隨著生活水平的提高，居住條件不斷改善，在寒冷的冬天，房屋需加熱以取暖；在炎熱的夏季，房屋又需冷卻以降溫，住宅的加熱與冷卻都要消耗能量。同時，建筑物的設(shè)計與建造必須考慮絕熱保溫，提高能源效率，降低能量消耗。聚氨酯是最好的絕熱材料，由于其良好的加工性能，可以制成泡沫，軟、硬等各種不同類型的材料，可以極大地降低各類建筑物的能量消耗。相同條件下使用各種不同絕熱材料的相對厚度如下：聚氨酯50 mm；聚苯乙烯80 mm；礦棉90 mm；軟木100 mm；纖維板130 mm；軟質(zhì)木材280 mm。聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料重量輕、比強度大、隔熱、隔音、隔潮、耐腐蝕、防滲漏，具有極佳的粘結(jié)性能，既可現(xiàn)場施工、又可預(yù)制成構(gòu)件組裝。可滿足建筑物減輕重量，降低造價，節(jié)能降耗等諸方面的需要，因而被廣泛地用作工業(yè)及民用建筑、商業(yè)建筑、冷庫等的墻體、地板、屋面、天花板等結(jié)構(gòu)的建筑材料。因此，世界建筑業(yè)聚氨酯硬泡的發(fā)展及應(yīng)用迅速，1965年用量僅為1萬噸，1975年為18萬噸，1977年為30萬噸，1984年50萬噸，1999年增加到100萬噸以上。
我國1992年建筑用聚氨酯消耗量僅為1萬噸左右，表明聚氨酯在建筑業(yè)上的應(yīng)用剛剛起步。建筑業(yè)的節(jié)能問題尚未引起重視，我國建筑能耗已占全社會總能耗的25%，是全國工業(yè)結(jié)構(gòu)中的能耗大戶。我國北方現(xiàn)有住宅90%以上為混合結(jié)構(gòu)，其能源效率是極其低下的，與氣候條件相近的美國相比，建筑外墻的能源效率僅為國外先進水平的18%，屋頂?shù)哪茉葱�率僅為20%，外窗能源效率僅為35%，門窗的氣密性能為17%，單位建筑面積采暖能耗為國外先進水平的3倍。因此，開發(fā)聚氨酯在建筑業(yè)上的應(yīng)用，對提高我國建筑物能源的效率和質(zhì)量，降低造價都具有極其重要的意義。
一般，聚氨酯在建筑上的應(yīng)用類別可分為：聚氨酯硬泡建筑結(jié)構(gòu)材料、噴涂聚氨酯絕熱層、聚氨酯膠粘劑和密封劑、聚氨酯涂料等。
1．聚氨酯硬泡建筑結(jié)構(gòu)材料
美國出現(xiàn)的一種組合式房屋，其建造法是把木制梁裝配成整體式框架，再把墻板敷于其上，這種特制的應(yīng)力面板是在兩塊厚板膠合板中間夾一層14cm厚的聚氨酯等絕熱材料而制成。這種組合式房屋的優(yōu)點是其造價僅為傳統(tǒng)梁柱結(jié)構(gòu)的一半，施工期大大縮短，并可有效的節(jié)能。因其墻體內(nèi)充滿了聚氨酯絕熱材料，故其能耗僅為傳統(tǒng)住宅的一半左右。
目前，已開發(fā)出的聚氨酯硬泡沫的建筑結(jié)構(gòu)材料主要有以下幾種：復(fù)合板材、以聚氨酯硬泡為芯板、薄鋼板、鋁板為面料的夾心板材。其結(jié)構(gòu)強度高、絕熱性好、阻燃性強、使用壽命長。聚氨酯泡沫混凝土，在聚氨酯泡沫中添加陶土、水泥等填料，用于建造外墻、地板、鋪設(shè)和修建公路、敷設(shè)地下管線。增強型聚氨酯硬泡，由玻璃纖維增強的聚氨酯硬泡層壓板材已用于墻體和屋頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)中。聚氨酯瀝青泡沫，由聚氨酯硬泡組分同瀝青乳濁液混合發(fā)泡制得，其強度高，隔音效果好、尺寸穩(wěn)定，可用作建筑物的隔音材料和接縫材料。
其它的聚氨酯硬泡建筑結(jié)構(gòu)材料還有：利用廢舊聚氨酯硬泡再生后制得的用于保溫的夾芯板材；在聚氨酯硬泡上噴涂混凝土制得的復(fù)合建筑材料；用于建造外墻的聚氨酯硬泡陶瓷板；具有殺蟲效能的聚氨酯硬泡。
聚氨酯硬泡建筑結(jié)構(gòu)材料常用的加工方法有連續(xù)層壓法、壓機注射法、塊狀生產(chǎn)法及垂直層壓法。
2．噴涂聚氨酯絕熱層
噴涂法是將反應(yīng)物料直接噴涂于屋頂或外墻，幾秒鐘內(nèi)泡沫表面即固化。噴涂聚氨酯硬泡的屋頂，能起到良好的絕熱防滲漏的作用。為防止日光直接照射、噴涂的泡沫體表面一般用彈性薄膜、金屬薄板或混凝土層保護。
對我國現(xiàn)有建筑物的節(jié)能改造，若將北向、西向的窗戶更換為單框雙玻璃，將周邊外墻直接噴涂30 mm厚板硬質(zhì)聚氨酯泡沫絕熱層。經(jīng)這樣處理的建筑物，其能源效率等有可從原來的2.4~2.9提高到5.8~6.0。這種噴涂的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料絕熱層目前我國技術(shù)已比較成熟。
3．聚氨酯膠粘劑和密封劑
聚氨酯密封劑主要有單組分和雙組分兩種類型，單組分施工方便，雙組分交聯(lián)快，性能較好。1990年美國聚氨酯密封劑的單、雙組分類型之比接近1。1990年~1999年美國聚氨酯密封劑的銷售量由2.8萬噸增加到4萬噸左右，平均增率約7%。我國的聚氨酯密封劑尚處于試生產(chǎn)及應(yīng)用階段，其市場主要在建筑部門，如建筑物的嵌縫，在裝配建筑物外墻壁材、內(nèi)飾材和天花板等時，為了達到結(jié)合縫的防水、防塵的目的，需要涂布密封劑、混凝土構(gòu)件連接密封，高速公路和機場跑道伸縮縫的嵌填亦用密封劑。
國外開發(fā)的一種濕固化聚氨酯膠粘劑用于生產(chǎn)石棉——水泥/聚苯乙烯泡沫層板，還用于建筑木結(jié)構(gòu)和門窗件粘接，未充分干燥的木材亦能粘接。該膠系中性，不浸蝕木組織，膠不含填料，涂層薄，可取代間苯二酚甲醛樹脂。
4．聚氨酯涂料
（1）聚氨酯丙烯酸溶液型涂料，用于外墻面涂裝，系雙組分涂料，聚氨酯組分作為固化劑，可分為脂肪族聚氨酯和芒香族聚氨酯兩種。前者比后者有更好的保光保色性和耐發(fā)黃性。經(jīng)聚氨酯固化的丙烯酸溶劑漆比一般的丙烯酸溶劑漆有更高的硬度，不易玷污，保光保色性更好。
（2）水性聚氨酯涂料：常溫下干燥快、對各種底材附著性好，具有優(yōu)異的光澤、耐水性和耐候性等。國外水性聚氨酯涂料的研究和應(yīng)用已形成高潮，已在建筑涂料中被廣泛的應(yīng)用。
（3）仿瓷聚氨酯涂料：目前美國已開發(fā)出一種聚氨酯高效地板涂料，用于保護混凝土地面，耐酸、堿、鹽、有機溶劑以及油和化學(xué)試劑的腐蝕，具有極其良好的裝飾、耐沖擊性能，容易清洗，因而能減少維修和維護的費用。
防水聚氨酯涂料：用于防止浴廁間，外墻板板縫以及地下室等工程的滲漏水。
單組分聚氨酯清漆：用于涂覆水泥地面作裝飾保護涂層。
我國聚氨酯工業(yè)還是一個剛剛興起的新型工業(yè)，尚有許多新技術(shù)、新產(chǎn)品急需開發(fā)，有許多迅速發(fā)展的應(yīng)用市場急待開發(fā)開拓，經(jīng)濟效益與市場發(fā)展前景均十分看好。

聚氨酯在建筑保溫中的應(yīng)用

被動式房屋

聚氨酯(PU)在建筑中最主要的應(yīng)用之一就是硬質(zhì)泡沫塑料用于保溫——比如工業(yè)廠房用的夾芯板或用于屋頂保溫的板材，都可以使用聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料。正是在建筑領(lǐng)域，PU硬質(zhì)泡沫塑料得到最重要的應(yīng)用。之所以如此，是因為其導(dǎo)熱系數(shù)極低，大大低于發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)的導(dǎo)熱系數(shù)值。50mm厚的PU硬質(zhì)泡沫塑料的保溫效果相當(dāng)于80mm厚的EPS、90mm厚的礦棉、100mm厚的軟木、280mm厚的木板或760mm厚的混凝土。

PU的保溫性能

　　目前用于保溫的大多數(shù)PU硬質(zhì)泡沫塑料的體積密度約為30kg/ｍ3，質(zhì)量很輕，但仍能承受機械荷載并且硬度很高，這使其成為在堅固抗壓結(jié)構(gòu)建筑中的理想材料。PU的保溫效果主要來自于由發(fā)泡劑發(fā)泡產(chǎn)生的小孔。由于PU硬質(zhì)泡沫塑料屬閉孔結(jié)構(gòu)，故而其不會因為毛細管作用產(chǎn)生吸水而使保溫性能下降。它不含甲醛，故不會對環(huán)境造成污染危害；同時它不受細菌和微生物的侵襲，具有中性的微生物特性；可鋸、易切割，可針對各種要求完成定制保溫層的鋪設(shè)。

　 目前，PU硬質(zhì)泡沫塑料保溫產(chǎn)品主要有兩種生產(chǎn)工藝：一種是連續(xù)或間斷式板塊工藝，另一種是連續(xù)式泡沫卷材生產(chǎn)工藝。在間斷式板塊生產(chǎn)中，反應(yīng)混合原料被注入開放的模子中，經(jīng)發(fā)泡后的半成品被切割成一定大小的板塊或用機器加工成不同形狀的部件。在管道保溫中，如果管道直徑較大，不能直接通過旋轉(zhuǎn)澆鑄法將ＰＵ硬質(zhì)泡沫塑料保溫層包覆在管道外面，就需要使用這種間斷式板塊工藝生產(chǎn)的硬質(zhì)ＰＵ板塊來作管道的保溫層。

　 在連續(xù)式泡沫板塊生產(chǎn)工藝中，PU混合原料在兩層面板之間進行發(fā)泡，面板可以采用柔性材料，也可以采用剛性材料，比如金屬板和木質(zhì)板材，這樣生產(chǎn)出來的夾芯產(chǎn)品或金屬面層的夾芯板材在工業(yè)建筑中得到廣泛的應(yīng)用。產(chǎn)品的長度可根據(jù)需要在生產(chǎn)中進行調(diào)節(jié)。

PU硬質(zhì)泡沫塑料保溫材料的保溫性能以其導(dǎo)熱系數(shù)表示，為0.019～0.024W/ｍ•K��，低于空氣的導(dǎo)熱系數(shù) ——0.025w/ｍ•K。但是，硬質(zhì)泡沫塑料的保溫效果往往并非根據(jù)剛生產(chǎn)出的產(chǎn)品導(dǎo)熱系數(shù)測量值來衡量，而是根據(jù)預(yù)設(shè)的特征值來衡量。在德國，保溫材料的特征值通常用導(dǎo)熱系數(shù)等級（WLG）來表示。帶空氣致密表層（如鋁箔）的PU硬質(zhì)泡沫塑料板塊保溫性能可達WLG025(導(dǎo)熱系數(shù)理論值：0.025W/ｍ•Ｋ)，若無表層或表層為疏松結(jié)構(gòu)（如紙、無紡布等），其保溫性能仍能達到WLG030。同類產(chǎn)品聚苯乙烯硬質(zhì)泡沫塑料(EPS和XPS)以及礦棉纖維產(chǎn)品的保溫性能僅為WLG035和WLG040。

德國現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，住宅建筑屋頂保溫性能須達到傳熱系數(shù)0.22W/ｍ2•Ｋ��，為達到這一要求，可采用1400mm厚、WLG030或110mm厚、WLG025的PU板材。屋頂結(jié)構(gòu)宜采用較薄的保溫層。

　 對一幢采用PU硬質(zhì)泡沫塑料板塊進行屋面保溫的獨立建筑進行能量守恒模型計算，結(jié)果證明，使用1m3、WLG025的PU，可在50年內(nèi)節(jié)省6.55萬kwh的能量。生產(chǎn)PU硬質(zhì)泡沫塑料所需的能量在第一個采暖期內(nèi)（房屋投入使用后僅8個月）就能得到回收。

“被動式”房屋保溫

　　 PU硬質(zhì)泡沫塑料的卓越保溫性能在“被動式”房屋中得到很好的體現(xiàn)，“被動式”房屋嚴(yán)格遵守現(xiàn)行法規(guī)對建筑保溫的規(guī)定，其只能配備傳統(tǒng)新建建筑全年采暖所需能量的15%－20%，在這樣的房屋里，一間20ｍ2的房間只需2個75瓦的燈泡就能滿足取暖的需要。
　 由于建筑墻體不能過厚，這種房屋要求使用導(dǎo)熱系ESE_GB23數(shù)極低的保溫材料。在德國Viernheim的一棟被動式房屋中，采用了Puren Schaumstoff公司PU硬質(zhì)泡沫塑料解決保溫問題。建筑的墻體采用30cm厚、WLG030的PU硬質(zhì)泡沫塑料作保溫層，最終墻體的傳熱系數(shù)降低至0.10W/ｍ2•K��。如果這些墻體采用EPS作保溫層，那就需要再增加約10cm的厚度。由于這里采用了較薄的保溫層，房屋的居住面積增大了6.3ｍ2以上。增加的居住面積使得PU高于EPS的材料造價得到較快的抵償。與EPS相比，PU與水泥基層的粘合性更好，使得“外保溫飾面系統(tǒng)”與外墻面更好地結(jié)合。

坡屋頂保溫

　　 PU硬質(zhì)泡沫塑料可以砌塊形式貼到外墻體上。如今，隨著屋頂空間越來越多地被用作居住空間，屋面保溫顯得越來越重要。建筑坡屋面使用得最多的技術(shù)就是屋面整體保溫，通過在屋椽上方鋪設(shè)PU保溫板塊來阻斷熱橋。這種保溫方法可使下面的屋頂結(jié)構(gòu)得到保護，免受溫差大幅波動和水汽侵襲的影響。使用特殊榫槽接合結(jié)構(gòu)的PU板塊，使板材搭接緊密，可以確保高度均勻的保溫效果，大大提高屋頂結(jié)構(gòu)的不透風(fēng)性和隔聲效果。

　　也可以在屋椽之間鋪設(shè)保溫層，因為PU硬質(zhì)泡沫塑料可以很容易地切割成各種不規(guī)則形狀，以適應(yīng)椽木之間的不規(guī)則空間。但是這種保溫方法有個缺點，就是木頭的椽子形成了熱橋，并且屋頂?shù)牟煌革L(fēng)性要通過增加其他措施來實現(xiàn)（鋪設(shè)薄膜）。當(dāng)僅僅是閣樓需要翻修時，掀開屋頂是不大可行的，這種情況下保溫層就不能鋪設(shè)在椽木上方，而必須鋪設(shè)在椽木的下方了。這時ＰＵ硬質(zhì)泡沫塑料是最受推崇的保溫材料，因為其限制的樓面面積以及閣樓高度都比其他保溫材料要少。

　　 PU硬質(zhì)泡沫塑料能夠達到對建筑保溫材料較高的防火性能要求：在建筑應(yīng)用中，阻燃等級分為B1(高度阻燃)和B2（一般阻燃）兩個等級。雖然PU是聚合物，但它在燃燒中呈現(xiàn)惰性，并且不會產(chǎn)生熔融的燃燒性物質(zhì)。這一特性有效地減少了熔融導(dǎo)致火勢蔓延的危險。用PU硬質(zhì)泡沫塑料生產(chǎn)的屋面保溫材料很容易達到DIN4102第七章對剛性屋面的防火性能要求——它們能夠抵抗飛濺的火星和輻射熱�？偟膩碚fPU硬質(zhì)泡沫塑料的抗壓強度（坡屋面為0.10N/mm2）足夠承受交叉壓條、掛瓦條、屋面瓦以及風(fēng)雪荷載等靜荷載。在ＰＵ板塊上方鋪設(shè)鋁箔層，確保水蒸氣不能透過。屋頂開口處如雨水溝的密封可采用現(xiàn)場發(fā)泡系統(tǒng)而將“異物”排除在外。

平屋頂保溫

　　在鋪設(shè)平屋頂時，屋面材料的熱穩(wěn)定性是主要因素。PU硬質(zhì)泡沫塑料可承受短時間內(nèi)被加熱至250℃的高溫，這一性能使其可在熱瀝青中完成鋪設(shè)施工。屋頂長期的溫度波動范圍在－30℃到＋90℃之間，而PU硬質(zhì)泡沫塑料能夠承受光長期照射在平屋頂密封層的深色表面所產(chǎn)生的高溫。除了熱穩(wěn)定性，ＰＵ硬質(zhì)泡沫塑料還顯示出長期的耐久性。

　　較高的抗壓強度以及特別突出的抗油/汽油性能也使PU硬質(zhì)泡沫塑料成為承受人流較多的平屋頂、地窖頂或完整多層停車場屋頂?shù)睦硐氡�溫材料。這些場合所用的硬質(zhì)泡沫塑料抗壓強度須增加到0.15MPa。

　　不僅硬質(zhì)泡沫塑料保溫板塊在屋頂中得到應(yīng)用，而且那些由金屬面板和PU硬質(zhì)泡沫塑料芯材組成的輕質(zhì)高強的夾芯板也在工業(yè)建筑中得到越來越廣泛的應(yīng)用，此外這類夾芯板也可用于體育館和展館的建設(shè)。這里，金屬面板通常使用鋼板，特殊場合也可采用鋁板。

在墻體中的應(yīng)用

　　由于質(zhì)輕、內(nèi)在強度高，這種大面積的PU金屬夾芯板的長度可達數(shù)米。防腐涂料（包括雙組分聚氨酯清漆）保證了板材所必需的抵抗空氣污染的能力。用這種市場上出售的金屬－PU夾芯板體系，可以建造包括門、窗節(jié)點在內(nèi)的完整倉庫，而只需很短的建造時間并能適應(yīng)任何氣候條件。導(dǎo)熱系數(shù)等級為025的PU硬質(zhì)泡沫塑料保證了較高的保溫效果——足夠建造的冷庫，甚至只需很薄的墻體厚度。鋼板或鋁板面層增加了板材的穩(wěn)定性，同時能保證必要的空氣、水和水蒸氣致密性。

　　不燃金屬面層也是評價這類板材防火性能的一個不容忽視的因素。金屬面層阻止氧氣進入板材內(nèi)部與泡沫塑料芯材接觸，因而不會引起芯材的直接燃燒。PU材料會在一定溫度以上產(chǎn)生熱解，并產(chǎn)生可燃氣體。但是這種熱解作用只有在離熱源很近的地方才會產(chǎn)生。因此PU材料本身不會引起火勢 的蔓延。其燃點也高于木材。

窗戶保溫

　　 建筑物的能量有1/3是從窗戶流失的 ——不僅通過窗玻璃，而且通過導(dǎo)熱的窗框。但是，通過對窗框結(jié)構(gòu)進行妥善合理的設(shè)計，可以將能量損失減少到最低限度。采用ＰＵ硬質(zhì)泡沫塑料窗框芯的窗戶保溫性能可達傳統(tǒng)木框窗的２倍。例如，采用在風(fēng)荷載下仍能保持不透風(fēng)的抗扭鋁型材，窗框內(nèi)貼硬質(zhì)ＰＵ泡沫塑料保溫層，就完全可以滿足德國 保溫法規(guī)的要求。為防止窗框部位產(chǎn)生熱橋，這些部位也要進行保溫。型材邊角采用ＰＵ硬質(zhì)泡沫塑料進行保溫，窗戶總體傳熱系數(shù)可達0.66 W/ｍ2•Ｋ��。

地面保溫

相對較薄的PU保溫層在室內(nèi)地面保溫時，無論是地面上進行保溫還是在樓板下鋪設(shè)保溫層，都特別有用。一般地面保溫層只需20－40mm厚的PU硬質(zhì)泡沫塑料板塊就足夠；如果要敷設(shè)地面采暖管線，則可采用經(jīng)特殊發(fā)泡或鉆孔的板材。PU硬質(zhì)泡沫塑料還在長期壓力荷載下保持較好的穩(wěn)定性，當(dāng)?shù)孛娌膳�、溫度升�?0℃時也能保持相同的穩(wěn)定性。