制使用粘土实心砖外,还定期公布淘汰一批耗能大、耗水量大和有污染的落后建筑材料;又如北京地区在市区城市规划范围内对2万平米以上公共建筑、5万平米以上的住宅小区必须建设中水设施(即废水处理后用于卫生设备用水)等,这些政府的规定都有力推动了绿色设计的开展。

绿色建筑的评估目前世界多个国家和地区都给予了重视,设立了适于本国的评估体系,已有多篇文章进行了介绍,虽各有所差异,总体的基本思路是相同的。其中美国的LEED评估是民间产生,但是有报道美国政府已经将政府投资的项目都要求由LEED进行评估,并要达到标准。LEED分别对新建和已有的建筑制定了分级的评估标准,而且每年都有修订的新版本(表2),也是影响较大的一种评估体系。评估中可以把绿色建筑的定性概念实现定量化,使绿色设计的水平更加清晰。这里强调的是评估体系的制定必须要结合本国的特点包括气候条件、资源,以及经济技术水平等等,不能认为是用国外评估机构评估就是达到了国际水平。还是应尽快建立我国自己的评估体和评估机构开展评估。现在,我国在建设部指导下,已经编写了《生态住宅技术评估手册》,通过规范的评估,不仅能过防止商家的虚假炒作,同时也可以对设计和建造、材料的使用起到优化作用。

调整产业政策建立绿色建筑税收制度

产业政策是国家对产业发展的规定和执行的行动准则,它利用金融、财政以及计划等作为调控手段,弥补市场机制的缺陷,引导和推动产业结构的演进,绿色建筑体系是建筑业和房地产业的追求的目标,也必须对其产业政策重新审视,政策改革要配套,通过政府投资、价格和税收等政策予以诱导,逐步建立起对绿色建筑灵活有效的支持机制。

如北京的万国城住宅项目,在评估后对二期设计进行了修改,修改后生态环境及建筑节能材料系统有了很大的改善,其中把新型保温材料外墙保温由聚苯乙烯改为挤塑板,每平方米的价格就增加了80元;外窗由塑钢中空窗改为low-型外窗,一个就增加了1200元;此外还增加了遮阳铝合金卷帘,水源热泵及垃圾站加设空调等。成本提高了,但二期房屋的销售款与一期并没有太大差距,这样开发商的利润空间势必减少。虽然本部门以外的经济效益增加了,为全社会作了长期的贡献,帮助政府做了工作,但没有得到政府在财政税收上的具体支持。例如万国城的外墙采用了传热系数很小的优质保温层,这将很大程度的减少用户冬季的采暖费用。但是,城市供热部门在收取采暖费时仍然采用面积计量法,使得用户应有的利益无法得到保障。因此,应该制定具体政策,对投资商在提高外部的经济效益所做出努力的,给予经济上的回报。比如现在在欧盟,对应用太阳能、建筑节能保温,不仅对业主包括对建筑师都有具体的检查和奖励办法。这些都值得我们借鉴。

关于绿色税收的概念,已经在很多行业和部门得到了认可,有的已经付之行动。其出发点就是可持续发展的三个基本原则:即代内公平、代际公平和公平分配有限资源的公平原则,克服相关市场的外部效应,以更好地创造平等与效率。建筑是建筑业的产品,不同的建筑在其全寿命周期中对社会对环境与资源的影响和贡献是不同的,开发商要对其造成的全部后果承担完整的成本,因而应当采用带有倾向性的税收政策体现社会公正。如建立对使用优质材料的减税、建筑泄漏能量多的建筑加收使用税等。如果评估工作能规范的开展起来,对使用不同材料、不同节能水平、不同生态效益的建筑,建立起绿色税收体系完全是可行的。推动生态建筑产业的法规与政策体系,必须使各方面管理协同配套,才能有效实施可持续发展的战略。

加强建筑节能监督管理工作的通知

为加强建筑节能新型保温材料监督管理 尤其是聚氨酯保温材料的管理,降低建筑物使用能耗,提高建筑节能监督管理效率。根据国务院《民用建筑节能条例》和《山西省民用建筑节能条例》的规定,按照抓住源头、把住验收、强化过程监管的原则,现就我市加强建筑节能监督管理工作的有关事宜通知如下:

  一、凡在我市行政区域内的新建、改建、扩建及既有建筑节能改造的民用建筑工程项目,必须进行建筑节能设计认定备案、建筑节能施工备案和建筑节能专项验收备案,并取得建设主管部门(或其委托的监管机构)颁发的《建筑节能设计认定书》、《建筑节能施工备案表》和《建筑节能专项验收备案书》。对未取得建设主管部门(或其委托的监管机构)颁发的《建筑节能设计认定书》的建筑工程项目,建设主管部门不予发放《施工许可证》;对未取得《建筑节能专项验收备案书》的竣工项目,建设主管部门或委托的监管机构不予办理工程竣工验收备案手续和房屋产权登记手续。

  二、各县(市、区)区域内自行投资融资建设的各类房屋建筑,建筑节能监管实行属地管理。中央、省、市投资融资的建设项目和中央、省驻市各单位及市规划范围内房地产开发项目,建筑节能监管由市建设行政主管部门委托市建设科技推广与建筑节能监管中心负责。

  三、凡进入我市行政区域内的各类建筑节能技术(产品),必须符合国家建筑节能标准以及相关建筑节能规范的要求,持省建设行政主管部门颁发的《山西省建筑节能技术(产品)认定证书》,到市建设科技推广与建筑节能监管中心备案,取得《晋城市建筑节能技术(产品)备案证明》。否则,任何单位不得将其使用在工程中。

  四、建筑节能项目在施工前,建设单位应持施工单位的资质及项目建筑节能专项施工方案、建设监理单位的建筑节能实施细则和定购材料(产品)的备案证明材料到市建设科技推广与建筑节能监管中心进行施工备案,接受建筑节能施工日常监管。

  五、建设单位、设计单位、监理单位和施工单位要严格按照国家建筑节能标准和有关技术规范进行有关建筑节能活动,并尽可能在财政补贴或拨款项目中率先执行65%的节能标准和利用可再生能源。

  六、建设单位要按照规定将建筑节能设计备案的有关节能信息,在施工现场的主要出入口和销售场所的显著位置进行公示。在建筑节能项目施工结束后,要及时组织专项验收;未组织建筑节能专项验收或专项验收不合格的,不得组织工程竣工验收工作。

  七、施工图审查机构要对施工图设计文件中建筑节能的内容进行专项审查。未经审查或审查不符合强制性标准的项目,不得发放施工图审查合格书。

  八、监理单位要依法对建筑节能的施工质量进建筑节能材料行全过程监理。制定具有针对性的建筑节能监理实施细则,对施工单位的施工资质进行查验,对进入施工现场的建筑节能材料、产品和技术查验《晋城市建筑节能技术(产品)备案证明》,按照规范规定进行见证取样试验鉴定,对鉴定试验不合格的材料或产品要责令并跟踪撤出施工现场。对正在施工的建筑节能项目,进行质量监督,对建筑材料的厚度、连接方式及粘接强度等进行检查,并对现场的拉拔试验进行见证。

  九、施工单位必须在资质许可的范围内承揽施工任务,并严格按照审查合格的设计文件和经审查批准的施工方案进行施工,对建筑节能的施工质量要委托具有相应资质的检测单位进行质量检测,并建立建筑节能施工的材料、设备及队伍资质等查验监理档案。严格工序验收制度,对建筑节能的施工质量负监理责任。

  十、工程检测单位在资质许可的范围内,按照建筑节能的有关规范进行质量检测,对其出具检测报告的真实性负责,承担建筑节能施工质量的检测责任。

  十一、工程质量监督机构在办理工程竣工验收备案时,要严格查验《建筑节能材料专项验收备案书》。对未取得《建筑节能专项验收备案书》的项目,不得办理竣工验收备案手续。

  十二、房产管理部门在办理房屋权属登记时,要严格查验《建筑节能设计认定书》和《建筑节能专项验收备案书》,对未取得《建筑节能设计认定书》的项目,不得颁发《房屋预售许可证》,对未取得《建筑节能专项验收备案书》的房屋,不得办理房屋权属登记手续。

  十三、各有关单位要从落实科学发展观的高度,密切联系,相互配合,各司其职,认真执行,联手推动建筑节能工作。

  十四、各县(市、区)建设行政主管部门要切实加强对建筑节能项目的监管,做好统计工作,在每季度末将本辖区内建筑节能设计认定备案和建筑节能专项验收情况进行汇总,并于下季度初10日内上报市建设局。

羽绒服用上新型保温材料

羽绒服的成分一半是羽绒,一半是保温性能更强的名为“新雪丽”的新型保温材料


该产品即将在南京各大商场上柜销售,由于成本较高,其每件500元左右的价格也是普通羽绒服的2倍。

  据专家介绍,与传统的保温材料相比,这种新型保温材料的保暖性是羽绒的1.5倍,用作内衬更加轻便。据悉,该项高新技术是首次在我国防寒服领域应用,与羽绒一起制衣,将大大提高防寒服的保温功能。

关于聚氨酯弹性体用助剂的相关知识

助剂是橡胶工业的重要原料,用量虽小,作用却甚大,聚氨酯弹性体从合成到加工应用都离不开助剂,按所起作用的不同,可分合成体系、改性及操作体系、硫化体系及防护体系四类助剂。 1 合成助剂
1.1
扩链剂和扩链交联剂
聚氨酯弹性体的合成中,扩链剂是指链增长反应必不可少的二元醇类和二元胺类化合物;而扩链交联剂指的是既参与链增长反应,又能在链节间形成交联点的化合物,如三元醇和四元醇类、烯丙基醚二醇等。浇注型聚氨酯弹性体除烯丙基醚二醇不适用外,其他扩链或扩链交联剂都可以使用,热塑性聚氨酯弹性体仅使用二醇类;混炼型聚氨酯弹性体既可使用二醇也可用烯丙基醚二醇类。一般低分子质量的脂肪族二元醇和芳香族二元醇都可以作为扩链剂,脂肪族二元醇有乙二醇、丁二醇和己二醇等,其中最重要的是1,4-丁二醇(BDO),在制备热塑性聚氨酯时用得最多,它不仅起扩链作用,还可调整制品硬度。在芳香族二元醇中,较重要的是对苯二酚二羟乙基醚(HQEE),其结构式是:
它能提高聚氨酯弹性体的刚性和热稳定性;另一种芳族二醇是间苯二酚二羟乙基醚(HER),它能最大限度地维持弹性体的持久性、弹性和可塑性,而同时又可将收缩率限制到最小。HER与HQEE都具有芳香族扩链剂的优点且不污染环境,但当使用温度稍微下降时,HQEE有迅速结晶的趋势,因而限制了它的应用,若将HER与HQEE混合使用,既可解决结晶问题,还能改善制品的机械性能。
一般使用的二元胺类扩链剂都是芳香族的,最常用的是3,3’-二氯-4,4’-
1.2 催化剂及阻聚剂
聚氨酯弹性体的合成中,为了加快主反应的速度,往往需要加入催化剂,常用的催化剂有叔胺和有机锡两类,叔胺类有三乙烯二胺、三乙胺、三甲基苄胺、二甲基乙醇胺、吗啡啉等,其中以三乙烯二胺最重要;有机锡类有辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡等。此外,还有有机汞、铜、铅和铁类,以有机铅、汞最为重要,如辛酸铅和乙酸苯汞等。有机二元酸,如己二酸、壬二酸可作为聚醚型聚氨酯浇注橡胶的催化剂。
胺类催化剂多用于泡沫配方中的成泡反应,在聚醚体系中,胺和锡类催化剂并用可获得最佳的泡孔结构。
有机锡类催化剂通常催化HO和NCO反应过程,可避免OH的副反应,该类催化剂除提高总的反应速率外,还能使高分子质量多元醇与低分子质量多元醇的反应活性趋于一致,从而使制得的预聚物具有较窄的分子质量分布和较低的粘度。
使用催化剂对弹性体最终制品的性能是有不良影响的,主要影响高温性能和耐水解性。
阻聚剂以酸类、酰氯类使用较多,酸类使用最多的氯化氢气体,酰氯类有苯甲酰氯、己二酰氯等。

二苯基甲烷二胺(MOCA),其结构式为:
苯环上的氯原子取代基降低了氨基与异氰酸酯的反应速率,从而延长了釜中寿命,这对于手工浇注聚氨酯弹性体制品是极其重要的。其他一些二胺,如3,3’-二氯-聚联二胺、4,4’-二苯基甲烷二胺、联苯二胺和三嗪二胺等也可以作为聚氨酯弹性体合成中的扩链剂等。扩链交联剂有三醇、四醇类及烯丙基醚二醇类,三醇四醇中常用的有丙三醇、三羟甲基丙烷、1,2,6-己三醇和季戊四醇等,它们与异氰酸酯反应,生成氨基甲酸酯交联;烯丙基醚二醇类化合物中常用的有:α-烯丙基甘油醚(α-Age)、三羟甲基丙烷烯丙基醚和缩水甘油烯丙基醚,前两个化合物可在合成聚酯时加入,将烯丙基引入聚酯主链上;也可在合成生胶时加入,烯丙基引入生胶主链上。在聚醚生产中,这三种化合物都可使用。
2 硫化助剂 硫化助剂主要是指硫化剂和促进剂,仅在混炼型聚氨酯弹性体中应用。硫化剂包括异氰酸酯、过氧化物和硫磺三类。异氰酸酯类中常用的有TDI及其二聚体、MDI二聚体及PAPI等,生成的交联键是脲基甲酸酯键,由于二异氰酸酯的挥发性大,易与水反应,且有毒性,故使用中要注意安全并防止水分进入混炼胶中。用异氰酸酯作硫化剂的优点是耐磨性好,强力和硬度较高;过氧化物硫化剂中以过氧化二异丙苯(DCP)用得最普通,其他品种有叔丁基过氧化异丙苯、过氧
化二苯甲酰等二烷基、烷基、芳烷基和二芳烷基过氧化物,硫化温度以140-150℃为宜。用过氧化物硫化剂与用异氰酸酯作硫化剂的混炼胶相比,前者可大大减少早期硫化,延长混炼胶的贮存时间,其硫化胶具有良好的动态性能,压缩永久变形小,硬度稍低,强度适中,弹性和耐老化性能均较好,缺点是不能用蒸汽直接硫化,撕裂强度和耐温性能较差,有气味;当聚氨酯混炼胶结构中含有不饱和链段时,可以采用硫磺硫化,硫磺硫化的特点是需配入较多量的促进剂,一般硫磺用量为1.5-2.0份,促进剂6.0份,最常用的促进剂是M和DM。硫磺硫化的聚氨酯混炼胶可以和通用橡胶一样加工,胶料存放时间长,综合性能好,可填充炭黑提高硬度(炭黑用量不超过30份),该种胶料的缺点是永久变形较大。
3改性及操作助剂
此类助剂中有的能改进制品性能和外观,有的可改善操作工艺,如增塑剂、减磨剂、润滑剂、填充剂、着色剂和脱模剂。
  增速剂主要用于聚氨酯混炼胶中,使用目的是增加混炼胶的可塑性,改善加工性能及硫化胶的低温性能,降低硫化胶的硬度及定伸强度。增塑剂的用量不宜过大,否则会降低硫化胶的耐磨性能。聚氨酯橡胶具有强极性,所以一般选用极性增塑剂。苯二甲酸酯类、磷酸酯类、脂肪族醇酸类和其他树脂,如苯二甲酸二甲氧基乙二醇酯、磷酸三甲苯酯、苯二甲酸二丙二醇酯、三乙二醇二壬酸酯、古马隆-茚树脂等。有关试验结果表明:用癸二酸二辛酯时,硫化后有喷出现象;用古马隆树脂时,拉伸强度较高,永久变形小,但硬度降低明显;用亚磷酸三甲酚酯时,拉伸强度次于用古马隆树脂,但硬度降低较明显。
在某些特殊的场合下,为了降低聚氨酯弹性体的摩擦系数,进一步提高耐磨性,需在聚氨酯弹性体中加入减磨剂,如硅油、二硫化钼、二硫化钛、石墨和四氟乙烯等,这种改性材料具有自润滑性能,用作轴承、轴套等部件,有很大经济意义。
聚氨酯弹性体所用的润滑剂,主要用于热塑性和混炼型弹性体的加工过程中,常用的有硬脂酸及其盐类、石蜡类、硬脂酰胺类。
脱模剂是生产三种类型聚氨酯弹性体制品时都离不开的操作助剂。聚氨酯是强极性高分子材料,它与金属和极性高分子材料的粘结力很强,不用脱模剂,制品很难从模具中脱出。常用的脱模剂有硅橡胶、硅酯、硅油、皂类以及石蜡等,也可以选用非极性高分子材料如聚四氟乙烯、硅橡胶、聚苯乙烯、聚乙烯等材料制作模具,以免去擦涂或喷涂脱模剂工序。传统的脱模剂都采用有机溶剂配制,近年来国内外都在开发水基脱模剂,有些品种如国产PRW-105已投入市场,它具有无毒、无味、不燃、不污染环境等特点,还有涂刷一次可做多个制品的优质脱模剂。
填充剂是为了降低制品成本和改善耐热性,减少收缩率和热膨胀系数等某些性能而加入的。在混炼型聚氨酯橡胶中往往要加入20-30份炭黑,其目的不是为了补强,而是在保持橡胶物理机械性能基本不变的前提下降低制品的成本。随着炭黑加入量的增加,胶的拉伸强度与伸长率逐渐减小,硬度则直线上升,不同规格的炭黑对强度等性能的影响也不同,以易混槽黑为最好,其次是耐磨炭黑,半补强炭黑较差。其他填充剂如陶土、白炭黑、碳酸钙、硫酸钡等也可采用。在浇注型聚氨酯橡胶中,常用的预聚物MOCA配料体系一般不加填充剂,因为体系粘度大,凝胶快,很难操作。在其他配料体系如预聚物/多元醇体系,用于制作铺装材、防水材、密封胶、修补胶、灌封胶及低硬度胶辊等产品时,往往加入碳酸钙、石英粉、钛白粉、陶土、重晶石、滑石粉、煤粉、玻璃微珠和玻璃纤维,该类体系粘度小,易添加并能改善加工性能、某些物性,且降低成本。在反应注射成型(RIM)制品中为提高制品的刚性和模量,降低热膨胀系数和制品成本,往往要加入玻璃纤维作填充剂,有时也加入云母片、硅灰石、碳纤维、聚芳酰胺等填充物。
聚氨酯弹性体制品五颜六色,美观大方的外观靠的是着色剂。着色剂有两种,有机染料和无机颜料,有机染料大部分用于热塑性聚氨酯制品中,装饰美化注射件和挤出件。弹性体制品的着色一般有两种方式:一种是将颜料等助剂和低聚物多元醇研磨成色浆母液,然后将适量的色浆母液与低聚物多元醇搅拌混合均匀,再经加热真空脱水后与异氰酸酯组分反应生产制品,如热塑性聚氨酯色粒料和彩色铺装材;另一种方法是将颜料等助剂和低聚物多元醇或增塑剂等研磨成色浆或色膏,经加热真空脱水,封装备用。使用时,将少许色浆加入预聚物中,搅拌均匀后再与扩链交联剂反应浇注成制品。此法主要用于MOCA硫化体系,色浆中颜料含量约占10%-30%,制品中色浆的添加量一般在0.1%以下。
4 稳定体系助剂
为防止聚氨酯橡胶的老化,延长制品使用寿命,可采用添加热稳定剂、光稳定剂、水解稳定剂、防毒剂和阻燃剂等配合剂。
4.1 光稳定剂
又称紫外线吸收剂,可显著提高芳族异氰酸酯型聚氨酯的光稳定性,常用的光稳定剂有二苯甲酮类、苯并三唑类和哌啶类,如2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9)、2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-24)、2(2-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑(UV-328)、双(2,2,6,6-四甲基哌啶)癸二酸酯等。

4.2 防霉剂 聚醚型聚氨酯弹性体的防霉菌能力很强,为0-1级,基本上不受微生物侵蚀,不会生长霉菌;而聚酯型和聚ε-己内酯型聚氨酯橡胶在湿热和阴暗的环境下容易受微生物侵蚀而长霉,尤其是聚ε-己内酯型聚氨酯橡胶长霉情况更严重,为此必须添加防霉剂。常用的防霉剂有8-羟基喹啉,8-羟基喹啉酮、五氯苯酚、五氯酚钠、四氯4-(甲基磺酰)吡啶、水杨酰替苯胺、双(三正丁基锡)氧化物、乙酸苯汞等。添加分数为0.1%-1%。选用防霉剂时要兼顾其防霉效果及对人体的低毒性和对环境的无污染等因素,以8-羟基喹啉酮为例,添加0.2%,防霉等级为1-2级,对制品物理械性能无明显影响,杀菌力强而对人体毒性低(LD50=500-16000mg/kg),但有着色性。
4.3 阻燃剂
材料的阻燃等级通常用氧指数来衡量:一级阻燃材料的氧指数>38,二级阻燃材料的氧指数>25。普通聚氨酯弹性材料的氧指数为19-20,属于可燃物质。当聚氨酯用于家具、建筑、汽车、铺装材料时,必须达到二级以上阻燃标准。因此,阻燃剂在聚氨酯制品中的应用相当普遍,而且是用量最大的配合剂,约占聚氨酯所加配合剂总量的1/3。阻燃剂分无机和有机两类,无机阻燃剂常含有铝、硼、锌、锑等元素,如氢氧化铝、水合氧化铝、硼酸盐、氧化锌、三氧化二锑等,其优点是阻燃效果好,价廉,不产生烟雾,缺点是呈固态,密度大,给计量、输送、混合设备提出的要求较高,使用不太方便。有机阻燃剂常含卤素、磷等元素,其中以含溴的化合物阻燃效果最佳,含氯阻燃剂燃烧时产生的烟雾和毒性比含磷阻燃剂大,用量较大的品种有:三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)和三(2-氯异丙基)磷酸酯(TCPP)。除此之外,还有磷酸三苯酯、多聚磷酸胺、氯化石蜡等。
各类化学助剂在精细化学品领域中占有重要的地位,虽然其用量并不大,但品种极多,用途很广,而且附加值高,国内外许多公司都在致力开发新的助剂品种,特别是功能型助剂。聚氨酯是新兴的朝阳产业,综合性能优异,应用范围正在扩大。但是,在聚氨酯弹性材料试制与生产过程中,当前国内厂家对功能性助剂的应用尚不广泛,对通过加入助剂改善制品性能的要求也不甚迫切,这说明在认识上还有差距,科研试制单位应先走一步,将更多价廉物美的新品种助剂用到聚氨酯弹性体中,为加速我国聚氨酯弹性材料的发展作贡献。
4.4 水解稳定剂
聚酯型聚氨酯橡胶在潮湿环境下特别是热水中使用时,必须添加水解稳定剂,工业上广泛应用的水解稳定剂是碳化二亚胺类化合物。由德国莱茵化工厂生产的碳化二亚胺(PCD)有两个牌号:Stabaxol-1(单碳化二亚胺)和Stabaxol-P(聚碳化二亚胺),前者分子质量较低,熔程40-50℃,主要以熔融状态用于聚酯型液态聚合物,如浇注型聚氨酯聚氨酯涂料中;后者的分子质量较高,用于热塑性和混炼型聚氨酯弹性体中。国内山西省化工研究院开发的水解稳定剂PCD,其物性与Stabaxol-P相类似。PCD易与聚氨酯橡胶结构中由酯基水解而生成的羧酸反应,生成酰脲衍生物,从而消除羧基,防止水解漫延,起到断链再接的作用。PCD的添加分数为2%-5%,可使水解稳定性提高2-4倍。
4.5 热稳定剂
一般的聚氨酯橡胶耐热氧化性能不太好,受热易氧化变色,影响制品的外观和性能,所以抗氧剂在聚氨酯原料中间体及制品生产中是常用的助剂,用得较多的有2,6-叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂-264)、四(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯(抗氧剂-1010)、3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸十八酯(抗氧剂-1076)、亚磷酸三苯酯(TPP)、亚磷酸三壬基苯酯(TNP)等。
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