发泡胶(Polyurethane foam sealing agent),全称发泡胶黏剂,是指PU发泡填充剂,也称“单组分聚氨酯发泡填充剂”,发泡胶是以
聚氨酯预聚体、
发泡剂、
催化剂为主要成分的湿气固化弹性密封材料。分子式为(C10H8N2O2·C6H14O3)x。发泡胶具有安装、填补、密封、消声等功能,具有喷管式和喷枪式两种罐装物。
历史沿革
早期发展
发泡胶的历史可以追溯到19世纪,1849年,武尔茨合成了第一种聚氨酯。1937年,奥托·拜耳通过聚酯二醇与二异氰酸酯之间的反应合成了聚氨酯。这一发现在当时具有重大意义。20世纪40年代,法本公司(I.G. Farben)扩充了原料产品线,推出德士模都(Desmodur)品牌的多异氰酸酯,以及德士模芬(Desmophen)品牌的聚酯多元醇。在此期间,科研人员研发并测试了胶粘剂、硬质泡沫、弹性体、涂料等多款产品。
第二次世界大战结束后,英国与美国从德国引进了聚氨酯的生产工艺,并将该技术投入工业化生产。不过,聚氨酯最初的应用范围十分有限。随着时间推移,相关制备技术日趋成熟,美国在引进该技术后,也开始积极开展聚氨酯的相关研究工作。20世纪50年代初期,科研人员率先将聚氧乙烯共聚醚与甲苯二异氰酸酯结合,制得聚氨酯软质泡沫塑料。早期德国采用的合成原料成本高昂,并不适用于大规模推广应用。而这项软质泡沫塑料制备技术的问世,大幅降低了聚氨酯的生产成本,为发泡胶的产业化发展奠定了重要基础。
快速发展
20世纪50至60年代,美国、德国和英国的科研团队为发泡胶的发展作出了贡献。他们研发出诸多新型聚氨酯材料及相关工艺,包括聚酯型聚氨酯硬质泡沫制备工艺;以及聚氨酯弹性纤维(莱卡)等。20世纪60年代中期以后,发泡胶产业进一步快速发展,被广泛应用于各个行业。20世纪50年代末至70年代末,中国发泡胶产业步入萌芽阶段。1958年,大连地区成功合成甲苯二异氰酸酯(TDI);1968年,年产能500吨的相关生产设备建成投产。这两项关键性成果,为中国聚氨酯产业的发展筑牢了基石,创造了有利条件。
20世纪70年代,中国泡沫胶产业虽开启发展之路,但受设备匮乏、生产规模较小等因素限制,产能始终偏低,难以满足工业发展的需求。20世纪80年代,随着中国经济政策调整,中国聚氨酯泡沫胶产业迈入稳步发展期。江苏、广州等地率先从国外引进先进的聚氨酯合成设备。同期,山东地区引入聚氨酯合成革生产技术。20世纪80年代末至90年代末,中国从多个发达国家引进大批先进的聚氨酯生产设备。这一系列举措,为中国聚氨酯泡沫胶产业的发展奠定了坚实基础。
逐渐规范
2000年以后,在中国发泡胶
市场需求量迅速扩大,2009全国
建筑市场的年用量已超过八千万罐,随着建筑
质量要求的提高和节能降耗型建筑物的推广,发泡胶的用量还将稳步增长。2013年中国国内已完全掌握了发泡胶的配方和
生产技术,普遍采用不破坏臭氧层的无氟发泡剂,并研发出了前发泡的发泡胶。除了部分厂家尚使用进口
阀门配件外,其它配套原材料
均已国产化。
后来,随着全球对环境保护意识的增强,发泡胶的生产和使用也必须考虑到其对环境的影响。因此,规范中会包含对生产过程中废气、废水的处理要求,以及对产品生命周期结束后回收利用或安全处置的规定。这些措施不仅有助于减少对环境的负面影响,也是行业长远发展的必要条件。2023年,中国发泡胶市场规模约达286亿元人民币。2025年中国发泡胶市场在多方因素推动下,展现出强劲增长动能。2025年全国发泡胶产量较2024年同比增长7.3% 。
分类
按防火等级分
易燃级发泡胶,火焰伴随黑烟,即便将火源挪开,发泡胶仍然持续燃烧。
可燃级发泡胶添加了阻燃剂,实验显示离火后25秒自熄,优于普通易燃级发泡胶。
发泡胶往往还添加了丙烷等气体,因此不管是易燃级还是可燃级,在按压罐装瓶的阀门时,也应远离明火。
按化学成分分
聚氨酯泡沫填缝剂是一种压力罐装的单组分聚氨酯发泡胶,是端异氰酸酯基预聚体与低沸点的气雾剂(又称抛射剂)组成的混合物,被广泛用于粘接密封、填补孔洞、隔热保温等领域。
聚苯乙烯发泡胶是在GPPS中浸渍低沸点的物理发泡剂,加工过程中受热发泡,产量仅次于聚氨酯泡沫胶,居第二位。聚苯乙烯发泡胶的主要应用领域是包装,其次是建筑材料。聚苯乙烯发泡胶具有硬质独立的气泡结构,质轻;热导率低,绝热性能良好;吸水率低,透湿性小,耐水性优越;电气绝缘性好;加工容易。
按物理性质分
按照泡沫胶的微观孔洞结构形貌可分为:开孔泡沫胶和闭孔泡沫胶。闭孔泡沫胶中,孔结构是关闭的,气体充填在由聚合物构成的互不相通的格子中。开孔泡沫胶中,孔形成时是开放的,气体充填在聚合物构成的互相连通的格子内。相对来说,闭孔结构的吸水性、透气性、导热性均较开孔结构小。
发泡胶按密度不同,分为高发泡、中发泡及低发泡。
高回弹泡沫胶以相对分子质量5000以上,端伯羟基含量65%以上的高相对分子质量高活性聚醚为基本原料,高分子量的软段结构是其具有高回弹性能的基础。
慢回弹泡沫胶有良好的的隔音、减震、吸能性能及良好的手感等优点。
按包装分
发泡胶分枪式的和管式(通常所说的一次性的)两种,管式的主要是用于
零售设计的,即管式的只是适合家庭堵孔防漏用量不大的地方。管式的发泡胶比枪式的压力小,有时候会打不干净,容易发生赌
阀门打不出来等现象,另外,管式的发泡胶打出来的泡沫
泡孔没有枪式的细腻,
膨胀力相对较大。枪式的成本比管式的要低。
按用途分
建筑用发泡胶可用于永久性建筑物外墙的防寒或隔热等。发泡胶密度应达到30-50kg/m3,压缩强度≥150kPa。
工业类泡沫胶可用作非金属的结构材料。如航空、仪表、电器和无线电工业等。其中包装用发泡胶回弹率应≥70%,压缩永久变形≤10%。
主要原料
有机异氰酸酯
异氰酸酯是合成聚氨酯的主要原料,凡分子结构中含异氰酸酯基团(-NCO)的化合物都叫异氰酸酯,结构通式为R-(NCO),其中R为烷基、芳基、脂环基等。在合成聚氨酯时主要选用 n>2的多异氰酸酯化合物。
有机多元醇聚合物
聚醚多元醇中的醚键易旋转,内聚能低,用它制备的聚氨酯材料低温柔顺性好耐水解性好,手感好。聚醚多元醇黏度较低,易与异氰酸酯及助剂等组分互溶,便于操作。此外聚醚多元醇产量高,价格便宜,所以聚氨酯行业大多使用聚醚多元醇作为活泼氢化合物。
助剂
在合成聚氨酯时,除了多异氰酸酯和多元醇聚合物两大类主要原料,还必须添加催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、扩链剂、开孔剂、阻燃剂、脱模剂等助剂调节反应或提高聚氨酯材料的性能。
泡沫稳定剂
泡沫稳定剂是聚氨酯泡沫生产中必需的关键助剂。泡沫稳定剂分为有机硅化合物及非硅系化合物两类,其中有机硅泡沫稳定剂应用最广。
发泡剂
发泡剂主要有水和低沸点化合物两类。
性能
发泡胶具有安装、填补、密封、固定、连接、防水、消声、阻燃等性能。与金属有较高的粘接强度,且无腐蚀性,耐水性好,固化收缩率小。
力学性能
发泡胶具有良好的力学性能。随着泡沫密度的增大,各项机被强度均随之增大。发泡体具有各向异性,平行于起泡方向的机械强度均比垂直于起泡方向的高。
隔热保温性能
泡沫胶热导率小,一般为0.017~0.023W/(m·K),因此其隔热保温性好。
粘接性
除聚四氟乙烯、聚乙、聚丙烯等材料外,泡沫胶都能与其粘合。可与泡沫胶粘合的材料主要有:金属(钢、铝、不锈钢、镀锌板)、木材(三合板等)、树脂(PVC、环氧树脂、玻璃纤维增强塑料)、绝热材料(聚苯乙烯泡沫、泡沫玻璃等),非金属材料(石、混凝土、石膏等)。只要配方适当,泡沫胶与上述材料的粘合力大于硬质聚氨酯泡沫本身的抗剪强度和抗拉强度。
耐水耐潮性
一般绝热材料吸收水或蒸汽之后,其绝热效果就会下降,但泡沫胶对水和水蒸气具有较大的阻抗力,几乎无由于吸湿而引起绝热效果变化的现象。
耐化学性
泡沫胶具有良好的化学稳定性。除了会受到二氯甲烷、甲基乙基甲酮、丙酮、醋酸以及浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸的轻微侵蚀外,其他无机酸、油类、有机溶剂对它无影响。
其他
现代发泡胶通过改进配方增强粘结强度和耐候性。在一些高端应用场景,如电子设备制造,对发泡胶的导电、防静电等特殊性能有需求,推动企业研发高性能产品。例如,部分企业研发的高回弹聚氨酯、阻燃TPE、生物基发泡材料等高端品类增速显著。
制备工艺
发泡胶的制备工艺经历了预聚法、半预聚法及一步法发泡工艺。其中一步法发泡工艺得到了更广泛的应用。一步法发泡就是将聚醚多元醇、多异氰酸酯、水、催化剂、发泡剂、匀泡剂、稳定剂阻燃剂等一次加人,高压混合,然后高压注射至特定模具或区域。注料后,发泡剂在生成PU反应产生的高温下由液体转化为气体,产生大量气泡,使聚氨酯聚合物生成蜂窝状泡沫结构,形成泡沫塑料。其发泡机理是使聚氨酯的链增长、气体发生及交联反应等在短时间内几乎同时进行,几分钟内便发泡完毕。该方法最主要的优点是工艺简单、缩短流程、节省时间。许多厂家将聚醚多元醇、水、发泡剂、催化剂、泡沫稳定剂、扩链剂等混合起来作为一组分(称组合聚醚),异氰酸酯作为另一组分,直接以二组分原料方式提供给泡沫生产厂家,使得泡沫的生产成本大幅度下降,从而使一步法发泡工艺得到了更广泛的应用,有力地推动了发泡胶产品的高速发展。
使用方法
枪式发泡胶
①取发泡枪,用聚氨酯清洗剂清洗一下确保畅通;
②再取发泡胶,用手紧握住罐身中部,沿着罐身横向方向用力震摇至少15-30下,务必保证罐内预聚物充分混合;
③去掉枪式发泡胶螺纹圈上阀门的保护皮盖,取下发泡枪上的清洗剂,顺着螺纹把发泡剂罐身装到发泡枪的接口上;
④握紧发泡枪的手把,确保料罐置于上方,发泡枪在料罐的下方,打开发泡枪后部的
流量调节阀;
⑤枪头对准物件所要填充部位的底部或内部,轻轻扣动扳机,开始施工。可通过发泡枪后面的流量调解阀,调整到合适的流量。
⑥一罐喷完后,如果还要填充,可立即取下空罐,按照第③点的办法重新装上发泡剂,继续施工。
⑦施工完毕后,及时取下料罐,换上专用的清洗剂清洗发泡枪,以免残余的物料固化堵塞破坏发泡枪。
管式发泡胶
1、和枪式第二步一样。
3、确保料罐置于上方,发泡枪在料罐的下方,对准物件所要填充部位的底部或内部,轻轻扣动扳机,开始施工。
4、喷射由下向上,喷射量至所需填充体积的80%即可(管式的填充体积为2/3)
使用小技巧
喷射时注意行进速度,通常喷射量至所需填充体积的2/3即可。填充垂直缝隙时应由下往上;填充诸如
天花板上的缝隙时,由于重力的作用,未固化的泡沫可能会下坠,建议在刚填充后进行适当支撑,待泡沫固化并与缝壁粘结后再撤离支撑。10分钟左右,泡沫脱粘,60分钟后可进行切割。用小刀切去多余部分泡沫,然后在表面用水泥沙浆,涂料或
硅胶涂敷。
存储方法
严禁倒置,储存于干燥、阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。
应用领域
发泡胶对蜂窝结构的制作和增强起着很重要的作用,将该材料注入到已被润湿的需要填充的缝隙内时,它立即以水为交联剂进行化学反应,放出气体,形成泡沫状,并向四周挤压、扩散,最后形成淡黄色的弹性固结体,和缝隙基面材料粘结在一起。
建筑行业
泡沫胶大量用做建筑物的绝热房顶和墙壁的复合板材。这些复合板材主要类别有:
1、单硬面层(钢、铝、镀锌铁板、石膏板、石棉水泥板、矿渣棉板等)复合板。
2、单软面层(纸、铝箔、玻璃纤维毡、合成织物等)复合板。
3、双面层(二面硬或软面层,或者一硬一软复合板)。
4、沥青敷设层压板。
5、无面层块料和型材,前者切割后外加复面料,后者直接外贴面层。
6、玻璃纤维增强的层压板(双面层)。
泡沫胶用于永久性建筑物外墙的防寒或隔热。采用直接喷射在结构物表面上,用做永久性建筑物外墙的防寒或隔热,其基本构造形式有以下三种。
1、外喷式:在施工中将配好的聚氨酯硬质泡沫塑料喷涂于外墙体的外表面,并在其表面覆盖外墙涂料或抹灰装修。这种构造形式施工比较方便,可在室外操作,且安全可靠。
2、内喷式:在施工中,将配好的聚氨酯硬质泡沫塑料喷涂于外墙体的内表面,其特点是施工简便、安全,可在室内操作。
3、夹芯式:在施工中将配好的聚氨酯硬质泡沫塑料喷涂于外墙体的中部,室内外装修仍按传统的做法施工。这种形式施工较为复杂,但安全简便,室内外操作均可。
家具结构件、门框、窗框、门、台面等,可用高密度泡沫胶材料制造此时的硬质聚氨酯泡沫塑料的密度要在150kg/m以上。另外,也可用泡沫胶做装饰板。
城市建筑群集中供热的热力管网保温材料,以往主要用泡沫混凝土、珍珠岩、玻璃棉、矿渣棉等。由于其吸水后绝热效果下降,且密度大,故改用泡沫胶于热水管线保温。
隔声、消声材料
具有一定开孔率的泡沫胶不仅起绝热作用,而且具有吸声性能,起隔声和消声作用。在一定条件下,开孔率越高,吸声性能越好。因为开孔率高,相应增加了空气固体之间接触界面的面积,声能的反射和透射比例下降,使其大部分被硬泡吸收。
交通运输行业
冷藏汽车中所使用的隔热保冷材料,采用泡沫胶以后,大大提高了保温效果,并减轻了冷藏车的自重,增大了容积,增加了冷藏运输量。同时,已成为航空航天工业一种必不可少的胶黏剂。
电子工业
泡沫胶可用作非金属的结构材料。密度较大的制品,具有比强度高,电性能良好和机加工方便等优点,可用于航空、仪表、电器和无线电工业。例如用作各种雷达罩、各种仪表和电子工业的结构材料。
医疗行业
在医疗领域拓展至放疗定位,通过发泡胶三维塑形垫实现快速体位固定,可减少鼻咽癌放射治疗中头颈部三维方向误差。
广告行业
泡沫胶可用于在装置广告,在“途”装置中,主要是泡沫胶和木材,木材的坚硬粗糙与泡沫胶的柔软成对比,采用泡沫胶的材料,表现的一种凹凸不平的肌理效果。
执行标准
JC 936-2004
GB8624-2006_建筑材料及制品燃烧性能分级
发展趋势
2024年全球发泡人造革市场销售额达到了9.46亿美元,展望至2031年,该市场有望增长至12.61亿美元,2025-2031年复合增长率为4.2%。从区域发展格局看,华东与华南地区凭借完整化工产业链与密集制造集群,占据全国发泡胶产量的62%。其中,华东地区的江苏、浙江和山东三省合计占全国总产量的 42.6% 。而中西部地区在国家区域协调发展战略支持下,产能布局加速,四川、湖北等地新建高端发泡材料项目陆续投产,形成新增长极。
展望未来,发泡胶市场规模有望继续扩大。一方面,随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展,发泡胶产品的市场需求将持续增长;另一方面,环保和可持续发展将成为行业发展的重要趋势,推动发泡胶行业向更加绿色、环保的方向发展。同时,企业也需要不断创新和提升自身竞争力以应对市场变化,包括加强技术研发、优化产品结构、拓展销售渠道等。这些努力将有助于发泡胶行业在未来保持稳健的增长态势。到2030年可能达到300亿美元以上。
注意事项
存放注意事项
发泡胶罐的正常使用温度为+5~+40℃,最佳使用温度+18~+25℃。低温情况下,建议将本品在+25~+30℃环境中恒温放置30分钟再使用,以保证其最佳性能。固化后的泡沫耐温范围为-35℃~+80℃。
使用注意事项
A、发泡胶属湿
固化泡沫,使用时应喷在潮湿的表面,湿度越大,固化越快。未固化的泡沫可用清洗剂清理,而固化后的泡沫应用机械的方法(沙磨或切割)除去。固化后的泡沫受
紫外光照射后会
泛黄,建议在固化后的泡沫表面用
其他材料涂装(
水泥砂浆,涂料等)。喷枪使用完后,需用专用清洗剂清洗。
B、替换料罐时,先把新罐摇匀(至少摇晃20次),卸下空罐,迅速把新的料罐换上,防止喷枪连接口固化。
C、喷枪的
流量控制阀和扳机可控制泡沫流量的大小。喷射停止时即按
顺时针方向关闭
流量阀。
安全注意事项
未固化的泡沫对皮肤和衣服有粘性,使用时请勿触及皮肤和衣物发泡胶罐内有5-6kg/cm2(25℃)的压力,储存和
运输过程中温度不应超过50℃,以防发生罐体爆破发泡胶罐应避免阳光直射,严禁小孩接触,用完后的空罐,尤其是部分使用而尚未用完的发泡胶罐不应乱扔,禁止燃烧或穿刺空罐。远离明火,勿与
易燃易爆物品接触。
施工现场应具备通风条件,施工人员在施工时应戴工作手套,
工作服和
护目镜,同时不要吸烟。万一泡沫触及眼睛,请用清水冲洗后再去医院就医;若触及皮肤,则请用清水和肥皂冲洗。
相关事件
2025年11月26日下午,香港新界大埔屋邨宏福苑多栋住宅楼发生火灾,造成重大人员伤亡。根据初步掌握的资料,最初起火的位置为宏昌阁低层外面的围网,其后因燃烧了发泡胶板,火势迅速向上蔓延至多个楼层,并在短时间内波及了宏福苑其他楼宇,大火引燃了贴在窗、门上的发泡胶板令玻璃爆破,导致火势急速增强并迅速蔓延到室内。