CN101603355A - 天然石材pu防水保温板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种屋面防水保温的新型建筑材料及制备方法，尤其是天然石材PU防水保温板，以及应用聚氨酯泡沫喷涂技术制备天然石材PU防水保温板的方法。天然石材PU防水保温板，以天然石材为基层，其中，至少在天然石材的一个表面上有硬质聚氨酯泡沫层，在硬质聚氨酯泡沫层的表面上覆有防水界面层。本发明提供了一种兼具防水保温功能的新型建材，将天然石材与防水保温处理一体化，防水保温隔热性能好、施工方便，具有施工后安全系数高等特点，在很大程度上消除了外墙的热桥，而这是内保温无法办到的，在建筑领域的节能防水保温方面将得到广泛的应用，具有广泛的市场前景。

Description

天然石材PU防水保温板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种屋面防水保温的新型建筑材料及制备方法，尤其是天然石材PU防水保温板，以及应用聚氨酯泡沫喷涂技术制备天然石材PU防水保温板的方法。

背景技术

外墙装饰的目的在于提高墙体的抵抗自然界中各种因素如灰尘、雨雪、冰冻、日晒等侵袭破坏的能力，并与墙体结构一起共同满足保温、隔热、隔声、防水、美化等功能要求。所以外墙装饰材料应兼顾保护墙体和美化墙体的两重功能。天然石材由于其色泽自然，品种多样，具有古朴典雅、雍容华贵和气势恢宏的装饰效果和持久、耐磨的优秀品质，在装饰装修工程中占有很大的比重。而由于传统的天然石材本身的多孔结构，具有吸附和渗透水的特点，在自然环境及施工过程中都会引发石材的病变，影响美观。我公司针对石材的这一特性，将聚氨酯喷涂技术应用到天然石材中，研发出石材防水保温板，集防水保温节能为一体。

如今节能减排已成为我国社会发展的一项重要国策，我国“十一五”规划纲要提出，“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20％左右、主要污染物排放总量减少10％。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。2008年国家将采取更有利的措施推进节能减排。一是强化节能减排目标责任制，落实严格的问责制和“一票否决制”；二是抓好重点企业节能和重点工程建设；三是完善相关政策，制定和修订一批高耗能产品能耗限额强制性国家标准；四是积极发展循环经济；五是强化对污染的防治。节能减排主要设计工业、建筑、交通运输等领域，因此建筑节能是节能减排的重要组成部分。

目前，我国建筑物围护结构保温性能差，采暖空调设备消耗的能源主要是用来补充这些能量的损失，建筑用能浪费严重。因此，建筑物维护结构节能是建筑节能的各项措施中最重要且最易见成效的措施，是建筑节能的根本所在。对建筑物进行屋面防水保温处理是建筑节能的有效途径之一。保温层的增设，更加剧了建筑防水的难度，怎样才能达到节能的目的又能深层次的根除渗漏隐患是摆在新时期业内人士面前值得商榷的话题。薄抹灰保温系统易开裂、强度低，尤其在温度较高的情况下更低。钢丝网架保温系统大大降低了保温效果，不能满足保温节能的要求；聚氯酯保温材料价格过高、受紫外线的影响易粉化，不适宜大多数用户。xps看似强度高，实际在74摄氏度以上温度情况下和EPS一样会软化，这两种材料都不适宜在高温情况下使用。我国大部分地区夏季的外墙面温度最高都能达到70～80摄氏度，所以说在目前的外墙保温层上贴石材和面砖存在着隐患。而我们的石材防水保温板就是在顺应节能减排的国策，研发绿色、环保、节能的建筑装修装饰材料的大趋势下提出的，集防水保温节能为一体，将成为一新型的建筑装修装饰材料。

2003年以来，聚氨酯硬泡喷涂材料在国内诸多建筑物墙体保温工程中得到推广应用，该类材料以其具有不吸水、不透水的功能，同时还具有优良的保温功效，成为目前建筑节能市场上不可缺少的新型系统保温产品，可代替传统的防水层和保温层广泛应用于屋顶和墙体保温。

采用的聚氨酯泡沫喷涂技术，具体文献[1]张例.聚氨酯泡沫喷涂技术在旧容器保温大修中的应用研究，[J].石油工程建设.2002，28(2)：19-21。由于硬泡聚氨酯的表面结合能大、粘结性好，可与不同材料粘结，如混凝土、木材、金属等，见文献[2]浦丽莉，陈兴刚.聚氨酯泡沫保温材料的制备及性能初探.[J].黑龙江工程学院学报.2007，21(2)：76-78，文献[3]李绍雄，刘益军.聚氨酯树脂及其应用[M].北京：化学工业出版社，2002。但将硬泡聚氨酯与石材的结合尚未见报导，因为天然石材结构与一般墙体材料有较大区别，如何将天然石材与聚氨酯泡沫材料结合是本发明研究的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种天然石材PU防水保温板，具有质量轻、防水保温性能好、施工方便、施工后安全系数高的特点。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供上述天然石材PU防水保温板的制备方法。

本发明所要解决的再一技术问题在于提供上述天然石材PU防水保温板的使用方法，用于构成外墙保温装饰系统。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：提供一种天然石材PU防水保温板，以天然石材为基层，至少在天然石材的一个表面上有硬质聚氨酯泡沫层，在硬质聚氨酯泡沫层的表面上覆有防水界面层。

本发明将天然石材与硬泡聚氨酯防水保温集成板相结合，充分结合了硬泡聚氨酯防水保温板具有的质量轻、防水保温一体化、防水保温隔热性能好、施工方便、施工后安全系数高等特点，是屋面防水保温的新型建筑材料。

在上述方案基础上，所述的防水保温界面层为聚乙烯醇缩甲醛层，硬质聚氨酯泡沫层的导热系数为0.020～0.024w/(m·k)，水蒸气透过系数≤6ng/(m·s·pa)。

本发明提供一种应用聚氨酯泡沫喷涂技术制备天然石材PU防水保温板的方法，以天然石材为基体材料，其中，将硬质聚氨酯包括多元醇和异氰酸酯的双组分原液经过喷涂机混合高速旋转并剧烈撞击，在喷枪枪口形成细雾状小滴并均匀地喷涂在天然石材的表面，聚氨酯起泡固化，形成硬质聚氨酯泡沫层，在固化后的硬质聚氨酯泡沫层表面涂覆防水界面层。

在上述方案的基础上，本发明中所述的硬质聚氨酯按重量份计包括下述组分：

基于邻甲苯二胺的聚醚多元醇              100份

多亚甲基多苯基异氰酸酯(聚合MDI)    100～120份

发泡剂                               25～35份

泡控制剂                             0.5～3份

稳定剂                               0.5～1份

催化剂                             2.2～3.5份

抗氧剂                               2.5～3份，

其中，基于邻甲苯二胺的聚醚多元醇的羟值为380～420mgKOH/g。

具体的，以基于邻甲苯二胺的聚醚多元醇100份计，

多亚甲基多苯基异氰酸酯的用量可以为100，102，105，108，110，112，115，118或120份；

发泡剂的用量可以为25，28，30，32或35份；

泡控制剂的用量可以为0.5，0.8，1，1.5，2，2.5或3份；

稳定剂的用量可以为0.5，0.6，0.7，0.8，0.9或1份；

催化剂的用量可以为2.2，2.5，2.8，3，3.2或3.5份；

抗氧剂的用量可以为2.5，2.6，2.7，2.8，2.9或3份；

基于邻甲苯二胺的聚醚多元醇的羟值可以为380，390，400，410或420mgKOH/g。

在上述方案的基础上，所述的发泡剂为1，1-二氯-1-氟乙烷；泡控制剂为硅氧烷型泡控制剂；稳定剂为硝基苯；催化剂为二丁基二月桂酸锡和1，2-二甲基咪唑，其中，二丁基二月桂酸锡0.2～0.5份(可以为0.2，0.3，0.4或0.5份)，1，2-二甲基咪唑2～3份(可以为2，2.2，2.5，2.8或3份)；抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲基苯酚。

本发明将防水层、保温层、粘结层三层合一，形成天然石材PU防水保温板，利用保温板中聚氨酯泡沫的柔韧性作缓冲层，可分解吸收天然石材的开裂；又利用保温板的防水性(保温板补充防水层的穿刺破坏)来作防水增强层，真正解决了防止天然石材开裂、穿刺的问题。

本发明的天然石材PU防水保温板的优异性能见表1所示：

表1

导热系数(W/m·K)	抗静水压(Kpa)	耐低温℃	耐高温℃	粘结强度(Kpa)	抗压强度(Kpa)	水蒸气渗透系数ng/(m·s·pa)
							≤0.024	300	-30	+100	≥200	≥250	≤6.0

(1)优越的节能效应：

由于硬质聚氨酯泡沫具有很小的导热系数λ≈0.022w/k·m，而普通的聚苯乙烯泡沫板(EPS)λ≈0.04w/k·m，挤塑板(XPS)λ≈0.031w/k·m。在同等节能指标的前提下，可减小保温板的厚度，提高保温系统的质量稳定性，因此具有优越的节能效应。

(2)闭空率高、气密性小，具有卓越的防水抗渗功能：

硬质聚氨酯泡沫闭空率达90％以上，水蒸汽透过系数≤6ng/(m·s·pa)，因此不渗水、不吸水，防水性能可靠。

(3)较高的机械强度，满足建筑维护结构的抗压、抗冲击性要求。

硬泡聚氨酯呈网状结构，属交联热固性树脂泡沫，抗压、抗拉强度大(抗压≥200KPa，抗压≥250KPa，结构稳定，抗老化，使用寿命长。而且硬质聚氨酯泡沫与石材的结合，也在一定程度上加强了石材的强度，减小其脆性、缓解易碎性的特点。二者的结合可以说是相得益彰。

(4)良好的阻燃性，良好的防火性能：

硬泡聚氨酯属热固性材料，其燃烧机理是受热燃烧后即形成碳化层，隔断了热量及氧气的进一步窜入，阻碍了泡沫体的进一步燃烧，不易产生火灾蔓延事故。而现在常用的外保温材料——聚苯乙烯泡沫材料属于热塑性材料，受热后产生收缩熔化，然后滴落燃烧，不能产生碳化阻碍层，极易产生火焰蔓延和轰燃事故。

(5)热稳定性好：

硬泡聚氨酯的温度使用范围广，它的稳定性可高达120℃，而聚苯乙烯板只有70℃。因此在夏季高温状态下硬泡聚氨酯不易发生形变、挠曲现象。

(6)耐腐蚀性能好：

硬泡聚氨酯耐水、耐油、耐溶剂，而聚苯乙烯耐水但不耐溶剂，对苯、酯类溶剂及其敏感，易产生快速腐蚀。

(7)表面结合能大、粘结性好：

硬泡聚氨酯与天然石材有良好的粘结性，易粘结施工(而苯板不易粘结)。因此，采用硬泡聚氨酯作为外墙保温材料，不易产生开裂、空鼓、脱落现象，系统成型后结构的稳定性好。

(8)施工简单，质量可靠，功效高：

传统做法为保温层防水层以及饰面分别施工，而且防水层与保温层之间往往还隔了一道找平层，防水质量难以控制，且工序繁杂，而石材防水保温板，将防水保温饰面融为一体，相互补充，只要节点处理到位，质量就更可靠、性能就更稳定，同时减少承重、简化工艺、节约材料、降低造价。

利用上述的制备方法制得的天然石材PU防水保温板的使用方法，用于构成外墙保温装饰系统，包括下述步骤：

第一步：在外墙表面用粘结砂浆进行粉刷；

第二步：在外墙上钻孔，金属螺栓安装在钻孔中并将与挂件固定；

第三步：将天然石材PU防水保温板的天然石材背面均匀布胶，再用锯齿刀刮平，使胶料呈锯齿状分布，将天然石材PU防水保温板与挂件插接定位，并与外墙粘接；

第四步：挂件与天然石材PU防水保温板之间以及相邻的天然石材PU防水保温板之间的勾缝通过单组分PU发泡密封胶及耐候密封胶密封。

具体的，在第一步粉刷粘结砂浆之前，必要时还可先在外墙上涂刷界面剂，界面剂的涂刷是为了改进粘结砂浆的粘接效果，界面剂的涂刷必须饱满均匀，不得漏刷间刷。

为了保证幕墙安装的平整度和垂直度，还可根据幕墙设计对墙面进行排版并弹相应分块控制弹线，在墙的阳角、阴角挂通线。

粘结砂浆配制为施工时用手持式电动搅拌机搅拌，拌制的粘结砂浆重量比为水∶砂浆＝1∶5，边加水边搅拌；搅拌时间不少于10min，搅拌必须充分、均匀，稠度适中，并有一定黏度。砂浆调制完毕后，须静置5min，使用前再次进行搅拌，拌制好的砂浆应在2h内用完。

外墙钻孔可根据板材预装在墙面标出塑料锚栓的位置，以φ8钻头在墙面钻孔，根据墙面粉刷层状况选择相应长度规格的塑料锚栓，保证安装后塑料锚栓进入墙体结构层深度不小于250mm深，孔深应保证塑料套管完全伸入孔内，钻孔时需保持钻头垂直进入墙体。

天然石材PU防水保温板的安装：板材自下而上采用粘接砂浆条贴法施工。先将天然石材背面朝上平方于无污染软质垫层平台上，以泥刀在背部均匀布胶而后用锯齿刀刮平，使胶料呈锯齿条状均匀分布，锯齿高度5～8mm。然后将天然石材PU防水保温板的槽口对准挂件并平稳插入，然后将板向墙面轻贴，并使板侧边槽口对准相邻板挂件，用手轻推使挂脚插入槽口内，用契型小木枕插入下部和一侧边板间缝，调整缝宽至满足设计要求。用手轻怕天然石材PU防水保温板表面，使与外墙粘接完全，并以靠尺随时检查板面平整度。

勾缝处理：天然石材PU防水保温板安装完成24h后(粘接砂浆初凝并保证砂浆内80％以上的水份排除，按当地气候条件控制实际时间)，用发泡枪在板缝内灌注单组分PU发泡密封胶，灌注量应根据当地气候条件确定；再用耐候密封胶封在相邻天然石材PU防水保温板之间的缝隙中。

本发明的有益效果是：

本发明将天然石材与防水保温处理一体化，防水保温隔热性能好、施工方便，具有施工后安全系数高等特点，是一种新型的兼具防水保温功能的屋面建筑装饰材料，在建筑领域的节能防水保温方面将得到广泛的应用，具有广泛的市场前景；

本发明在很大程度上消除了外墙的热桥，而这是内保温无法办到的，所以其保温、隔热效果好；而且能够保护主体结构，使外墙结构处于相对稳定的常温状态，避免了结构层的冷热变化，可很大程度上消除温差裂缝，延长其使用寿命。还可以减少外墙内表面温度变化，进而提高室内的热稳定性。

附图说明

图1为本发明天然石材PU防水保温板的层状结构示意图。

图2为本发明在外墙保温装饰系统中应用的结构示意图。

附图中标号说明

1-天然石材PU防水保温板

11-天然石材   12-硬质聚氨酯泡沫层     13-防水界面层

2-外墙        3-粘结砂浆层            4-螺栓

5-挂件        6-密封胶

具体实施方式

请参阅图1为本发明天然石材PU防水保温板的层状结构示意图所示，一种应用聚氨酯泡沫喷涂技术制备天然石材PU防水保温板的方法，以天然石材11为基层，将硬质聚氨酯的组分原液经过喷涂机混合高速旋转并剧烈撞击，在喷枪枪口形成细雾状小滴并均匀地喷涂在天然石材的表面，聚氨酯起泡固化，形成硬质聚氨酯泡沫层12，在固化后的硬质聚氨酯泡沫层12表面涂覆防水界面层13。

所述的硬质聚氨酯按重量份计包括下述组分：

基于邻甲苯二胺的聚醚多元醇        100份

多亚甲基多苯基异氰酸酯            108份

发泡剂1，1-二氯-1-氟乙烷          30份

泡控制剂硅氧烷型泡控制剂                2份

稳定剂硝基苯                          0.8份

催化剂二丁基二月桂酸锡                0.3份

催化剂1，2-二甲基咪唑                 2.5份

抗氧剂2，6-二叔丁基-对甲基苯酚2.7份，

其中，基于邻甲苯二胺的聚醚多元醇的羟值为400mgKOH/g。

制得的硬质聚氨酯泡沫层12的导热系数为0.020～0.024w/m·k，水蒸气透过系数≤6ng/(m·s·pa)。

所述的防水保温界面层13为聚乙烯醇缩甲醛。

请参阅图2为本发明在外墙保温装饰系统中应用的结构示意图所示，天然石材PU防水保温板用于在外墙构成外墙保温装饰系统，使用方法，包括下述步骤：

第一步：在外墙2用粘结砂浆进行粉刷，形成粘结砂浆层3；

第二步：在外墙2上钻孔，金属螺栓4安装在钻孔中并将与挂件5固定；

第三步：将天然石材PU防水保温板1的天然石材11背面均匀布胶，再用锯齿刀刮平，使胶料呈锯齿状分布，将天然石材PU防水保温板1与挂件5插接定位，并与外墙2粘接；

第四步：挂件5与天然石材PU防水保温板1之间以及相邻的天然石材PU防水保温板1之间的勾缝通过密封胶6密封。

Claims (6)

1、天然石材PU防水保温板，以天然石材为基层，其特征在于：至少在天然石材的一个表面上有硬质聚氨酯泡沫层，在硬质聚氨酯泡沫层的表面上覆有防水界面层。

2、一根据权利要求1所述的天然石材PU防水保温板，其特征在于：所述的防水保温界面层为聚乙烯醇缩甲醛层，硬质聚氨酯泡沫层的导热系数为0.020～0.024w/(m·k)，水蒸气透过系数≤6ng/(m·s·pa)。

3、针对权利要求1或2所述天然石材PU防水保温板的制备方法，其特征在于：应用聚氨酯泡沫喷涂技术，将包括多元醇和异氰酸酯的双组分原液的硬质聚氨酯经过喷涂机混合高速旋转并剧烈撞击，在喷枪枪口形成细雾状小滴并均匀地喷涂在天然石材的表面，聚氨酯起泡固化，形成硬质聚氨酯泡沫层，然后在固化后的硬质聚氨酯泡沫层表面涂覆防水界面层，制成天然石材PU防水保温板。

4、根据权利要求3所述的天然石材PU防水保温板的制备方法，其特征在于：所述的硬质聚氨酯按重量份计包括下述组分：

基于邻甲苯二胺的聚醚多元醇    100份

多亚甲基多苯基异氰酸酯        100～120份

发泡剂                        25～35份

泡控制剂                      0.5～3份

稳定剂                        0.5～1份

催化剂                        2.2～3.5份

抗氧剂                        0.3～0.8份，

其中，基于邻甲苯二胺的聚醚多元醇的羟值为380～420mgKOH/g。

5、根据权利要求4所述的天然石材PU防水保温板的制备方法，其特征在于：所述的发泡剂为1，1-二氯-1-氟乙烷；泡控制剂为硅氧烷型泡控制剂；稳定剂为硝基苯；催化剂为二丁基二月桂酸锡和1，2-二甲基咪唑，其中，二丁基二月桂酸锡0.2～0.5份，1，2-二甲基咪唑2～3份；抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲基苯酚。

6、针对权利要求1或2所述的天然石材PU防水保温板的使用方法，用于构成外墙保温装饰系统，包括下述步骤：

第一步：在外墙表面用粘结砂浆进行粉刷；

第二步：在外墙上钻孔，金属螺栓安装在钻孔中并将与挂件固定；

第三步：将天然石材PU防水保温板的天然石材背面均匀布胶，再用锯齿刀刮平，使胶料呈锯齿状分布，将天然石材PU防水保温板与挂件插接定位，并与外墙粘接；

第四步：挂件与天然石材PU防水保温板之间以及相邻的天然石材PU防水保温板之间的勾缝通过密封胶密封。

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