聚氨酯发泡技术论文（精选8篇）
聚氨酯发泡技术论文 篇1
1工程概况
该项目为内蒙古自治区农村信用社联合社办公楼,地下1层,地上22层高层建筑,建筑总高度105 m。一至六层外墙做法为干挂石材,保温做法由EPS改为喷涂聚氨酯硬泡施工。
2建筑热工设计
2.1热工设计概况
外墙设计为200 mm厚陶粒空心砌块组合砌体,密度为700 kg/m3;内墙面为20 mm水泥石灰砂浆,外墙面为20 mm水泥砂浆找平层;按节能设计标准,在原外墙上喷涂40 mm厚聚氨酯发泡保温层,保护层为5 mm厚聚合物胶浆,外层为30 mm厚大理石干挂;外墙主体传热系数为0.44 W/(m2·K),气候分区为严寒地区B气候区,建筑体形系数为0.19。
2.2热工设计
R——热阻(m2·K/W);
δ——材料厚度(m);
λ——材料的导热系数(W/(m·K))
S——材料的蓄热系数(W/(m2·K))
R0·min——最小传热阻(m2·K/W);
Ti——全部房间平均室内计算温度,办公室取20℃;
te——采暖期室外平均温度(℃);
n——围护结构温差修正系数;
Ri、Re——内(外)表面换热阻(m2·K/W);
热阻计算:
热惰性指标：
传热阻：
由图纸节能设计要求:外墙主体传热系数为0.44 W/(m2·K),传热阻与传热系数互为倒数,得。
结论为:,符合节能设计要求。
3外墙保温工程的施工
在实际施工中为留有富余,保温层喷涂厚度定为45 mm。
3.1施工工艺
1)搭设1～6层临时脚手架;
2)焊接龙骨;
3)处理基层;
4)涂刷一层防水界面剂;
5)做门窗等易污染部位的防护;
6)喷涂45 mm厚聚氨酯发泡;
7)涂刷一层防水保护层;
8)喷5 mm厚聚合物胶浆罩面层;
9)干挂大理石。
3.2施工工序
焊接龙骨→基层处理→涂刷界面剂→门窗等的防护→喷涂发泡→涂刷防水保护层→喷聚合物胶浆→外墙干挂。
3.3喷涂设备和原料
采用3台GUSMER FF-1600-EX发泡机;2太空压机,型号为HW0007;a料为多次甲基多苯基异氰酸酯,b料为聚醚多元醇,配合比为:a:b=1:1。原料技术指标见表1。
3.4施工技术措施
1)搭设临时脚手架的内立杆距基层墙面距离为300 mm,保证充足的工作面;
2)外墙面基层是外保温系统所依附的载体,所有基层墙体要保证清洁、平整、顺直、干燥,做到表面无浮灰、油污。用检查锤进行空鼓检查,用切割机剔除面积大于200 mm×200 mm空鼓松动部位,封堵穿墙螺栓洞,超过5 mm缝隙孔洞用水泥砂浆封严。保证墙面含水率小于5%。
3)涂刷一层193彩色防水涂膜做为界面剂。
4)用胶带将塑料薄膜粘贴于门窗上和易污染部位。
5)将输料泵分别插入A、B料筒内,启动喷涂设备,并调试设备压力、温度,达到喷涂雾化要求后,开始喷涂作业。喷枪口与基面距离为300～500 mm,顺序为自上而下、左右喷涂,移动速度均匀。分4次分层喷45 mm厚的发泡,第一次为5 mm,间隔1 min后再进行下一次喷涂。
6)喷涂24 h后在其表面涂刷一层193彩色防水涂膜;
7)防水涂膜施工完毕24 h后,在其表面喷涂一层聚合物胶浆罩面层。
8)工艺流程如图1所示。
4聚氨酯硬泡技术
4.1性能优势
1)硬质聚氨酯泡沫塑料的导热系数指标远优于常规材料,表现了优异的保温性能,大大降低了保温层的设计厚度;墙体保温材料性能与EPS和XPS对比见表2
2)材料和施工工艺上将防水与保温有机统一,使防水保温一体化,采用现场无接缝喷涂,具有粘结强度高,无冷热桥现象,整体性能好,变形适应能力强,并具有可靠的安全性。
3)原材料体积小,运输方便。施工简捷,省工省料,大大缩短工期。
5结语
通过本工程的应用,采用聚氨酯硬泡体喷涂施工工艺,具有施工方便、周期短、成本相对较低,对基层平整度要求低,与基层粘结强度高、整体性好等优点。现场喷涂聚氨酯适用于高层建筑或负风压较大地区建筑及异形状建筑的外保温。鉴于以上诸多优点,推广应用聚氨酯硬泡外墙保温技术对建筑节能具有重要意义。
参考文献
[1] 宏信广场1号楼建施图.建筑设计总说明(HX200812-1 JZ-01改)
[2] 建筑施工手册(第四版).北京:中国建筑工业出版社,2003
[3] 中华人民共和国国家标准,公共建筑节能设计标准(GB 50189-2005) .北京:中国建筑工业出版社,2005
[4] 中华人民共和国国家标准,硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范(GB 50404-2007) .北京:中国建筑工业出版社,2007
聚氨酯发泡技术论文 篇2
发包方（以下简称甲方）：
承包方（以下简称乙方）：
依照《中华人民共和国合同法》、《中华人民共和国建筑法》及其它有关法律、行政法规，遵循平等、自愿、公平和诚实信用的原则，双方就本工程施工事宜协商一致，订立本合同。
一、工程名称：
二、工程地点：
三、承包方式：乙方包工包料、保验收。
四、承包范围：6cm以上聚氨酯硬泡现场喷涂(并喷涂保护砂浆层)。保温面积约m2(具体面积按实际工程量计算)
五、合同工期：天
开工日期：年月日
竣工日期：年月日
合同工期总日历天数天。（温度低于10°，4级以上风和雨天停止施工，经甲方施工代表签字后工期顺延。）
六、工程质量标准：合格级。
（1）聚氨酯硬泡外墙保温系统及其主要组成材料性能符合要求。检验方法：检查系统的型式认定证书和出场合格证、材料检验报告和现场见证取样检验报告
（2）门窗口、阴阳角、女儿墙、变形缝等保温构造符合设计要求。检验方法：观察检查和检查隐蔽工程验收纪录。
（3）系统抗冲击力符合要求。达到《聚氨酯硬泡外墙外保温工程技术导则》A.5规定。
（4）保温层厚度符合设计要求，厚度保证50mm，达不到要求时，乙方负责整改直至满足设计厚度要求。
（5）工程保温隔热质量目标：
a外保温系统适应基层墙体的正常变形而不产生裂缝、空鼓。
b外保温系统能够长期承受自重而不产生有害变形。
c外保温系统能够承受室外气候长期反复作用而不产生破坏。
d外保温系统具有良好的防火性能，聚氨酯采用阻燃环保材料（燃烧性能达到B2级）。
e外保温系统的保温、隔热性能达到吉林省墙体改革领导小组办公室规定标准及消防部门的验收标准要求。
f外保温系统的各种材料之间具有良好的相容性。
g达到《聚氨酯硬泡外墙保温工程技术导则》合格要求。
七、合同价款及付款方式：
5cm以上聚氨酯硬泡现场喷涂包工包料费90 元/平方，结算时以实际喷涂面积为准。
本合同工程施工费包括人工费、材料费，安全生产文明施工费等各项费用。付款方式：发泡设备人员进场工程量超过 70 ％以上且验收合格，支付工程总价的 50 %，工程竣工验收合格后付清剩余的工程款。
八、施工部位及做法：根据乙方提供、甲方批准的施工方案施工。
九、甲方责任
1、解决进场道路、供水、供电等事宜。
2、负责提供住宿协调现场各部门关系提供施工所用设备及工具水电及垂
直水平物料运输。
3、甲方负责解决乙方施工人员住宿，免费提供照明电及水源。
4、聚氨酯现场喷涂完工时，由业主和甲﹑乙方共同组织验收，如不符合施工要求，乙方无条件及时整改。
十四、乙方责任：
1、乙方提供聚氨酯原料,发泡密度≥35kg/立方。
2、按甲方要求及国家颁布的有关《施工技术规范》精心组织施工，确保
工程质量达到国家验收规范和质量检查标准，确保工期。
3、乙方施工期限内须每台设备提供1位技工两位辅助工，乙方施工期内，必须遵守现场的各项规定。共同做好施工现场安全工作，严禁在施工现场吸烟。
4、乙方提供聚氨酯喷涂设备两套施工中所需的工具。配件劳保用品等均
由乙方自付与甲方无关。
5﹑乙方必须按甲方提供的技术质量要求进行施工，达不到甲方的技术质
量要求时，乙方无条件及时整改。由于乙方原因造成甲方无后续工作面，所有误工责任造成损失由乙方承担。
5、乙方文明施工，安全施工，服从甲方管理；执行甲方现场文明施工管理及质量、环境、职业安全健康管理体系的有关规定；及时向甲方提供有关资料。
6、乙方必须为施工所需的技工、辅助工人购买意外伤害保险，否则发生的一切后果责任由乙方自行承担，同时给甲方造成的经济损失由乙方承担。
7、双方约定乙方应做的其他工作：a、向甲方提供施工方案，经甲方审批后作为施工依据；
十、安全施工
1、乙方必须严格按照施工组织方案操作规程进行施工，施工中造成伤亡事故应由乙方负责，所发生费用由乙方负担。
2、乙方在施工中要对施工人员加强安全教育管理工作，服从甲方的监督管理与检查，自行配臵符合要求的劳动防护用品及设施，并统一着装，严格执行甲方对环境、职业安全健康管理体系方面的有关规定，确保安全生产。
3、甲方对乙方在施工中存在的不安全因素有权提出整改或停工整顿，并有权按有关规定进行安全处罚。
十一、保温系统的验收
外保温系统按照现行《建筑工程施工质量统一验收标准》、《聚氨酯硬泡外墙外保温工程技术导则》规定进行验收。吉林省墙体改革领导小组办公室规定标准及消防部门的验收标准要求。
十五、违约责任：
1、因设计变更或甲方原因导致工期延误，经甲方确认，工期相应顺延。
2、未经设计或甲方同意，因乙方擅自变更设计，发生的费用和由此导致甲方的直接损失，由乙方承担，延误的工期不予顺延。
3、乙方未按操作规程或甲方要求施工，造成质量问题，乙方必须返工或返修，造成经济损失由乙方承担，工期不予顺延。
十六、合同纠纷解决方式
因履行本合同发生的一切争议，由当事人双方协商或调解解决，协商解决不成，可采用以下方式解决：
（1）提交 长春市仲裁委员会仲裁。
（2）依法向工程所在地人民法院起诉。
十七、合同份数
本合同一式三 份，甲方 两 份，乙方 一 份，具有同等法律效力。
十八、合同生效与终止
本合同经双方签字盖章起生效，合同履行完毕后自行终止。
十九、补充条款： 本合同未尽事宜，双方可签订补充协议，补充协议与本合同具有同等的效力。
发包方：（章）承包方：（章）
法定代表人：法定代表人：
委托代理人：委托代理人：
浅谈聚氨酯发泡接口保温 篇3
关键词：高密度聚乙烯保温管,接口保温,工艺流程,热收缩带
高密度聚乙烯预制直埋保温管因其施工速度快、综合成本低、热损耗小等优点,在城市供热、液体输送、工业动力输送等工程中被广泛使用。管网保温的主要目的是减少热量损失,节约燃料及减少投资。按照CJ/T 114-2000高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制保温管标准,在高密度聚乙烯保温管生产过程中,钢管两端预留的15 cm～20 cm未进行保温,在焊接完成并试压合格后将预留部分做保温处理称接口保温。直埋高密度聚乙烯保温管为热力管网铺设的主要管线用品,而为了使热力管线可以安全、有效、稳定的运行,接口保温的质量是其中极为重要的一个环节,同时,接口保温作为施工工序的最后一道,对工程的及时完工也有着十分重要的作用。接口保温的一道关键程序是使接口两端紧密连接,进而使整条管边紧密连接,地下水不能从此处渗入管边,见图1。
1 工艺选型
集中供热直埋管道工程接口保温工艺为电热熔焊接头、热收缩带接头及电热熔焊+热收缩带接头三种。其中,当DN≥300 mm时,采用电热熔焊;当DN≤250 mm时,采用热收缩带;当DN≥300 mm,且位于地下水位以下或穿越铁路、方涵、水渠、河道及市区主要街道时,采用电热熔焊+热收缩带的方法。
2 工艺流程
2.1 电热熔焊
电热熔接头是一种新型、可靠的接头新技术。它利用聚乙烯热熔性原理,将加热丝预埋在聚乙烯接头套管的内表面,通过加热使套管和外套管熔化,外部施加一定的压力使其熔为一体,完成外套管连接。其工艺流程为:除污除锈→外护管电热熔焊接→气密性试验→聚氨酯发泡→封口。电热熔焊示意图见图2。
2.2 热收缩带焊接(聚乙烯热收缩带)
聚乙烯热收缩带产品性能:辐射交联聚乙烯热收缩带(以下简称热缩带)具有机械强度高、耐化学介质腐蚀、耐环境开裂应力大的特点,具有操作方便、使用简单、施工快捷、密闭性好、不透水、不透气、与各层材料粘结力强、自愈力强的优点,并形成热收缩带、热收缩套、补伤片等系列产品,广泛应用于供热行业。
热收缩带以其良好的闭气、闭水性与接头套袖一起被广泛应用。使用热收缩带进行保温管接口施工时,一般要在钢管焊接前将高密度聚乙烯套袖预先套在管道的一端,在管道焊接完毕并试压合格后,开始进行接口保温。其工艺流程为:除污除锈→外护管塑料热空气焊接→热收缩带粘结→气密性试验→聚氨酯发泡→封口。热收缩带焊接示意图见图3。
2.3 电热熔焊接+热收缩带
当DN≥300 mm,且位于地下水位以下或穿越铁路、方涵、水渠、河道及市区主要街道时,采用电热熔焊+热收缩带的方法。其施工方法就是前两种方法的综合。其工艺流程为:除污除锈→外护管电热熔焊接→气密性试验→聚氨酯发泡→热收缩带粘结→封口。
3 关于工艺流程的说明
1)在接口保温施工前,除污除锈指应将接口钢管表面、两侧保温端面和搭接段聚乙烯外壳表面的铁锈、油污、杂质和端面保护层清除干净,如果处理不当,很可能使热熔套和热收缩带无法与聚乙烯外壳充分粘结,并且对其后的聚氨酯发泡的粘结力、握裹力有很大的影响。2)接头外护管材质应与保温管外壳管材质相同,壁厚不小于保温外壳厚度。3)电热熔焊接时,焊边应饱满、充实,有均匀熔化的痕迹。焊接强度应大于母材强度。4)热收缩带选用辐射交联聚乙烯热收缩带,厚度符合有关规定(基材厚度不小于1.5 mm,热熔胶厚度不小于0.8 mm),宽度为200 mm,DN150 mm以下规格直埋保温管热收缩宽度为150 mm,其周向搭接长度不应小于100 mm,并且两侧均应烤出热熔胶,100%周向均匀分布,不应有局部漏烤现象。5)接头保温的气密性试验,试验应力为0.02 MPa,持续30 s,用肥皂水仔细检查密封处,以密封处无气泡为准。6)聚氨酯发泡采用的为:BAYTHEM 22HK84C1013(co2Blow system)。其中指导配方:Baythem 22HKC1013 100份;Desmodur 44V202 155份。比例为1∶1.55,发泡时环境温度宜为20 ℃左右,最低不应低于10 ℃,管道表面温度不应超过50 ℃。当周围环境温度低于接头原料的工艺温度时,应采取加热措施保证接口质量。7)发泡孔盖应先加热后胶结严密,并用100 mm×100 mm粘结片密封,热收缩带接口处应采用压口带进行封堵,保证其接口质量。
4 施工中的问题
1)包热收缩带:先计算管道周长,按10%～15%的收缩量加搭接长度切割热收缩带,热收缩带与套袖和管道的搭接不小于5 cm,热收缩带宽度不小于10 cm,搭接长度为宽度的2倍且不小于25 cm。将热收缩带始端的胶面用喷枪加热至软化状态后,以套袖边端为中心将其压粘在补口处并粘牢,将热收缩带末端用同样的方法加热后环向搭接在始端,使热收缩带呈环状,然后在末端加热覆盖固定片。2)用喷枪均匀地由热收缩带中部开始沿圆周方向加热至一端,中端与加热端环向收缩,然后再从中部另一端用同样的方法加热,使热收缩带两端圆周均有胶溢出为止。3)待热收缩带完全冷却后,开始打孔注料封口,一个工作流程即完成。4)热收缩带现场接口保温施工注意事项:a.热收缩带在加热时,火焰不应垂直喷向热收缩带,应倾斜20°～30°喷烤,火焰要来回移动,以确保热收缩带整体温度均匀,防止热收缩带或外护管局部过热化而影响质量及寿命。b.喷枪火焰高度应调在300 mm～500 mm,热收缩带表面温度控制在120 ℃±5 ℃范围内。c.搭接及热缩余量要按要求留好。d.热收缩带收缩时可能出现皱纹,这是因为塑料有很大的热胀系数造成的,在加热时要尽量赶平,如有气泡出现时,可用不大于3 mm的铁丝插入放气,然后压实,小的皱纹在冷却后可自行消失。e.雨雪天、风沙天施工时要采取相应的措施,以确保施工质量。5)施工质量检查。a.热收缩带施工完毕后,外观不应出现气泡或边角上翘,不应有烤焦现象,否则即视为不合格,应重新施工。热收缩带四周均应有胶溢出,否则应重新加热,使胶溢出方为合格。b.热收缩带与聚乙烯的剥离强度不小于40 N/cm。6)补伤。a.当保温管道外护管受伤面积不大于100 cm2时,也可采用热收缩带进行补伤。方法是用喷枪将补伤片胶面加热至软化状态,然后迅速压粘于损伤处,使周围溢出胶剂为度,补伤片与周围的搭接不小于50 mm。b.当保温管道外护管损伤面积不大于100 cm2时,按照包热收缩带的方法操作。
5 结语
以上两种方法各有利弊,需根据适用情况现场具体采用:1)套袖和缠绕热缩带用于接口保温工程中的优点是施工方便、速度较快,适应各种地形,但工序配合要求多,如套袖在施工前应预先套好,安放位置要正确,缠绕施工时操作员责任心要求强。2)电热熔套皮用于接口保温工程中的优点是整体性非常好、质量很高、使用寿命也长,但施工时速度较慢,需用电器设备较多,如空压机、电熔器等较大的设备,对于工地特别狭窄时,则不太方便。
参考文献
聚氨酯发泡技术论文 篇4
一、工程实例
某工程总建筑面积49 382m2, 建筑高度65m, 新建地下1层和地上20层, 地下主要是停车、设备储放, 层高6m, 地上主要用于办公、商务。该工程的外墙保温全部采用现场喷涂聚氨酯发泡外墙保温系统, 保温层外为干挂大理石石材幕墙。
二、施工工艺中各项技术要点分析
1. 材料组成。
聚氨酯硬泡是由A组分料和B组分料两种化工原料混合反应形成的具有防水和保温隔热功能的硬质泡沫塑料。A组分料俗称白料, 指由组合多元醇及发泡剂等添加剂组合而成的材料。B组分料俗称黑料, 主要成分是异氰酸酯的原材料。现场喷涂就是把A料和B料按照1∶1的比例在大于10MPa压力条件下均匀的混合喷出, 并在需保温的基层表面形成硬质发泡体。聚氨酯发泡所用的A、B组分料均为成品, 在施工现场只需调节喷涂设备两种原料的进料控制阀就可达到按比例配置聚氨酯, 聚氨酯喷涂施工时的环境温度10~40℃比较适宜, 这主要决定着聚氨酯发泡的质量。由于施工时间在3月份, 当地的温度就为10℃左右, 为确保业主对工期以及外墙保温施工质量, 现场的喷涂施工分别进行了不同的料量在不同的情况下进行喷涂聚氨酯厚度试验, 结果如表1所示, 试验结果表明温度低于10℃对聚氨酯材料发泡厚度影响极大。
2. 现场喷涂硬质聚氨酯发泡控制。
(1) 基层墙体。采用传统的黏结聚苯板薄抹灰外墙保温系统和现场喷涂硬质聚氨酯发泡外墙保温系对基层墙体要求有所不同, 详见表2。现场喷涂聚氨酯发泡外墙系统基层墙体如符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》和《砌体工程施工质量验收规范》的要求时可不进行墙外抹灰找平施工, 而黏聚苯板外墙保温系统对基层墙体垂直度、平整度较高, 必须进行外墙抹灰找平后方可进行黏聚苯板施工。减少了外墙抹灰层施工不当, 可以节省投资、缩短工期, 同时减少对砂、水泥以及水资源的使用, 对节约能源起到一定的作用。
在该工程施工主体及填充物砌体施工过程中, 施工人员严格控制墙体的平整度和垂直度, 基本都达到了现场喷涂聚氨酯发泡外墙保温层对基层墙体的要求, 对减少基层墙体存在疏松、凸起或垂直度不符合施工质量验收规范要求部位, 处理方法是先剔凿清理后采用1∶3水泥砂浆或聚合物水泥砂浆进行找平, 如果不进行找平, 喷涂由于发泡厚度均匀则导致平整度相差较大。施工时应注意, 所有外墙墙体脚手架眼堵砌、设备管线安装、落水管支架、预埋件等施工在喷涂聚氨酯发泡施工前完成, 避免后续施工破坏保温层。
(2) 聚氨酯喷涂。聚氨酯发泡是一种优良的保温材料, 可以使得现场达到外墙保温无缝施工, 而且完全将室内和室外隔离, 这样从材料性能及施工工艺两方面均减少了热量的损耗, 节能效果是非常的明显的。另外其较高的黏结强度, 保温材料和墙体紧密的结合这种全封闭的体系大大地减小了风压对外墙保温材料的破坏。
(3) 耐碱网格布设置。《聚氨酯硬泡外墙外保温工程技术导则》没有规定饰面层为干挂石的面层要设置耐碱网格布。但是在实际的工程中, 考虑到聚氨酯发泡的耐久性和防火阻燃的增强, 增加了铺设耐碱格布及抹面胶浆, 对于采用双层网格布是考虑到对聚氨酯发泡的破坏部位的保护, 以提高其聚氨酯发泡的耐久性。
(4) 抹面胶浆。抹面胶浆通常采用聚合物抗裂砂浆, 一般分为两遍刮抹。第一遍在聚氨酯硬泡保温层上刮抹2~3mm厚抹面胶浆, 将耐碱网格布横向铺贴并用铁抹子压入抹面胶浆内, 在抹面胶浆达到表干后第二次使用抹面胶浆抹面, 厚度1~2mm, 抹面后表面平整, 平整度不应大于4mm, 网格布以似露非露为宜。
聚氨酯发泡技术论文 篇5
巴斯夫发泡聚氨酯部门是全球领先的喷涂型发泡聚氨酯材料制造商, 旗下产品包括外墙用WALLTITE空气绝缘系统, 屋顶用ELASTOSPRAY隔热系统, 以及地板涂料系列产品———ELASTOCOATTM。
WALLTITE和ELASTOSPRAY产品均采用无缝结合建筑施工方法, 其出色的隔热和绝缘能力使得空气的渗透率接近为0。同时以上材料还可以有效的增加建筑结构的强度, 并为墙体和屋顶提供保护, 延长其使用寿命, 增加维护周期间隔。另一方面, 因为该聚氨酯体系采用了环保的配方设计, 不会对室内空气环境造成危害, 完全满足室内环境的相关环保标准。
ELASTOCOAT弹性体保护涂料, 采用喷涂的方式进行涂装, 可以满足用户对聚氨酯体系耐久性、柔韧性和耐候性的特殊要求。
聚氨酯发泡技术论文 篇6
关键词：聚氨酯,遇水发泡,弹性,灌浆
0前言
聚氨酯灌浆材料是由聚氨酯预聚体与催化剂、稀释剂等组成的化学浆液。一般是单液型,其主要成分是过量多异氰酸酯与聚醚多元醇反应而制得的端异氰酸酯基预聚体;也可以是双液型,即由预聚体与固化剂组成[1]。浆液遇水后能立即分散、乳化、发生化学反应而产生二氧化碳,进而膨胀、固结,最终生成一种不溶于水的固结体,适用于工程建设中的基础加固、堵漏止水、帷幕防渗和裂缝修补4个方面[2]。其中油溶性聚氨酯灌浆材料与水反应形成的泡沫体通常为脆性材料,若建筑结构因沉降或热胀冷缩出现形变,则易导致材料开裂,此外,水会在水压的长期作用下,不断渗透过泡沫的泡孔结构而发生复漏,其防渗堵漏的耐久性较低。
本文研制的遇水发泡型弹性聚氨酯树脂灌浆材料是一种新型低黏度、无溶剂、弹性双组份树脂灌浆材料。浆液遇水可发泡膨胀形成泡沫体,无水则形成弹性树脂材料,其主要用于有一定形变的裂缝、变形缝和伸缩缝的渗漏水封堵以及裂缝、微细裂缝、接缝和孔洞的弹性密封修复。在工程应用时,前期灌浆注入基础或结构中的浆液与水接触并反应生成泡沫,快速阻隔水渗漏并消耗水分,后期注入的浆液则在无水的条件下形成致密的弹性树脂材料,大大提高了防渗堵漏效果。
1 实验
1.1 主要原料
异氰酸酯,M20S,德国巴斯夫;聚醚多元醇,MN-500、DL-1000D,山东蓝星东大;稀释剂,邻苯二甲酸二丁酯(DBP),齐鲁石化;泡沫稳定剂,AK8803,南京美思德;催化剂,新型改性叔胺类,市售。
1.2 遇水发泡型弹性聚氨酯树脂灌浆材料的制备
A组份的制备:将一定量的聚醚多元醇、稀释剂加入到四口烧瓶中,装上温度计、搅拌器、真空脱水装置,加热至110~120℃,在真空度为-0.1 MPa条件下脱水2 h,解除真空,降温到70℃以下,加入计量的异氰酸酯,升温至80~85℃反应3h,降温后出料。
B组份的制备:将一定量的聚醚多元醇、稀释剂加入到四口烧瓶中,装上温度计、搅拌器、真空脱水装置,加热至110~120℃,在真空度为-0.1 MPa条件下脱水2 h,解除真空,降温到60℃以下,加入计量的泡沫稳定剂、叔胺催化剂,搅拌均匀后出料。
1.3 基本配方(见表1)
试样制备方法:A、B组份按质量比1∶1混合均匀,采用真空脱泡后,浇注于模具中,室温下固化24 h后脱模,在80℃下熟化4 h,取出后在标准条件下放置48 h。
1.4 性能测试
拉伸性能测试按照GB/T 2567—2008《树脂浇铸体性能试验方法》进行。
黏度测试按照GB/T 2794—2013《胶粘剂粘度的测定》进行,测定浆液A、B组份混合后的初始黏度。
发泡率测试按照JC/T 2041—2010《聚氨酯灌浆材料》中OPU产品进行,试样由A、B组份按质量比1∶1进行配制。
可操作时间的测试:A、B组份按质量比1∶1混合均匀,采用旋转黏度计按GB/T 2794—2013规定的试验方法进行黏度测试,从A、B组份混合开始计时,混合浆液黏度达到10 Pa·s的时间即为可操作时间。
2 结果与讨论
2.1—NCO含量对灌浆材料性能的影响
A组份中保持稀释剂50质量份不变,通过调整异氰酸酯与聚醚多元醇的比例来调整A组份中—NCO含量,考察—NCO含量的变化对拉伸强度和断裂伸长率的影响。A、B组份保持异氰酸酯指数R值(NCO∶OH)=1.08不变,按质量比1∶1进行配制,测试试样性能如图1所示。
由图1可以看出,当—NCO含量增加时,试样的拉伸强度持续增加,而断裂伸长率则不断降低。这是由于随着—NCO含量的增加,异氰酸酯的量不断增大,导致体系中含有较多强极性的氨基甲酸酯、脲基和芳香基等基团,提高了对聚氨酯材料的拉伸强度有较大影响的硬链段含量[3],从而有利于提高试样的拉伸强度,同时导致断裂伸长率降低。
浆液的黏度是反应灌浆材料渗透性(可灌性)的指标,黏度越低,越容易渗透,可灌性越好[2]。若浆液的黏度较大,即使性能较好,也很难满足施工需求,需要对—NCO含量的变化对黏度的影响进行考察,结果见表2。
从表2可以看出,随着—NCO含量的增加,浆液的黏度不断降低。这是由于在保持稀释剂用量不变的条件下,随着体系中异氰酸酯含量增加的同时,聚醚多元醇的含量降低,两者反应生成的导致浆液黏度增大的异氰酸酯预聚体的含量也相对减少。从材料性能及施工需求等方面考虑,当A组份—NCO含量为13.5%时,试样的拉伸强度为0.6 MPa,断裂伸长率为52%,浆液的初始黏度为220 m Pa·s,较为适宜。
2.2 聚醚多元醇配比对灌浆材料性能的影响
B组份中保持稀释剂25质量份不变,考察2种聚醚多元醇的配比变化对拉伸强度和断裂伸长率的影响,测试结果见表3。
由表3可以看出,当聚醚多元醇MN-500与DL-1000D质量比由2∶1至1∶2变化时,拉伸强度逐步降低,断裂伸长率增大。这是因为MN-500为低分子质量的三官能度聚醚,作为聚氨酯弹性体交联剂,可提高硬度和强度;而DL-1000D为长链两官能度聚醚,与异氰酸酯反应生成线型直链聚氨酯,起到了增加聚氨酯柔软程度、增加拉伸伸长率的作用[4],因此,当聚醚多元醇MN-500含量较大时,材料的拉伸强度增加,而断裂伸长率降低,当DL-1000D含量较大时,材料性能的表现则相反。从表3还可以看出,当聚醚多元醇MN-500与DL-1000D的质量比为1∶1时,材料的拉伸强度和断裂伸长率较为均衡。
2.3 催化剂用量对灌浆材料性能的影响
A、B组份按配比混合后,浆液即开始发生化学反应,其黏度随时间的延长而增大,若黏度增长过快,可操作时间变短,将影响浆液的可灌性,甚至造成材料固化堵塞设备。此外,发泡率是反应快速堵漏效果的指标之一[2],发泡率越大,堵漏效果越好。由于2项指标均受催化剂的影响较大,因此,对B组份中催化剂的用量对可操作时间和发泡率的影响进行考察,测试结果见图2。
由图2可看出,随着催化剂的用量增加,浆液的可操作时间逐步缩短,但是发泡率明显增大。这可能是由于所使用的是一种新型改性叔胺类催化剂,不仅对水与异氰酸酯的反应(发泡反应)有较好的催化效果,而且对聚醚多元醇与异氰酸酯的反应(凝胶反应)也有适中的催化性。当催化剂用量为0.6%时,浆液的可操作时间为38 min,发泡率可达到1100%,满足需求。
3 工程应用
河北省燕郊市某农贸市场的电梯井因防水层破损导致长期渗漏,经技术人员现场查验后,决定使用本研究开发的遇水发泡型弹性聚氨酯树脂灌浆材料进行灌浆修复,见图3。
首先清理灌浆部位附近的污物,钻孔,并在注浆孔上安装注浆嘴。然后根据施工用量将遇水发泡型弹性聚氨酯树脂灌浆材料的A、B组份按比例称量并搅拌均匀后倒入灌浆机中,配制好的浆液应尽快使用,以免胶化。从注浆嘴开始灌入浆液,逐步提高压力,当相邻孔出现浆液时,移至相邻孔,继续灌浆;一系列灌浆结束后,回到第1个注浆嘴,再用浆液灌浆1遍。72 h后经检查,无渗漏水出现,取得了良好的堵漏效果。
4 结论
(1)随着A组份中—NCO含量不断增加,遇水发泡型弹性聚氨酯树脂灌浆材料的拉伸强度持续增加,断裂伸长率不断降低;B组份聚醚多元醇MN-500与DL-1000D质量比从2∶1至1∶2变化时,拉伸强度逐步降低,断裂伸长率增大;随催化剂的用量增加,浆液的可操作时间缩短,发泡率增大。
(2)将遇水发泡型弹性聚氨酯树脂灌浆材料在河北省燕郊市某农贸市场的电梯井进行了应用,72 h后经检查无渗漏水出现,取得了良好的堵漏效果。
参考文献
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[2]沈春林,褚建军.聚氨酯灌浆材料及其标准[J].中国建筑防水,2009(6):41-44.
[3]山西省化工研究所.聚氨酯弹性体手册[M].北京:化学工业出版社,2001.
聚氨酯发泡技术论文 篇7
我国目前在聚氨酯建筑保温中尚普遍使用HCFC-141b发泡剂, 对于新型发泡剂的取代尚未进行细致的系统研究。同时, 有关泡体结构与泡体性能关系的相关研究也少见报道。本文主要通过组合聚醚及聚氨酯硬泡的制备及相关性能分析, 探究新型发泡剂在聚氨酯泡体中的发泡效果与泡孔结构, 研究新型发泡剂与组合聚醚的互溶性及泡体的性能, 为进一步研究打下基础。
1 实验
1.1 原料
发泡剂:HFC-365mfc、HFC-365/227 (87/13) 、HCFC-141b, 工业级, 苏威氟化学有限公司;聚醚:ZS-480、ZS-8226、TD-403, 工业级, 金浦集团江苏钟山有限公司研究所;聚醚4110, 工业级, 抚顺佳化聚氨酯有限公司;PAPI, 工业级, 北京科聚化工新材料有限公司;三乙醇胺、环己胺、二丁基二月桂酸锡, 化学纯, 国药集团化学试剂有限公司;匀泡剂、阻燃剂TCEP, 工业级, 抚顺佳化聚氨酯有限公司。
1.2 聚氨酯硬泡制备工艺
1.2.1 组合聚醚制备工艺
在常温下, 将一定量的混合聚醚多元醇、发泡剂、匀泡剂、催化剂 (叔胺类催化剂和金属类催化剂) 、阻燃剂以一定的比例混合, 用搅拌机搅拌30 min, 使各个组分在组合聚醚体系中均匀分散, 配制得到组合聚醚。
1.2.2 聚氨酯硬泡制备工艺
将一定量的组合聚醚和异氰酸酯组分用搅拌机快速搅拌10~15 s, 混合均匀, 倒入恒温的发泡垂直爬升模具或成型模具中发泡固化, 待泡体熟化后, 将其从模具中取出, 按国家标准进行试样切割, 测试其发泡流动参数及泡沫的各项性能。
1.3 性能测试
1.3.1 泡沫塑料密度
按GB/T 6343—1995测试。
1.3.2 黏度
用NDJ-1旋转黏度计按GB/T 2797—1995测试。
1.3.3 拉伸性能
用SUN500万能材料试验机按GB/T 9641—1988测试。
1.3.4 压缩性能
用SUN500万能材料试验机按GB 8813—1988测试。
1.3.5 发泡流动性
(1) 发泡高度指数的测试
泡沫固化后脱模, 称泡沫体的质量;测量泡沫体的高度, 以泡沫高度除以质量, 得到发泡高度指数 (H/w) [8]。
(2) 密度分布系数
将上述泡沫圆柱体按高度方向切割成2 cm的等份, 分别测试其密度, 计算出平均密度[8]及其均方根偏差S。S即为密度分布系数。
式中:n——泡沫样品的分切块数;
ρi——第i块泡沫的密度, kg/m3;
ρ———全部n块泡沫样品的平均密度, kg/m3。
1.3.6 泡沫孔结构分析
将熟化后的泡体截成薄片试样, 采用XSP-4C型光学显微镜观察泡体孔结构, 并按GB 8810—88测试泡孔的平均直径。
1.3.7 发泡剂挥发速率
在容器中放入固定体积的发泡剂, 放入已恒温至一定温度的恒温槽, 以其挥发一定体积所需时间表示其挥发速率。
2 结果与讨论
2.1 发泡剂的环保评价
ODP (臭氧损耗潜势值Ozone Depletion Potential) 是指在某种物质的大气寿命期间内, 该物质造成的全球臭氧损失相对于相同质量的CFC-11排放所造成的臭氧损失的比值。在大气化学模式计算中, 某物质的ODP值可以表示为:ODP=单位物质×引起的全球臭氧减少/单位质量的CFC-11引起的全球臭氧减少。另外, 卤代烃还对大气环境产生温室效应, 缓慢地使地球变暖, 具有较高的GWP (地球温暖潜值, 或称地球温室效应值) [9]。
一般用ODP和GWP的值来作为发泡剂的环保评价 (以ODP为主) 。表1为几种环保型发泡剂 (零ODP) 与CFC-11及HCFC-141b的比较。
注:以CFC-11为1。
表1显示, 从环保出发应大力推广使用HFC-245fa、HFC-365mfc、HFC-365/227、戊烷系列及水发泡剂。
2.2 不同发泡剂挥发速率的比较及其与沸点的关系
在发泡剂的选用中其沸点是首先应考虑的参数。发泡剂的低沸点能保证泡体制备中的正常发泡速率与发泡量, 但沸点太低往往被认为会产生存储及使用过程中较多的额外消耗。测定了最典型的第三代发泡剂HFC-365mfc、HFC-365/227及目前最常用的HCFC-141b的挥发速率并进行比较, 结果如表2所示。
从表2可看出, 发泡剂挥发速率以HCFC-141b最大, HFC-365mfc次之, HFC-365/227最小;同时发泡剂挥发速率的大小与沸点的关系并不完全对应。因此, 不能完全以沸点作为发泡剂发泡速率大小的依据, 应以实测为准。
2.3 发泡剂与组合聚醚配伍性的研究
发泡剂与组合聚醚的相溶性或配伍性是发泡剂选用的重要因素。若两者的相溶性差, 会导致泡体结构不均匀, 从而影响到泡体的性能。
2.3.1 不同发泡剂对组合聚醚黏度的影响
在同种组合聚醚体系下, 分别加入相同质量的HCFC-141b、HFC-365mfc、HFC-365/227, 测试发泡剂对组合聚醚黏度的影响, 以此考察发泡剂与组合聚醚的相溶性或配伍性, 结果如表3所示。
注:其它组分及工艺条件不变, 只改变发泡剂的种类。下同。
表3表明, 3种发泡剂的加入都使组合聚醚黏度明显下降, 说明该类发泡剂对于聚醚都有较好的溶解性或稀释性。不同发泡剂对于组合聚醚黏度下降的幅度略有不同, 其中, HFC-365mfc与HCFC-141b大致相当, HFC-365/227的下降幅度稍小, 这与其单位体积不同有关。结果表明发泡剂HFC-365mfc、HFC-365/227对于聚醚都有较好的溶解性, 与组合聚醚的配伍性良好。
2.3.2 发泡剂用量对组合聚醚黏度的影响
在组合聚醚中, 加入HFC-365mfc并改变其用量, 考察其对组合聚醚黏度的影响, 结果如表4所示。
表4表明, 随着发泡剂用量的增大, 组合聚醚的黏度下降。在发泡剂用量为0~30 g时, 组合聚醚的黏度下降幅度较大;在30~60 g时, 下降减缓。说明聚醚黏度的下降与发泡剂加入量总体上不呈线性关系, 前期加入量的增加对于聚醚黏度的下降比较有效。在所需泡体密度的发泡剂用量范围内, 一般都能明显提高聚醚的流动性。
2.4 不同发泡剂种类及用量对发泡效果的影响
发泡效果往往以发泡流动性表示, 包含发泡高度指数 (H/w) 及密度分布系数 (S) 。
2.4.1 发泡剂种类对发泡效果的影响
进行了组合聚醚的配制及聚氨酯发泡流动性试验, 考察不同发泡剂在相同质量份下18℃时的发泡效果, 其结果如表5所示。
表5结果表明, 在等质量的情况下, HCFC-141b的密度最小, H/w发泡高度指数最大, 密度分布系数最小, 发泡效果最好;HFC-365/227其次;HFC-365mfc的发泡效果稍差。说明不同发泡剂在等质量加入同种组合聚醚时, 泡体的密度与流动性存在一定的差异。这一方面是因为等质量非等摩尔, 而气体产生的量由分子数决定。相同质量下HCFC-141 b的物质的量最大, 实际产生的气体量最大, 因而泡体密度最低, 故不同的发泡剂其用量应以物质的量对应才能达到相似的发泡效果。另一方面可能存在不同发泡剂与聚醚的不同相互作用而导致发泡效果的改变。
2.4.2 发泡剂加入量对发泡效果的影响
进行了12℃时聚氨酯发泡流动性试验, 考察3种发泡剂的加入量对发泡效果的影响, 其结果如表6所示。
表6结果表明, 对于所使用的3种发泡剂, 随发泡剂量的增加, 其泡体密度均随之减小, 发泡高度指数则逐渐增大。这符合增加发泡剂的量, 发泡中产生的气体越多, 泡沫塑料的密度就越小的原理。而且进一步分析可发现, 3种发泡剂加入量的变化幅度与相应密度的变化幅度关系总体上比较接近。
2.4.3 全水发泡与物理发泡效果的比较
设计并配制了全水发泡的组合聚醚, 进行18℃时聚氨酯发泡流动性试验, 比较了全水发泡与物理发泡在发泡剂等摩尔加入量时的发泡效果, 结果如表7所示。
表7结果表明, 物理发泡的发泡高度指数大, 密度小, 发泡效果好。而全水发泡所制得的泡体密度明显增大。这是因为全水发泡属于化学发泡, 需通过水与异氰酸酯的反应放出二氧化碳气体作为发泡气源, 1 mol水与2 mol异氰酸酯若完全反应则生成1 mol的CO2。在快速的发泡过程中, 可能存在水与异氰酸酯反应的不完全, 故产生的气体量相对不足。而物理发泡的发泡程度较高。同时完全以水作为发泡剂需仔细平衡水、异氰酸酯 (—NCO) 、聚醚 (—OH) 三者的基团当量比, 加入水的量往往难以达到发泡效果最好时的量, 所以全水发泡的适用范围较窄。
2.5 泡体结构研究
2.5.1 发泡剂种类对泡体结构的影响
考察不同发泡剂在相似质量用量下对泡体结构的影响, 结果如图1、表8所示。
图1和表8表明, 各种泡体的形状均以六边形为主。相似质量用量下, HFC-365mfc (B1) 的孔径明显大于HCFC-141b (A3) ;而HFC-365/227 (C2) 的孔径则略小于HFC-365mfc (B2) 。在相似物质的量下比较, HFC-365/227 (C2) 的孔径小于HCFC-141b (A3) , 且泡孔分布较均匀。说明采用不同发泡剂, 泡体结构差异较大。同时泡体结构可通过发泡剂量的改变来调节。
2.5.2 发泡剂的加入量对泡体结构的影响
(1) HCFC-141b
考察改变发泡剂HCFC-141b的加入量对泡体结构的影响, 结果如图2、表9所示。
图2和表9表明, 随发泡剂加入量的增加, 泡体的平均孔径有所上升, 泡壁逐渐增厚。这与其平均密度的下降 (见表6) 是相吻合的。这是因为发泡剂的用量决定了泡体形成中气体产生量的多少。根据泡沫塑料的成泡机理, 当发泡剂用量较多时, 气体产生也较多, 在形成的过程中彼此之间的碰撞、合并的几率也就大得多, 泡体的平均泡孔孔径将增大。
(2) HFC-365mfc
考察改变发泡剂HFC-365mfc的加入量对泡体结构的影响, 结果如图3、表10所示。
图3和表10表明, 随HFC-365mfc加入量的增大, 泡体的平均孔径则明显下降。这与HCFC-141b的结果及泡体合并规律相反。
(3) HFC-365/227
考察改变发泡剂HFC-365/227的加入量对泡体结构的影响, 其结果如图4、表11所示。
图4和表11表明, 随HFC-365/227加入量的增大, 泡体的平均孔径明显下降。这与HFC-365mfc的结果相同。这可能是HFC-365/227与HFC-365mfc的挥发速率小于HCFC-141b, 由于聚氨酯的反应热相对不变, 而当发泡剂用量增加时, 其挥发速率相对减小, 因而造成聚氨酯的凝胶相对加快, 由此聚氨酯骨架细而密地分布在泡体中, 导致泡体的平均孔径下降。
2.6 发泡剂对聚氨酯泡体力学性能的影响
2.6.1 不同发泡剂对聚氨酯泡体力学性能的影响
考虑到不同发泡剂物质的量存在一定的差异, 在组合聚醚中以等物质的量的HCFC-141b、HFC-365mfc、HFC-365/227和一定量的水作为发泡剂, 在发泡成型模具中制备泡体, 比较各泡体力学性能, 结果如表12所示。
表12表明, 作为物理发泡剂的HCFC-141b、HFC-365mfc以及HFC-365/227在相同物质的量的条件下, HFC-365/227的拉伸性能最佳。这可能与泡体结构有关。在以上发泡剂用量下, HFC-365/227的泡孔密实而均匀 (见图2, C2) , 作为骨架的PU连续性较大。由此可见泡体的结构形态必然会反映到力学性能上。全水发泡总体性能与HFC-365/227比较接近, 但其泡体密度相对较大, 在限定密度的情况下, 全水发泡表现出一定的使用局限性。
2.6.2 发泡剂用量对聚氨酯泡体力学性能的影响
以HCFC-141b作为发泡剂, 调节其用量, 在发泡成型模具中发泡, 比较其所得到的聚氨酯泡体力学性能, 结果如表13所示。
表13表明, 随着发泡剂用量的增加, 泡体拉伸强度逐渐降低, 断裂伸长率总体上升, 而压缩强度则先增加后降低。这种变化与HCFC-141b泡体结构随发泡剂用量的变化规律基本对应:即孔径越大, 泡体的拉伸强度会有所下降, 而断裂伸长率会逐渐上升。但压缩强度的变化原因有待于进一步研究。
3 结语
(1) 物理发泡剂挥发速率相对大小不能仅以沸点作为判断依据。HFC-365/227的沸点比HFC-365mfc低, 但其挥发速率比HFC-365mfc小。
(2) HFC-365mfc和HFC-365/227对组合聚醚都有较好的溶解性与配伍性。随着发泡剂用量的增大, 组合聚醚的黏度下降, 但总体上呈非线性关系。
(3) 在等质量的情况下, HCFC-141b的发泡效果最好, HFC-365/227次之, HFC-365mfc的发泡效果稍差。发泡效果随发泡剂用量的增加而增加。全水发泡所制得的泡体密度较大。
(4) 不同发泡剂对应的泡体结构有所不同, 泡体结构随发泡剂加入量的变化而变化。以加入等物质的量而言, HFC-365/227制备的泡孔结构较均匀, 平均孔径较小, 泡体拉伸强度较高, 断裂伸长率较大。随发泡剂用量的增加, 拉伸强度逐渐降低, 断裂伸长率总体上升, 而压缩强度先增加后降低。
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聚氨酯发泡技术论文 篇8
在硬质聚氨酯泡沫塑料中,可取代CFC11的发泡剂主要有碳氢类、HFC-245fa、HCFC-141b等。碳氢类发泡剂的价格不是很高,环保,ODP=0,GWP=25,然而它需要对原有的发泡设备和生产环境进行防爆技术改造,一次性投入很大。另外碳氢类发泡剂的运输、储存、组合聚醚的配制、发泡现场等必然增加了易燃易爆的危险性。HFC-245fa泡沫保温隔热性能优良,ODP=0,GWP=0.2,但价格昂贵,泡沫发泡速度较快,影响聚醚的流动性,同时聚氨酯硬泡表皮易发酥发脆。HCFC-141b作为硬泡发泡剂,符合建筑业绝缘和制冷器绝缘材料的发泡要求,ODP=0.11,GWP=0.09。虽然其ODP不为零,不是理想的发泡剂,将来一定会被第三代发泡剂所取代,但考虑实际情况、资金问题,其价格不是很高,不需要对原有的发泡设备和生产环境进行大改造,HCFC-141b是可以应用的一类发泡剂[1,2,3,4,5,6]。
综上所述,HCFC-141b是目前最适合作为 “过渡性”的硬质聚氨酯泡沫塑料的发泡剂,但HCFC-141b的应用必然对硬质聚氨酯泡沫塑料的性质、制备工艺产生影响,尤其在工业化过程中。同时HCFC-141b的ODP与GWP都不为零,HCFC-141b的减量使用,对环境保护意义重大。本论文初探了HCFC-141b与水复配发泡剂替代CFC11,添加白炭黑增强剂,使聚氨酯泡沫塑料在低温下尺寸稳定。在余姚电冰箱厂进行冰箱保温层发泡实验,主要考察了使用复合发泡剂的聚氨酯硬泡保温材料的低温尺寸稳定性,实验结果证明HCFC-141b复配发泡剂可以替代CFC11发泡剂,所得的聚氨酯泡沫保温材料能够满足电冰箱保温层低温尺寸稳定的要求。
1 实验部分
1.1 主要药品
聚醚4110(羟值400 ～460 mgKOH /g),聚醚635(羟值480 ～520 mgKOH /g工业级),HCFC-141b(工业级),泡沫稳定剂JSY-3022(工业级),A-33(33%三乙烯二胺的二丙二醇溶液工业级),二甲基环己胺(DMCHA)(工业级),多异氰酸酯,白炭黑A-380。
1.2 主要仪器
1 m3搪瓷反应釜1台(带有搅拌器),齿轮油泵1台(15 m3·h-1,台式称1台,电子天平,秒表,聚氨酯高压发泡机。
1.3 实验的基本配方
聚氨酯硬质泡沫的基本配方见表1。
1.4 聚氨酯硬质泡沫发泡的条件
环境温度:20～25 ℃;模具温度:50～55 ℃;模具规格:3000 mm×3000 mm×2500 mm;材质:钢模。
1.5 聚氨酯硬质泡沫塑料的制备工艺
按照配方要求,把各种聚醚多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、HCFC-141b用泵打入1 m3搪瓷反应釜中,搅拌速度:400～800 r·min-1;搅拌时间:30 min,得到组合聚醚(A组分)。
将一定量的组合聚醚(A组分)和PAPI(B组分)用聚氨酯高压发泡机打入恒温发泡成型模具中发泡、固化,待泡体熟化后,将其从模具中取出,按国家标准进行试样切割,测试其泡沫的尺寸稳定性等性能。具体的实验流程如图1。
1.6 检测指标与方法
(1)泡沫塑料密度,按GB/T 6343—1995测试。
(2)低温尺寸稳定性,在-35～0 ℃放置聚氨酯硬质泡沫塑料(100×100×25)24 h,测定收缩率。
2 结果与讨论[7,8,9]
2.1 HCFC-141b对聚氨酯泡沫塑料低温尺寸稳定性的影响
HCFC-141b发泡剂是CFC-11发泡剂较理想的替代品,但HCFC-141b对一些高分子材料具有很强的溶解性,同时又具有一定的增塑性,所以利用全HCFC-141b为发泡剂的聚氨酯塑料其低温稳定性不能满足电冰箱保温的要求,HCFC-141b的用量对聚氨酯硬质泡沫的低温稳定性影响很大,所以改变HCFC-141b用量制备聚氨酯硬质泡沫塑料,并对其低温尺寸稳定性进行了测定,其聚氨酯硬质泡沫配方见表2,在基础配方中改变发泡剂HCFC-141b用量,测定其低温尺寸(-30 ℃)稳定性,其结果如图1所示。
从图2可以看出,随着温度降低,聚氨酯硬质泡沫塑料低温尺寸稳定性降低,并且随着聚氨酯硬质泡沫塑料的密度增加,低温尺寸稳定性升高。调节配方发泡剂的用量,可以得到不同密度的聚氨酯硬泡,以满足电冰箱等低温尺寸稳定性的要求。
2.2 水对聚氨酯泡沫塑料低温尺寸稳定性的影响
为了降低HCFC-141b的用量,调节泡沫的密度,在配方中调入一定量的水与HCFC-141b复配,但水的加入常常使泡沫的某些性能改变,如泡孔增大,泡沫变脆,与基体粘接强度变差,所以水的加入量要适当。
由图3可以看出,随着水的加入,低温尺寸稳定性降低很大,尤其对于密度较低的聚氨酯硬质泡沫塑料。通过实验证明,水的用量≤3%(相对于聚醚的百分含量)聚氨酯硬泡低温尺寸容易控制。
2.3 其它助剂对聚氨酯泡沫塑料低温尺寸稳定性的影响
相对于以CFC-11为发泡剂的PU硬质泡沫塑料来讲,无论是HCFC-141b还是水,还是两者复配的发泡剂,都使其某些性能变差,有时不得不增加泡沫体的厚度或采取一些补救措施。
本研究中增加表面活性剂,以增加HCFC-141b与聚醚的互溶性,增加小分子多元醇交联剂与白炭黑,增加其低温尺寸稳定性,相应的效果见图4。
A.加5%白炭黑 B.加5%交联剂C.加5%混合助剂(白炭黑与交联剂摩尔比为1)
由图4可以看出,采取一些补救措施对提高聚氨酯硬泡的低温稳定性是必要的。
3 结论
HCFC-141b与水复配的发泡剂可以用于电冰箱等低温使用的聚氨酯硬泡保温材料,但发泡剂对其低温尺寸稳定性影响较大,需仔细调节配方,并采取一定的补救措施。但在实际应用中,从综合性能来考虑还没有更好的替代HCFC-141b发泡剂的新型发泡剂(全水发泡存在问题更多),新型发泡剂的研究与开发任重道远。
参考文献
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