背景
建筑業用聚氨酯硬質發泡是聚氨酯工業的一個重要分支，其特點是一材多用，同時具備保溫、防水等功能，硬質發泡體如圖一所示。該類產品自上世紀60年代在歐洲建筑業應用以來已有40年歷史，一些國家還通過立法把聚氨酯作為建筑業指定的保溫防水用材。近年來，隨著我國建筑節能市場的迅速發展，聚氨酯硬泡體保溫產品在建筑保溫防水領域得到了廣泛的應用，已成為主導市場的保溫節能產品之一。

聚氨酯化學組成
聚氨酯（即聚氨基甲酸酯，英文縮寫PU）是在高分子主鍵上含有許多重復的—NHCOO—基團的高分子化合物。聚氨酯系列產品一般是由二元或多元有機異氰酸酯和多元醇在多種助劑的作用下，經過聚合反應得到的高分子化合物。
聚氨酯硬質發泡保溫材料原材料，一般稱作由黑料和白料的反應物組成。其中，黑料指粗MDI的俗稱，也叫聚合MDI，化學名稱是“多亞甲基苯基多異氰酸酯”，顏色一般是黑色，故稱黑料。白料為聚醚多元醇的俗稱，顏色為白色。
同時，為了提高聚氨酯的綜合性能，適應在不同環境下的使用條件，一般還在白料中加入阻燃劑、催化劑、發泡劑等其他助劑，因而白料也稱組合料。
性能分析
聚氨酯硬泡打破了傳統建材功能單一、防水的不保溫、保溫的不防水、防水層一旦出現滲漏、保溫層隨即失去保溫功能的通病。與其它單功能保溫或防水材料相比，聚氨酯硬泡具有明顯的優勢：
1.聚氨酯硬泡具有一材多用的功能，同時具備保溫、防水、隔音、吸振等諸多功能；
2.保溫性能卓越，導熱系數≤0.024 W/(m?K)，僅為EPS發泡聚苯板的一半；能形成連續的保溫層，保證了保溫材料與墻體的整體性并有效阻斷熱橋。
3.聚氨酯硬泡體連續致密的表皮和近于100%的高強度互聯壁閉孔，具有理想的不透水性。采用噴涂法施工達到防水保溫層連續無接縫，形成無縫屋蓋和整體外墻保溫殼體，防水抗滲性能優異；
4.超強的自粘性能（無需任何中間粘結材料）。在高壓作用下，霧態的聚氨酯分子直接滲透入混凝土或砂漿的毛細孔內，堵住混凝土滲漏微孔的同時，形成強度很高的粘結層。與屋面及外墻粘結牢固，抗風揭和抗負風壓性能良好；

5.柔性漸變技術可有效阻止防水層開裂；
6.機械化作業、自動配料、質量均一、施工快周期短；
7. 防火性能突出。聚氨酯添加阻燃劑后，是一種難燃自熄性的材料。離明火自熄，且燃燒時只炭化不滴淌，碳化層尺寸和外形基本不變，能有效隔斷空氣的進入，阻止火勢的蔓延，防火安全性能好。
施工工藝
一般情況下，聚酯多元醇、聚醚多元醇、催化劑、阻燃劑和發泡劑按照一定比例進行預混合，充分混合均勻的混合料在包裝桶內進行包裝。在施工過程中，組合料和黑料按照一定比例分別裝在不同的儲料罐中，通過壓力在混合頭混合，并迅速產生化學反應，同時，反應產物被在壓力作用下迅速從噴槍槍口噴出，形成硬質發泡體，見圖二、圖三、圖四所示。
聚氨酯硬泡發泡原理是：黑料與白料的反應是一個放熱反應，放出的熱量使發泡濟（例如F-11、141B）汽化而形成泡沫。反應熱使發泡劑汽化，發泡體系體積膨脹。這種膨脹作用將導致泡沫體系的內壓升高。聚氨酯在發泡過程中產生的壓力為0.5-0.1kg/cm2
在發泡成型過程中，原料溫度與環境溫度的高低及恒定與否直接影響聚氨酯硬質發泡體的質量，環境溫度以20-30℃為宜。原料溫度可控制在20-30℃范圍或稍高一些。溫度較低時，發泡反應進行緩慢，泡沫因化時間長。溫度高，則發泡反應進行快，泡沫因化時間短。溫度過高或過低，都不易得到高質量的產品。因而溫度是聚氨酯發泡噴涂施工中為重要的工藝參數。
聚氨酯發泡時，黑料和白料在發泡機混合室內停留的時間是很短的，一般僅幾分之一至幾秒，混合效率是一個很重要的因素，黑料和白料混合均勻，泡沫的泡孔細膩、均勻、保溫效果好。為了確保混合效果，聚氨酯發泡時應使用高壓發泡機。