聚氨酯泡沫畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　聚氨酯泡沫是目前保溫性能最好的泡沫塑料，由于優(yōu)良的性能將在保溫領(lǐng)域有廣闊的市場。本文主要闡述聚氨酯泡沫的組分、發(fā)泡工藝和發(fā)泡工藝控制、聚氨酯的成型設(shè)備介紹以及聚氨酯泡沫在墻體保溫中的應(yīng)用</p><p>　　關(guān)鍵詞：聚氨酯 發(fā)泡 保溫</p><p><b>　　Ab

2、stract</b></p><p>　　Polyurethane foam is the best performance of the foam insulation, due to excellent performance in the insulation field, there is a vast market. This article discusses the component

3、polyurethane foam, foam craft and foaming process control, polyurethane and polyurethane foam molding equipment introduction of insulation in the wall</p><p>　　Keywords: Polyurethane Foam Insulation</

4、p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1建筑節(jié)能的必要性與形勢1</p>

5、<p>　　1.2常見外墻保溫體系2</p><p>　　1.2.1漿料類外墻外保溫體系2</p><p>　　1.2.3聚氨酯（PU）硬泡外墻外保溫系統(tǒng)3</p><p>　　1.2.4各種復(fù)合外墻外保溫系統(tǒng)4</p><p>　　1.3聚氨酯的現(xiàn)狀及發(fā)展5</p><p><b>　　

6、1.4研究意義6</b></p><p>　　第二章 聚氨酯成型工藝及設(shè)備7</p><p><b>　　2.1原料7</b></p><p><b>　　2.2發(fā)泡原理9</b></p><p>　　2.3發(fā)泡成型方法10</p><p>　　2.3.

7、1一步法發(fā)泡工藝10</p><p>　　2.3.2 兩步法發(fā)泡工藝13</p><p>　　2.4常用成型設(shè)備介紹15</p><p>　　2.4.1設(shè)備概述15</p><p>　　2.4.2聚氨酯高壓發(fā)泡機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理及特點(diǎn)16</p><p>　　2.5噴涂成型17</p><

8、p>　　2.5.1噴涂成型概述17</p><p>　　2.5.1 配方及性能18</p><p>　　2.5.3噴涂發(fā)泡方法19</p><p>　　2.5.4噴涂成型設(shè)備及改進(jìn)22</p><p>　　第三章 聚氨酯外墻保溫工程具體應(yīng)用現(xiàn)狀及分析24</p><p>　　3.1應(yīng)用進(jìn)展24<

9、/p><p>　　3.2具體應(yīng)用及分析24</p><p>　　3.3存在的問題26</p><p>　　3.4聚氮酯外墻保溫未來發(fā)展設(shè)想27</p><p><b>　　第四章 總結(jié)28</b></p><p><b>　　致謝29</b></p>&l

10、t;p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1建筑節(jié)能的必要性與形勢</p><p>　　建筑節(jié)能是指在建筑物的設(shè)計(jì)、建造和使用過程中，執(zhí)行建筑節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)和政策，使用節(jié)能型的建材、器具和產(chǎn)品，提高建筑物的保溫隔熱性能和氣密性能，提高暖通、空調(diào)系

11、統(tǒng)的運(yùn)行效率，以減少能源消耗。</p><p>　　當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，節(jié)能已成為世界性的話題。建筑是耗能大戶，不僅生產(chǎn)建材要耗能，更大量地是每年經(jīng)常性地使用能耗，而且，隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)居住條件舒適性的要求也越來越高，這必然會(huì)更大的增加能耗。我國目前房屋單位面積的采暖能耗是同等條件下發(fā)達(dá)國家的3倍，能耗較高的原因，除了我國能源利用效益較低以外，主要是因?yàn)榻ㄖ鈬o(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能較差。這不僅

12、會(huì)長期大量地浪費(fèi)珍貴的能源，關(guān)鍵會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。惡化了的環(huán)境反過來使資源質(zhì)量變劣，生產(chǎn)能力降低，從而形成資源環(huán)境雙向惡性循環(huán)。從這里看，建筑節(jié)能是緩解我國能源緊缺矛盾，減輕環(huán)境污染，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)最直接、最有效的根本措施。建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，全面落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀是當(dāng)今中國的重大戰(zhàn)略決策之一。建筑節(jié)能由于在節(jié)約能源、減少污染排放、改善環(huán)境、創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)、促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、推動(dòng)科技進(jìn)步、帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面具有重要意義，成為建設(shè)節(jié)約型

13、社會(huì)的突破口。它的實(shí)現(xiàn)，將極大的改善人民生活工作條件，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共存。</p><p>　　自1980年至2008年間，我國的年GDP增長速度已經(jīng)超過了9%，雖然我國的經(jīng)濟(jì)增長速度非常迅速，但有2/3是在對(duì)資源和生態(tài)環(huán)境過度透支的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，代價(jià)巨大。這種粗放型的經(jīng)濟(jì)增長顯然難以支持我國今后的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。隨著城市化進(jìn)程的加快，建筑耗能逐年大幅度上升，已成為中國能源消費(fèi)的主體之一。目前，我國建筑

14、能耗已達(dá)到全社會(huì)能源消費(fèi)量的32%，成為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大負(fù)擔(dān)。因此，建筑節(jié)能勢在必行，刻不容緩。通過建筑節(jié)能的發(fā)展，一可以緩解能源資源的緊張局面，建筑節(jié)能是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。二可以減輕大氣污染，建筑采暖和飲食用能量是造成大氣污染的兩個(gè)主要因素，如重慶受灰塵和酸雨嚴(yán)重危害，空氣污染情況嚴(yán)重。三可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境和提高建筑熱環(huán)境的質(zhì)量，隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，舒適的建筑熱環(huán)境日益成為人們生活的需要。四可以實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)更

15、高、更科學(xué)、更人性化的需要［1］</p><p>　　1.2常見外墻保溫體系</p><p>　　1.2.1漿料類外墻外保溫體系</p><p>　　在早期，市面上有一種漿料類外墻外保溫體系，但由于此類材料吸水率高，干縮變形大，若達(dá)到新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算保溫層厚度大，同時(shí)施工遍數(shù)多、難度大、工期長、費(fèi)用高，極易造成偷工減料的問題，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量和保溫效果，難以達(dá)到現(xiàn)

16、行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。現(xiàn)在國家已經(jīng)限制使用。</p><p>　　1.2.2聚苯板粘貼式外墻外保溫體系</p><p>　　聚苯板，分為模塑聚苯板（EPS板）和擠塑聚苯板（XPS板）。兩者生產(chǎn)原材料、生產(chǎn)工藝基本相似，是由膨脹性聚苯乙烯顆粒通過發(fā)泡、熟化、養(yǎng)護(hù)等過程，形成的具有微細(xì)閉孔結(jié)構(gòu)的泡沫塑料板材。其中，EPS板，其孔結(jié)構(gòu)和空間融合較好，所以其整體尺寸穩(wěn)定性較好。由于XPS板制作是

17、由高溫高壓下突然變?yōu)槌?，發(fā)泡過程很難控制，如果后面冷卻不好，也會(huì)引起局部應(yīng)力集中；XPS在發(fā)泡的同時(shí)，又受整平機(jī)的擠壓，各向受力和膨脹比例相差很大，其內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)不好，應(yīng)力集中到一定程度會(huì)引起變形，所以其尺寸穩(wěn)定性較差，當(dāng)XPS的質(zhì)量差到一定程度，其斷裂方式可能會(huì)從韌性斷裂轉(zhuǎn)為脆性斷裂，其工程風(fēng)險(xiǎn)較大。</p><p>　　兩者性能比較如下：（1）保溫隔熱性能：相同厚度的EPS與XPS保溫性能是逐漸升高的。EPS

18、導(dǎo)熱系數(shù)為0.041W/(m·K)，XPS是0.030 W/(m·K)。因此達(dá)到相同的保效果的情況下，XPS板材比EPS板材厚度要薄，如全面考慮工藝以及建筑物高度，每平方米的價(jià)格XPS比EPS要貴一些。對(duì)于隔熱來講，目前的EPS或XPS薄抹灰系統(tǒng)都完全滿足要求。（2）抗拉強(qiáng)度：目前XPS板強(qiáng)度在200KPa－250KPa，這種強(qiáng)度國內(nèi)很多XPS板材做不到，EPS板材在100KPa以下。對(duì)于外墻貼磚或者高層而言，兩種板

19、材均需加固即采用固定件輔助固定。XPS板的強(qiáng)度雖然比EPS板高，但由于XPS板材的性質(zhì)（脆性），在粘貼面積較大時(shí)，外墻飾面層開裂的可能性高，尤其是涂料面層。就材料本身而言，柔韌性EPS板要優(yōu)于XPS板。（3）耐候性：由于EPS板較高的吸水性，所以EPS耐候性不如XPS系統(tǒng)。但EPS板的延展性較XPS板好，可克服一定的缺陷。就系統(tǒng)來講，薄抹灰系統(tǒng)外層的抹面膠本身也具有一定的防水能力，除在施工過程外，完好的二種系統(tǒng)的防水性能均可。（4）透氣

20、性：就材料本身而言，EPS比XPS要好得多。XPS</p><p>　　做界面處理才能達(dá)到，其成本非常高。（6）表面平整度：由于XPS板質(zhì)較硬，難以保證平整度，此方面EPS板明顯優(yōu)于XPS板。綜上所述，如從兩者中選擇其一，建議使用EPS板粘貼式外墻外保溫系統(tǒng)。</p><p>　　1.2.3聚氨酯（PU）硬泡外墻外保溫系統(tǒng)</p><p>　　聚氨酯全稱為聚氨基甲酸

21、酯，簡稱PU，是分子結(jié)構(gòu)中含有—HCOO—單元的高分子化合物。聚氨酯發(fā)泡體在現(xiàn)場采用高壓噴涂設(shè)備噴涂工，使原料分別噴涂設(shè)備內(nèi)的混合室，在一定壓力下（0.5MPa）混合發(fā)生熱反應(yīng)后直接噴涂發(fā)泡成型。原料混合噴涂后的發(fā)泡體內(nèi)有無數(shù)微小孔形成微泡孔結(jié)構(gòu)，能阻隔水分滲透，在其表面形成一層光滑的膜，具有很高的憎水性，由于微泡孔的存在，阻隔內(nèi)外熱交換功效得到提高，從而起到保溫及自防水的功能。該材料自重輕，可大大降低外墻面載荷，具有足夠的強(qiáng)度和抗沖擊

22、性能，與混凝土等基層的粘結(jié)力強(qiáng)(>100KPa)，能保證自身的穩(wěn)固性和防止接觸面處滲水。</p><p>　　根據(jù)工程實(shí)踐，將聚氨酯硬泡外墻外保溫系統(tǒng)的施工方法分為四類：</p><p>　　(1)噴涂法。優(yōu)點(diǎn)為現(xiàn)場噴涂施工，保溫層無接縫，整體性好，防水性能突出；應(yīng)用范圍廣，適用于任何形狀和部位的施工，對(duì)熱橋的保溫處理十分方便；與墻體基層粘結(jié)強(qiáng)度高，不需要加設(shè)錨固等；能連續(xù)噴涂，施工

23、速度快。缺點(diǎn)為噴涂技術(shù)較難掌握，噴涂不易均勻；噴涂施工對(duì)環(huán)境溫濕度及風(fēng)力等條件較敏感，濕度不能過高，風(fēng)力不能過大；噴涂聚氨酯硬泡表面較為光滑，需要專用的粘接材料方能保證與面層的粘接強(qiáng)度等。</p><p>　　(2)澆注法。優(yōu)點(diǎn)為與噴涂法相同，與噴涂法不同，澆注法很容易做到聚氨酯硬泡厚度均勻，表面平整；由于澆注入模不存在泡沫飛濺漂浮問題，從而避免了聚氨酯原料的浪費(fèi)和對(duì)周邊環(huán)境的影響，施工時(shí)對(duì)環(huán)境的風(fēng)力限制也比噴涂

24、法寬泛；相對(duì)于噴涂法，澆注法操作技術(shù)難度大大降低，便于聚氨酯外保溫技術(shù)的推廣。缺點(diǎn)為澆注專用模板的選擇要求較高；模板支護(hù)方式及安裝速度，模板板縫的處理是技術(shù)難點(diǎn)；澆注高度、澆注速度控制不合理，會(huì)產(chǎn)生澆注不均勻現(xiàn)象；澆注時(shí)模板鼓脹控制，需要從模板強(qiáng)度及剛度、模板支護(hù)方式、聚氨酯材料本身發(fā)泡性能綜合入手；澆注法雖然對(duì)環(huán)境的風(fēng)力不像噴涂法那樣敏感，但是對(duì)環(huán)境濕度和溫度也有較嚴(yán)格的要求。</p><p>　　(3)粘貼法

25、。該技術(shù)與常見的EPS板外保溫粘貼法施工基本相同，即采用專門的粘接材料將聚氨酯硬泡保溫板或保溫裝飾復(fù)合板粘貼于外墻基層表面形成保溫系統(tǒng)，其優(yōu)缺點(diǎn)和EPS板及XPS板粘貼施工相同。</p><p>　　(4)干掛法。所謂干掛法施工，就是采用專門的掛件將聚氨酯硬泡保溫板或保溫裝飾復(fù)合板固定于外墻基層表面形成保溫系統(tǒng)。根據(jù)板材干掛固定方式分為無龍骨體系和有龍骨體系。前者一般采用錨栓固定，后者則采用龍骨。相比于粘貼法，干

26、掛法的優(yōu)點(diǎn)主要是干法施工，且一般是采用保溫裝飾復(fù)合預(yù)制板，施工效率高，保溫裝飾復(fù)合系統(tǒng)的安裝可靠性容易保證。其技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)主要是需要加強(qiáng)板縫的接縫處理，以提高系統(tǒng)的嚴(yán)密性，防止在保溫層與墻面之間形成空氣流動(dòng)層而降低保溫效果。此外，還需要加強(qiáng)系統(tǒng)的抗風(fēng)載荷性能。</p><p>　　1.2.4各種復(fù)合外墻外保溫系統(tǒng)</p><p>　　目前，復(fù)合保溫系統(tǒng)大多是將保溫砂漿、聚苯板、聚氨酯中任意兩

27、項(xiàng)結(jié)合使用，發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)，以達(dá)到保溫的效果。</p><p>　　(1)?；⒅榫酆衔锷皾{復(fù)合PU/EPS外墻外保溫系統(tǒng)主要采用玻化微珠粘結(jié)雙面涂刷界面砂漿的聚苯板，表面再抹10mm微珠粘結(jié)找平層，形成復(fù)合保溫層從而達(dá)到保溫隔熱的要求。</p><p>　　(2)聚氨酯灌注XPS復(fù)合面板外墻外保溫系統(tǒng)通過合理的方法把XPS板與聚氨酯泡沫結(jié)合使用，以膠結(jié)劑把XPS復(fù)合面板粘貼于基層上，在面板

28、與基層間預(yù)設(shè)的空腔內(nèi)，灌注硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料溶液，現(xiàn)場發(fā)泡形成的一種新型外墻外保溫系統(tǒng)。該技術(shù)選用XPS擠塑板與硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料做保溫材料，采用科學(xué)的系統(tǒng)結(jié)合，最大限度減少墻體保溫層的厚度，節(jié)能效果好，與基層的粘結(jié)力強(qiáng)，不滲水。該技術(shù)目前在工程中應(yīng)用還比較少。</p><p>　　由于聚氨酯外墻外保溫系統(tǒng)各項(xiàng)性能都優(yōu)于傳統(tǒng)的XPS、EPS外保溫系統(tǒng)，因此，在我國應(yīng)該把聚氨酯材料作為傳統(tǒng)建筑保溫材料的替代品進(jìn)行大

29、力推廣［2］。</p><p>　　1.3聚氨酯的現(xiàn)狀及發(fā)展</p><p>　　聚氨酯泡沫是目前所有的墻體保溫材料中保溫性能最好的隔熱產(chǎn)品，也是世界上最具前瞻性的保溫材料。由于聚氨酯具有其它材料不可比擬的性能，至今已在發(fā)達(dá)國家廣泛應(yīng)用于建筑物的屋頂、墻體、天花板、地板、門窗的保溫隔熱等關(guān)鍵建筑物部位。我國對(duì)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的應(yīng)用主要在冷庫、冰箱、航空、石油、汽車等行業(yè)，但真正將其用在建

30、筑物的外墻外保溫上還不多。隨著國內(nèi)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步提高，硬質(zhì)聚氨酯產(chǎn)品得到了廣泛關(guān)注和大量應(yīng)用，圍繞這一技術(shù)領(lǐng)域而開展一系列研究的機(jī)構(gòu)和企業(yè)也逐步增加。據(jù)專家預(yù)測，硬質(zhì)聚氨酯類產(chǎn)品將在建筑領(lǐng)域大展宏圖［3］。 </p><p>　　我國聚氨酯泡沫塑料發(fā)展至今已有40余年，目前的年產(chǎn)量已達(dá)40萬噸，占聚氨酯總量的60%以上。其中，軟質(zhì)聚氨酯年產(chǎn)量為26萬噸。根據(jù)哥本哈根國際會(huì)議禁用氟里昂發(fā)泡劑的決議，我國必須加

31、快尋找替代品的步伐。同時(shí)，要開發(fā)高阻燃性、低煙霧聚氨酯泡沫塑料，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)發(fā)泡和高承載泡沫塑料的研制和推廣應(yīng)用，為各行業(yè)在新世紀(jì)的發(fā)展提供有力的支撐和保障。</p><p>　　國內(nèi)的聚氨酯塑料生產(chǎn)始于20世紀(jì)50年代末，到七十年代中期，年產(chǎn)量約為1.5萬噸。近十年來，我國的聚氨酯基本原料、助劑及制品得到得到快速發(fā)展，引進(jìn)了180~200套先進(jìn)的發(fā)泡設(shè)備，大幅度提高了泡沫塑料的生產(chǎn)能力和產(chǎn)量，是生產(chǎn)能力提高到20萬

32、噸/年以上，聚氨酯泡沫塑料的年平均增長率為20%~30%。1994年實(shí)際產(chǎn)量約為10萬噸，軟質(zhì)泡沫約6萬噸，硬質(zhì)約為4萬噸。1999年，我國聚氨酯泡沫年產(chǎn)量已達(dá)19.5萬噸，其中軟質(zhì)12萬噸，硬質(zhì)7.5萬噸,年表觀消費(fèi)量為19.3萬噸。軟質(zhì)泡沫主要用于家具墊襯、裝飾、車用墊襯、地毯墊襯、服裝襯里、建筑吸聲、體育墊材、以及床墊和儀器包裝等方面。硬質(zhì)聚氨酯泡沫用于冰箱、冷庫行業(yè)做隔熱保溫材料的占硬質(zhì)泡沫總量的57.5%；用于石油輸送管道化工

33、儲(chǔ)罐及工業(yè)設(shè)備絕熱的占15%；用于建筑隔熱、吸音、裝飾材料及活動(dòng)房占10%；用于交通運(yùn)輸絕熱的占10%；其他的占7.5%。</p><p>　　聚氨酯應(yīng)用方面我國與發(fā)達(dá)國家的差距表現(xiàn)在：國外硬質(zhì)泡沫主要消費(fèi)與建筑業(yè)，占硬質(zhì)泡沫消費(fèi)量的50%以上；我國大多用于冰箱冷庫，用于建筑業(yè)保溫尚處于初級(jí)階段。汽車和摩托車工業(yè)的飛速發(fā)展，為聚氨酯泡沫工業(yè)的發(fā)展提供了機(jī)遇，隨著環(huán)保節(jié)能的不斷重視，使在市場也非常廣闊［4］。<

34、;/p><p>　　選用硬質(zhì)聚氨酯作為建筑保溫材料的優(yōu)勢 </p><p>　　1、硬質(zhì)聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)低，熱工性能好。當(dāng)硬質(zhì)聚氨酯容重為35～40kg/m3時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.018～0.023w/(m2.k)，約相當(dāng)于EPS的一半，是目前所有保溫材料中導(dǎo)熱系數(shù)最低的。 </p><p>　　2、硬質(zhì)聚氨酯具有防潮、防水性能。硬質(zhì)聚氨酯的閉孔率在90%以上，屬于憎水性材

35、料，不會(huì)因吸潮增大導(dǎo)熱系數(shù)，墻面也不會(huì)滲水。 </p><p>　　3、硬質(zhì)聚氨酯防火，阻燃，耐高溫。聚氨酯在添加阻燃劑后，是一種難燃的自熄性材料，它的軟化點(diǎn)可達(dá)到250攝氏度以上，僅在較高溫度時(shí)才會(huì)出現(xiàn)分解；另外，聚氨酯在燃燒時(shí)會(huì)在其泡沫表面形成灰，這層灰有助隔離下面的泡沫，能有效地防止火災(zāi)蔓延。而且，聚氨酯在高溫下也不產(chǎn)生有害氣體。 </p><p>　　4、由于聚氨酯板材具有優(yōu)良的隔

36、熱性能，在達(dá)到同樣保溫要求下，可使減少建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)厚度，從而增加室內(nèi)使用面積。 </p><p>　　5、抗變形能力強(qiáng)，不易開裂，飾面穩(wěn)定、安全。 </p><p>　　6、聚氨酯材料孔隙率結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，基本上是閉孔結(jié)構(gòu)，不僅保溫性能優(yōu)良，而且抗凍融、吸聲性也好。硬泡聚氨酯保溫構(gòu)造的平均壽命，在正常使用與維修的條件下，能達(dá)到30年以上，能夠做到在結(jié)構(gòu)的壽命期正常使用條件下，在干燥、潮濕或電

37、化腐蝕，以及由于昆蟲、真菌或藻類生長或者由于嚙齒動(dòng)物的破壞等外因影響，都不會(huì)受到破壞。 </p><p>　　7、綜合性價(jià)比低。雖然硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料的單價(jià)比其它傳統(tǒng)保溫材料的單價(jià)高，但增加的費(fèi)用將會(huì)由供暖和制冷費(fèi)用的大幅度減少而抵消。</p><p>　　另外，聚氨酯墻體保溫材料比其他保溫材料施工簡易，周期短。表1-采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料與其他傳統(tǒng)保溫材料費(fèi)用比較</p>

38、<p>　　表1-1屋面用硬質(zhì)聚氨酯塑料與其他保溫材料的費(fèi)用比較</p><p><b>　　單位：元</b></p><p><b>　　1.4研究意義</b></p><p>　　放眼全球,建筑節(jié)能備受矚目。作為建筑節(jié)能重要組成部分的外墻外保溫系統(tǒng)也因各國情況不同而呈現(xiàn)出技術(shù)水平的差異化,美國、德國等發(fā)達(dá)國家

39、已有近40年的應(yīng)用歷史,針對(duì)本國的建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和氣候條件,其應(yīng)用已相當(dāng)成熟;而我國外墻外保溫系統(tǒng)的研究和應(yīng)用開始于大約10年前,目前還處在大力發(fā)展時(shí)期,尤其在防火安全性方面,一直都存在巨大的安全隱患,和保溫材料相關(guān)的火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生。因此,在現(xiàn)今國內(nèi)建筑多為高層甚至超高層、保溫系統(tǒng)的主體保溫材料約80%為有機(jī)易燃品、保溫系統(tǒng)以聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)為主的現(xiàn)狀下,如何通過對(duì)國外先進(jìn)技術(shù)的借鑒和對(duì)國情的分析,自主創(chuàng)新開發(fā)出具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)

40、權(quán)的且能徹底解決大部分現(xiàn)有外墻外保溫系統(tǒng)耐火性差等弊病的外墻外保溫系統(tǒng),是擺在研發(fā)人員面前的事關(guān)民生安全的重要課題[5]。</p><p>　　第二章 聚氨酯成型工藝及設(shè)備</p><p>　　聚氨酯泡沫塑料的主要特征是具有多孔性，因而密度低，比強(qiáng)度高。根據(jù)所用原料不同和配方的變化，可制成軟質(zhì)、半硬質(zhì)和硬質(zhì)塑料等幾種；若按所用的多元醇品種分類又可分為聚酯型、聚醚型聚氨酯泡沫塑料等若按其發(fā)泡

41、方法分類又有塊狀模塑和噴涂聚氨酯泡沫塑料等類型。下面從原料合成型原理敘述。</p><p><b>　　2.1原料</b></p><p>　　生產(chǎn)聚氨酯泡沫塑料的主要原料是異氰酸酯和多元醇，還有其他一些助劑</p><p><b>　　1．異氰酸酯</b></p><p>　　異氰酸酯是生產(chǎn)聚氨酯

42、泡沫塑料的主要原料之一。異氰酸酯是一種反應(yīng)活性極高的化合物，這是它本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定的。它具有較多的不飽和基團(tuán)—N＝C＝O，除和許多化合物進(jìn)行加成反應(yīng)外，還可以在加熱或在催化劑作用下發(fā)生自身聚合反應(yīng)。異氰酸酯種類很多，常用的是甲苯二異氰酸酯（簡稱TDI），其化學(xué)結(jié)構(gòu)如下。</p><p>　　通常使用的是這兩異構(gòu)的混合物，如甲苯二異氰酸酯80/20和65/35表示2，4和2，6另種異構(gòu)體的比例，稱異構(gòu)比，簡稱TD

43、I80/20和TDI65/35。</p><p>　　由于空間位阻效應(yīng)的影響，2，4-TDI的反應(yīng)活性比2，6TDI的反應(yīng)活性高，因此異構(gòu)比高，泡沫的凝膠和發(fā)泡反應(yīng)進(jìn)行的越快，泡孔的結(jié)構(gòu)趨向閉孔；反之異構(gòu)比越低，反應(yīng)活性也低，泡孔花的結(jié)構(gòu)趨向開孔。生產(chǎn)中常采用TDI80/20來生產(chǎn)軟質(zhì)聚醚性泡沫塑料，采用TDI65/35生產(chǎn)軟質(zhì)聚酯型泡沫熟料。</p><p><b>　　2．多

44、元醇</b></p><p>　　多元醇使生產(chǎn)聚氨酯泡沫塑料的另一個(gè)重要原料，工業(yè)上主要使用的聚醚多元醇和聚酯多元醇等。聚醚多元醇是以低分子多元醇為起始劑，在堿催化劑作用下由氧化烯烴開環(huán)聚合而得到的末端帶羥基的多元醇類。聚酯多元醇是由二元羧酸多元醇，經(jīng)過縮聚反應(yīng)而制得的末端帶有羥基的多元醇類。羧酸有己二酸、癸二酸和苯甲二酸等，多元醇有乙二醇、丙二酸、己三醇等。</p><p>

45、　　通常生產(chǎn)軟質(zhì)泡沫塑料的聚醚或聚酯都是現(xiàn)行的或稍帶支鏈的長鏈分子，每個(gè)大分子帶有2~3個(gè)羥基，相對(duì)分子質(zhì)量為2000~4000.生產(chǎn)硬質(zhì)泡沫塑料的相對(duì)分子質(zhì)量較小，并且具有支鏈結(jié)構(gòu)，官能度在3~8之間。聚酯型聚氨酯泡沫塑料性能優(yōu)良，但價(jià)格較高，一般用于特殊用途。目前多采用聚醚多元醇生產(chǎn)泡沫塑料，其來源廣泛、價(jià)格低廉、加工性能好，泡沫塑料性能良好。</p><p><b>　　3．催化劑</b&g

46、t;</p><p>　　為了加快聚氨酯的生成反應(yīng)和發(fā)泡反應(yīng)，需加入催化劑。生產(chǎn)中一般采用叔胺類化合物，如三乙胺、三亞乙基二胺等。其中叔胺催化劑對(duì)異氰酸酯-醇羥基和異氰酸酯-水反應(yīng)都有較強(qiáng)的催化作用，而錫催化劑對(duì)異氰酸酯-羥基反應(yīng)的催化作用特別明顯。兩者以適當(dāng)?shù)呐浔然旌?，就能有效地控制鏈增長和發(fā)泡反應(yīng)平衡進(jìn)行。</p><p><b>　　4．發(fā)泡劑</b></

47、p><p>　　二氧化碳是聚氨酯發(fā)泡塑料的主要發(fā)泡氣體，是由異氰酸酯與水反應(yīng)形成的，水加入量過多會(huì)使聚合鏈具有較多的聚脲結(jié)構(gòu)，以致泡沫塑料發(fā)脆，同時(shí)產(chǎn)生大量的反應(yīng)熱，因泡沫塑料的熱導(dǎo)率低，熱不能很快散發(fā)出去而使泡沫塑料中心變色、燒焦；加水量過低又難以制的低密度泡沫塑料。因此必須適當(dāng)?shù)乃?。再生產(chǎn)硬質(zhì)泡沫塑料和低密度軟質(zhì)泡沫塑料時(shí)，為了降低密度和異氰酸酯的消耗，常加入氟碳化合物HFC發(fā)泡劑和二氯甲烷做發(fā)泡劑，它們在發(fā)泡

48、過程中吸熱而汽化，是聚合物發(fā)泡，同時(shí)降低了泡沫塑料內(nèi)部的溫度。這類發(fā)泡劑的加入使泡沫塑料具有最低的熱導(dǎo)率和較好的柔軟性。</p><p><b>　　5．表面活性劑</b></p><p>　　在聚氨酯泡沫塑料的形成過程中表面活性劑具有如下重要作用。</p><p>　?、?乳化劑的作用，使發(fā)泡各組分混合均勻，以保證泡沫形成的各種反應(yīng)均衡進(jìn)行。

49、</p><p>　?、?成核作用，使氣泡在較低的氣體濃度下形成。</p><p>　?、?降低發(fā)泡體系的表面張力，以利于氣泡的穩(wěn)定和均勻。</p><p>　　常用的表面活性劑有水溶性硅油、磺化脂肪醇、磺化脂肪酸以及其他非離子型表面活性劑等。</p><p>　　此外，還可以根據(jù)泡沫塑料產(chǎn)品的需要加入阻燃劑、防老劑、增強(qiáng)劑和著色劑等。<

50、;/p><p><b>　　2.2發(fā)泡原理</b></p><p>　　聚氨酯是反應(yīng)活性很強(qiáng)的化合物，它帶有的—NCO是一個(gè)高度不飽和的基團(tuán)，能與任何一種含有氫原子的化合物相互反應(yīng)。在聚氨酯泡沫塑料發(fā)泡成型過程中，自始至終都伴隨著復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。這些反應(yīng)有以下幾種。</p><p>　　①“凝膠反應(yīng)”即多異氰酸酯的異氰酸酯基與多元醇的羥基反應(yīng)生成氨

51、基甲酸酯集團(tuán)：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　?、谠谟兴嬖诘陌l(fā)泡體系中，多異氰酸酯與水反應(yīng)，經(jīng)過中間產(chǎn)物生成胺并產(chǎn)生CO2氣體，即所謂的“發(fā)泡反應(yīng)”：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　?、凵傻陌泛芸炫c過剩的異氰酸酯反應(yīng)生成脲：

52、</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　異氰酸酯與氨基甲酸酯氮原子上的氫反應(yīng)生成脲基甲酸酯，是生成的線型聚合物形成支化和交聯(lián)結(jié)構(gòu)：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　異氰酸酯與脲反應(yīng)生成縮二脲，使線型聚合物形成交聯(lián)和支化結(jié)構(gòu)：</

53、p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　異氰酸酯與聚酯多元醇的殘余羥基反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳：</p><p><b>　?。?-6） </b></p><p>　　異氰酸酯發(fā)生自聚反應(yīng)，形成環(huán)狀聚合物。</p><p>　　總之，式（2-4）、式（2-5）是

54、形成交聯(lián)和支化結(jié)構(gòu)聚合物大分子而使反應(yīng)物逐漸由液體膠凝固化成為固體物的主體反應(yīng)；式（2-2）、式（2-6）的發(fā)泡反應(yīng)產(chǎn)生氣體，使反應(yīng)物料形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)的泡沫塑料。在生產(chǎn)中一般需要加入叔胺與有機(jī)錫組成的混合催化劑來控制聚合反應(yīng)和發(fā)泡反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。需要指出的是聚硅氧烷表面活性劑雖然用量很少，但卻在聚氨酯泡沫塑料的成型過程中起著重要作用[6]。</p><p><b>　　2.3發(fā)泡成型方法</b>

55、;</p><p>　　2.3.1一步法發(fā)泡工藝</p><p>　　一步法發(fā)泡工藝式目前普遍采用的聚氨酯泡沫塑料生產(chǎn)工藝，主要是將聚醚（或聚酯）多元醇、二異氰酸酯、水、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑及其他添加劑等原料一步加入，在高速攪拌條件下混合后發(fā)泡。由于使用有機(jī)錫等高效催化劑，反應(yīng)速度較快、放熱是溫度較高、不需要發(fā)泡后再進(jìn)行熟化，并采用有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑，因而即使在聚醚等物質(zhì)粘度較低的情況下也能泡

56、孔很均勻的泡沫制品。加上不需要預(yù)聚體的反應(yīng)裝置，因而具有工藝簡單、投資設(shè)備少、易于操作管理等優(yōu)點(diǎn)所以目前大部分生產(chǎn)采用一步法。一步法的工藝流程如圖2-1</p><p>　　圖2-1工藝流程示意圖</p><p>　?。?）聚酯型軟質(zhì)泡沫一步法發(fā)泡工藝</p><p>　?、?原料。聚酯原料一般采用乙二酸一縮乙二醇聚酯或其他各種牌號(hào)的乙二酸聚酯，有的還采用少量脂肪族

57、二元酸，異氰酸酯部分通常采用TDI80/20和TDI65/35。</p><p>　?、?發(fā)泡配方。隨工藝和制品性能要求的不同而采用不同的原料和發(fā)泡配方。中密度聚酯型軟質(zhì)泡沫一步法發(fā)泡工藝的典型配方見表</p><p>　　中密度聚酯型軟泡沫塑料原料規(guī)格、典型配方及產(chǎn)品性能</p><p>　?、?發(fā)泡工藝。在一步法發(fā)泡工藝中，一般將上述配方分為兩個(gè)或兩個(gè)以上組分，

58、從儲(chǔ)罐中有幾組精密計(jì)量泵分別按比例送入高速攪拌的混合頭中，在高速攪拌下迅速混合均勻，注入帶狀輸送器上或磨具內(nèi)進(jìn)行發(fā)泡。攪拌時(shí)間通常為1～5s,模具內(nèi)開始發(fā)泡時(shí)間（即發(fā)白時(shí)間）為4～6s,發(fā)泡時(shí)間一般為40～80s,泡沫凝固后，在100℃溫度下熟化2h即為泡沫塑料制品。另外，可在室溫下放置一周，也可達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度。</p><p><b>　?、?有關(guān)工藝因素。</b></p>&

59、lt;p>　　a.理論上TDI指數(shù)應(yīng)在100%，但實(shí)際操作中由于副反應(yīng)的存在，要消耗一部分TDI，要想反應(yīng)完全以及保證制品質(zhì)量，因此一般都控制TDI指數(shù)為103%～110%之間，如超過110%，易使泡沫形成粗孔結(jié)構(gòu)或?qū)е屡菽破烽_裂。</p><p>　　b.TDI異構(gòu)比對(duì)發(fā)泡工藝有影響。在同一配方中采用TDI65/35,發(fā)泡時(shí)間較短，放出熱量較大；TDI65/35的放熱溫度如為100～102 ℃，則100

60、%2，4-TDI為87～92 ℃，這主要使2，4-TDI的位阻較大造成的，同時(shí)2，4-TDI比例增高則制品較柔軟。</p><p>　　c.泡沫制品的柔軟性可有聚酯的官能團(tuán)數(shù)和相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)，也可以通過控制聚合物分子中交聯(lián)密度來調(diào)節(jié)。</p><p>　　d.泡沫制品的密度可由異氰酸酯和水量來加以調(diào)節(jié)，用量越多則泡沫制品密度越小。</p><p>　　e.在發(fā)泡過

61、程中，不同混合頭形式、攪拌剪切力、攪拌轉(zhuǎn)速、停留時(shí)間、攪拌混合頭的反壓、混合頭出口孔徑等因素對(duì)泡沫制品的孔徑和孔結(jié)構(gòu)以及最終制品的性能都有較大影響。一般來說，攪拌速度慢或停留時(shí)間不夠長會(huì)形成粗孔、中空或裂縫。隨著攪拌速度減慢或停留時(shí)間的增加，制品孔徑逐漸由粗變細(xì)。這些因素增加到一個(gè)極限值后，泡孔又會(huì)形成粗孔或塌泡?；旌项^的出料口徑對(duì)泡孔孔徑也有一定影響。出料口徑變小有利于泡沫孔徑變細(xì)，但出料口過小又有可能導(dǎo)致泡沫形成開裂。</p&

62、gt;<p>　　f. 在機(jī)械混合過程中，微量空氣進(jìn)入攪拌混合頭中可是泡沫孔徑變細(xì)，但大量進(jìn)入空氣易使泡沫形成大孔。同時(shí)在發(fā)泡體系中混入灰塵或污物也會(huì)使泡沫形成大孔或針孔。</p><p>　?。?）聚醚性軟質(zhì)泡沫塑料一步發(fā)泡工藝</p><p>　?、?原料。主要是聚醚多元醇、TDI（通常采用TDI80/20）、有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑、催化劑和水等，根據(jù)需要還可以加入填料或其他添

63、加劑。</p><p>　　② 發(fā)泡配方。聚醚型泡沫塑料的發(fā)泡配方基本和聚酯型相似，由于聚醚粘度遠(yuǎn)比聚酯小，因而必須加入高效泡沫穩(wěn)定劑，通常采用聚硅聚硅氧烷-聚氧化烯烴向前共聚物。同時(shí)因聚醚末端的羥基主要為仲羥基，反應(yīng)活性較小，所以一般采用活性較高的辛酸亞錫、二丁基錫二月桂酸酯和三亞乙基二胺等高效復(fù)合催化劑。</p><p>　　聚醚型軟質(zhì)泡沫塑料一步法發(fā)泡配方典型配方見表2-1</

64、p><p>　　表2-1聚醚性泡沫塑料規(guī)格、配方及產(chǎn)品性能</p><p><b>　?、?有關(guān)工藝因素</b></p><p>　　a.軟質(zhì)泡沫塑料所用聚醚多元醇一般官能團(tuán)數(shù)在2以上，羥基約在1000左右。通常以相對(duì)分子質(zhì)量為3000的三羥基聚醚應(yīng)用最多。普通仲羥基三官能團(tuán)聚醚相對(duì)分子質(zhì)量超過4000以上，則制得的泡沫制品泡沫孔徑大回彈率有所下降

65、，壓縮變定值有所增加。聚醚官能團(tuán)增加后，泡沫制品的壓縮模量也有所增加，但撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率等都有所下降；相反，聚醚官能團(tuán)減少會(huì)使壓縮模量降低，其他制品性能有所增加。通常使用的聚醚末端大部分為仲羥基，為了提高活性，以環(huán)氧乙烷進(jìn)行封端，不但減少熟化時(shí)間，同時(shí)還能使壓縮模量、拉伸強(qiáng)度撕裂強(qiáng)度以及伸長率等指標(biāo)稍有增加。</p><p>　　b.在一步法軟質(zhì)泡沫塑料中大部分為TDI80/20,TDI指數(shù)一般控制

66、在103%～107%，指數(shù)過高雖然使制品的壓縮模量有所提高，但易使泡沫形成大孔或閉孔，過低(例如TDI指數(shù)在100%一下)則泡沫制品的強(qiáng)度和回彈率都會(huì)有所下降，而且泡沫會(huì)出現(xiàn)細(xì)小裂縫。TDI指數(shù)過高還會(huì)使熟化時(shí)間延長。尤其在生產(chǎn)大型低密度泡沫制品時(shí)，TDI指數(shù)過高，過量未反應(yīng)的TDI會(huì)生成縮二脲和脲基甲酸酯，導(dǎo)致放熱可延長至數(shù)小時(shí)，使泡沫體中心部分溫度過高而引起焦化，甚至起火。</p><p>　　c.在同樣TD

67、I指數(shù)情況下，增加水量會(huì)使制品密度有所下降，壓縮負(fù)荷也相應(yīng)降低。水量增加到一定值以后，密度雖然相應(yīng)下降，但是制品壓縮負(fù)荷卻降低較少。這主要水量增加，分之中脲基密度也隨之增加，而脲基的增加則提高了泡沫壓縮負(fù)荷性能，這就抵消了制品密度降低而引起的壓縮負(fù)荷降低。</p><p>　　d.外發(fā)泡劑。添加外發(fā)泡劑不僅可以降低泡沫制品的密度、提高制品柔軟性，還可以排除反應(yīng)熱量，在大型快速發(fā)泡中防止中心焦化。通常選用毒性低、不

68、易燃燒、能夠抵消沸點(diǎn)的溶劑，如二氯甲烷、一氟三氯甲烷。然而隨著外發(fā)泡劑的增加，催化劑也應(yīng)做適當(dāng)增加，否則會(huì)應(yīng)一氯甲烷等用量過多引起泡沫制品的后熟化。</p><p>　　e.催化劑的影響。一步法工藝比預(yù)聚法需要更高的活性的催化劑，通常采用有機(jī)錫和叔胺類的復(fù)合催化體系。有機(jī)錫類過去一般采用二丁基錫二月桂酸，但該催化劑已引起熱氧老化，使醚鍵在加熱情況下加速裂解造成高聚物大分子降解，而且所制得的制品壓縮負(fù)荷值也較大所以

69、目前大都采用亞錫化合物，如辛酸亞錫等。</p><p>　　有機(jī)錫催化劑有利于OH-NCO反應(yīng)，而叔胺類催化劑有利于NCO-H2O反應(yīng)，因而控制不同錫-胺催化劑配比即可控制鏈增長和發(fā)泡反應(yīng)。在一定的制品密度情況下，合適地選擇催化劑配比即可控制泡沫的開孔率和孔徑大小及其壓縮負(fù)荷值。增加辛酸亞錫用量一般可以得到孔徑細(xì)小的開孔泡沫制品，但用量過多則會(huì)增加閉孔率，同時(shí)其壓縮負(fù)荷值有所增加，因而必須通過實(shí)驗(yàn)選擇最適宜用量使

70、制品的各項(xiàng)性能達(dá)到最⑵佳值。</p><p>　　f.有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑。它的主要作用是降低熔融物料的表面張力，是泡沫膜壁具有彈性，防止泡沫破裂，直至分子鏈增長和交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行至物料達(dá)到凝固為止，其次是控制泡沫孔徑和均勻度。因而它是一步法聚醚性泡沫塑料的關(guān)鍵原料。在聚氨酯泡沫塑料生產(chǎn)中，有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑一般為聚醚用量的1%左右，在調(diào)節(jié)配方時(shí)用量有所增加。如在配方中，水的加入分?jǐn)?shù)在3.5%以上時(shí)，每當(dāng)水量增加0.5份，

71、則有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑一般增加0.2份；每當(dāng)HFC發(fā)泡劑增加5份時(shí)，有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑需要增加0.25～0.5份。填料及其他添加劑。加入填料是提高軟質(zhì)泡沫塑料壓縮負(fù)荷性能的方法之一，如在泡沫塑料中加入碳酸鈣或其他無機(jī)填料等。然而此法再生產(chǎn)中應(yīng)用較少，其原因是填料增強(qiáng)的泡沫制品長期曲撓疲勞后，最終制品仍會(huì)變軟，這樣加入填料的鋼化效應(yīng)也就失效了。</p><p>　　2.3.2 兩步法發(fā)泡工藝</p><

72、;p>　　兩步法又分為預(yù)聚法和半預(yù)聚法兩種。</p><p>　　⑴ 預(yù)聚法 預(yù)聚法發(fā)泡工藝通常應(yīng)用于聚醚型泡沫塑料，而聚酯型泡沫塑料因聚酯本身粘度較大，生成預(yù)聚體后粘度更大，導(dǎo)致在發(fā)泡是不易操作。</p><p>　　預(yù)聚法是將異氰酸酯和多元醇反應(yīng)，生成含有一定量游離異氰酸基的預(yù)聚物，然后在預(yù)聚體中加入水、催化劑、表面活性劑等其他添加劑，在在高速混合下混合進(jìn)行發(fā)泡生成泡沫塑料。工藝

73、流程如圖2-2</p><p>　　圖2-2預(yù)聚法泡沫塑料成型工藝流程 </p><p>　　在預(yù)聚體的制備中，預(yù)聚體的黏度是一個(gè)重要指標(biāo)。對(duì)于聚酯型預(yù)聚體的制備，由于聚酯本身黏度大，通常采用一次加料，即將配方中所需聚酯和異氰酸酯一次加入進(jìn)行反應(yīng)即可得到預(yù)聚體所需黏度。聚醚性預(yù)聚體制備則通常采用兩步法合成。</p><p>　　第一步，先將聚醚和一部分異氰酸酯反應(yīng)，

74、使之生成末端帶有異氰酸酯基團(tuán)和具有較高相對(duì)分子質(zhì)量的預(yù)聚體；第二步，即在該生成物中加入配方中剩余的異氰酸酯進(jìn)行稀釋，是最終產(chǎn)物異氰酸酯含量在8%～10%左右。該法所制得的預(yù)聚體與一次反應(yīng)相比，具有較大的分子量分布，由于較高分子量組分的存在，因而預(yù)聚體的黏度有較大的提高。</p><p>　　在預(yù)聚體制備時(shí)既要保證反應(yīng)物的末端都帶有異氰酸酯基團(tuán)和獲得一定得黏度，同時(shí)又要防止過多的交聯(lián)形成凝膠化。因此，在嚴(yán)格控制原料

75、質(zhì)量的同時(shí)還必須控制影響?zhàn)ざ群湍z化各種因素，例如反應(yīng)系統(tǒng)中的總酸度，NCO/OH的比例、水分含量、支鏈度數(shù)量以及反應(yīng)溫度和時(shí)間等。</p><p>　　① 原料控制。在預(yù)聚體制備中要使反應(yīng)重復(fù)性較好，必須嚴(yán)格控制各種原料規(guī)格，例如原料中的水分、羥值、PH值、金屬離子含量等，以及聚醚多元醇中的酸值聚酯多元醇中的不飽和端基含量等。在聚醚多醇中一般加入少量抗氧劑，防止在儲(chǔ)存時(shí)氧化，以避免進(jìn)一步生成有害的羰基，增加過氧

76、化值和酸值。</p><p>　?、?異氰酸酯和羥基比例的影響。聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量與羥基和異氰酸酯的比例有關(guān),從理論角度，在NCO/OH比例是1時(shí)相對(duì)分子質(zhì)量最大。</p><p>　?、?不同多元醇的影響。在軟質(zhì)泡沫塑料所用的預(yù)聚體一般采用聚醚或聚酯二元醇或多元醇的混合物，它們的比值和生成預(yù)聚體的黏度有相當(dāng)?shù)挠绊?，NCO/OH比值越大黏度越小</p><p>　

77、?、?反應(yīng)溫度和時(shí)間的影響。預(yù)聚體制備的溫度和時(shí)間不但能影響與具體的黏度，而且會(huì)影響預(yù)聚體的化學(xué)結(jié)構(gòu)。再無催化劑和溫度低于100℃時(shí)，反應(yīng)優(yōu)先生成氨基甲酸酯鏈節(jié)，在有水情況下，優(yōu)先生成脲基。當(dāng)溫度高于100℃時(shí)，則會(huì)生成脲基甲酸酯和縮二脲等鏈節(jié)，從而形成支鏈反應(yīng)。低溫反應(yīng)生成的預(yù)聚體所制成的泡沫塑料，一般強(qiáng)度都較好，而反應(yīng)溫度大于100℃時(shí)，強(qiáng)度（特別是高溫強(qiáng)度）有所下降，但發(fā)泡時(shí)的凝膠強(qiáng)度較大，有利于發(fā)泡操作，因而在預(yù)聚體制備時(shí)，一般

78、都根據(jù)需要選擇操作方案。反應(yīng)溫度和時(shí)間之間影響預(yù)聚體的黏度，預(yù)聚體的黏度對(duì)發(fā)泡工藝有較大影響，但對(duì)制品的最終性能影響并不顯著。</p><p>　　⑤ 酸堿度的影響。通常在預(yù)聚體制備過程中，酸性情況有利與鏈增長反應(yīng)，生成氨基甲酸酯和脲基，從而獲得黏度相對(duì)較低的預(yù)聚體；堿性情況則有利于產(chǎn)生支鏈的反應(yīng)，生成脲基甲酸值縮二脲和三聚反應(yīng)，從而獲得黏度較高的預(yù)聚體，甚至產(chǎn)凝膠化現(xiàn)象。因此在制備預(yù)聚體中，控制物料中的酸堿度是

79、反應(yīng)的關(guān)鍵。</p><p>　?、?以聚酯型預(yù)聚體發(fā)泡工藝為例：在帶有攪拌的干燥反應(yīng)釜中加入聚酯，然后在室溫下，在攪拌的同時(shí)加入異氰酸酯。由于異氰酸酯和聚酯的反應(yīng)放熱，因此必須根據(jù)反應(yīng)釜容量的大小來控制異氰酸酯的加入速度，使反應(yīng)溫度不超過90℃，加料完畢繼續(xù)在90℃溫度下，保持反應(yīng)1h左右,冷卻后裝入干燥容器中即為制品。生產(chǎn)過程中最好能通入干燥氮?dú)猓耘懦到y(tǒng)中水分。</p><p>　

80、?。?）半預(yù)聚體法 半預(yù)聚體法是先將配方中部分多元醇與全部異氰酸酯反應(yīng)生成游離異氰酸酯基含量較高的半預(yù)聚物，然后再與剩余的多元醇及水、催化劑、表面活性劑或其他添加劑，在較高速度下混合進(jìn)行發(fā)泡制得泡沫塑料。該法多用于硬質(zhì)和半硬質(zhì)泡沫塑料的生產(chǎn)。半預(yù)聚法發(fā)泡工藝一般多采用半硬質(zhì)泡沫塑料，而較少生產(chǎn)軟質(zhì)泡沫塑料。工藝流程如圖2-3</p><p>　　圖2-3兩步法半預(yù)聚法泡沫塑料生產(chǎn)工藝</p><

81、;p>　　2.4常用成型設(shè)備介紹</p><p><b>　　2.4.1設(shè)備概述</b></p><p>　　聚氨酯澆注設(shè)備不像一般機(jī)械設(shè)備那樣，按照加工產(chǎn)品的不同或機(jī)械結(jié)構(gòu)的不同可以比較明確的進(jìn)行分類。而且，規(guī)格型號(hào)和許多零部件都可以標(biāo)準(zhǔn)化，通用性和互換性都比較好，相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，都能制定出來。聚氨酯設(shè)備也不像一般塑料制品和橡膠制品的加工設(shè)備那樣規(guī)格

82、型號(hào)基本定型。</p><p>　　聚氨酯澆注設(shè)備目前還不能做到標(biāo)準(zhǔn)化與通用性都比較好的水平。其原因：聚氨酯雙組分液體成型工藝和設(shè)備的發(fā)展史比較短，人們有待認(rèn)識(shí)和掌握成熟的東西都有一個(gè)過程。比如，許多聚氨酯產(chǎn)品既可使用高壓澆注機(jī)，又可使用低壓澆注機(jī)來做，這就引起設(shè)備制造者與用戶的不同看法與認(rèn)識(shí)。另外，無氟發(fā)泡設(shè)備已提到議事日程，而且肯定是日后的發(fā)展方向，而無氟發(fā)泡又有二氧化碳、環(huán)戊烷、變壓真空發(fā)泡等，我國處于起步

83、階段，國外發(fā)達(dá)國家又在推出氫氟烴，即HFCs發(fā)泡技術(shù)。多種因素造成聚氨酯設(shè)備在短期內(nèi)難以定型。</p><p>　　聚氨酯雙組份液體反應(yīng)成型設(shè)備是用來完成凝膠發(fā)泡兩項(xiàng)反應(yīng)。在聚氨酯雙組份液體反應(yīng)成型中，異氰酸酯是較難操作的一個(gè)組分。因?yàn)楫惽杷狨サ姆磻?yīng)活性特別強(qiáng)，與空氣接觸時(shí)間稍長就會(huì)形成凝固狀或半凝固狀的物質(zhì)，在料循環(huán)系統(tǒng)中，常常是產(chǎn)生壓力波動(dòng)的來源。壓力不穩(wěn)造成雙組份配比不勻，從而影響雙組份成型的質(zhì)量。異氰酸酯

84、對(duì)溫度也特別敏感，稍不注意，因局部溫差或冬季變冷就會(huì)形成結(jié)晶。所以，聚氨酯設(shè)備或配套的條件，如果能滿足異氰酸酯的條件，肯定能滿足聚酯或聚醚多元醇的要求。</p><p>　　除了異氰酸酯相對(duì)聚酯或聚醚多元醇的差別較大外，TDI、PAPI、MDI三類異氰酸酯在化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理性能上差別也較大。所以，大家習(xí)慣上也就按設(shè)備對(duì)異氰酸酯的使用情況，進(jìn)行大致的分類。在有些情況下這幾類異氰酸酯還可混合。</p>&

85、lt;p>　　不管是聚氨酯的何種設(shè)備，只要是雙組份液體成型的設(shè)備，都是用來完成凝膠和發(fā)泡兩項(xiàng)反應(yīng)。也就是在工業(yè)生產(chǎn)條件下完成，并非實(shí)驗(yàn)條件下完成。這兩項(xiàng)反應(yīng)要完成好的條件是：①配比平衡；②放熱吸熱平衡。但是，這兩個(gè)條件又受多種條件制約。所以，聚氨酯雙組份液體反應(yīng)成型設(shè)備要控制的參數(shù)比較多，也較為復(fù)雜。許多聚氨酯澆注設(shè)備針對(duì)某一產(chǎn)品或某些產(chǎn)品又要配置相應(yīng)的流水生產(chǎn)線。這個(gè)流水生產(chǎn)線上既要用來擺放模具，又讓它按一定速度轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)流水

86、作業(yè)。所以，實(shí)際上大家稱呼的某一產(chǎn)品的聚氨酯生產(chǎn)線，一般是指一個(gè)聚氨酯澆注機(jī)和一條模具流水線。比如，聚氨酯鞋底生產(chǎn)線。</p><p>　　2.4.2聚氨酯高壓發(fā)泡機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理及特點(diǎn)</p><p>　　聚氨酯硬泡設(shè)備中，高壓發(fā)泡機(jī)為主要機(jī)型。聚氨酯高壓發(fā)泡機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2-4所示</p><p>　　目前，高壓發(fā)泡機(jī)的主要產(chǎn)品對(duì)象：水箱夾層灌注、防盜門夾層灌注、

87、仿木類產(chǎn)品等。</p><p>　　高壓發(fā)泡機(jī)主要特點(diǎn)如下。</p><p>　?、?混料效果好。雙組份混合時(shí)，采用高壓噴射、撞擊混合這種混料方式均勻度較高。</p><p>　?、?無殘料、無清洗劑。因混合腔是氣缸、活塞結(jié)構(gòu)。當(dāng)雙組份料在氣缸中混合完畢，活塞自動(dòng)壓下清除殘料。當(dāng)然，這對(duì)氣缸、活塞的配合精度和材質(zhì)要求較高。</p><p>　

88、　③ 制造成本較高。高壓發(fā)泡機(jī)料循環(huán)壓力，一般在5～10Mpa；高壓發(fā)泡機(jī)油路壓力，一般在10～15Mpa；這種高壓系統(tǒng)相對(duì)低壓機(jī)必然造成成本較高。</p><p>　　④ 能耗較高。相對(duì)低壓機(jī)能耗高30%～50%。</p><p>　?、?發(fā)泡過度。高壓噴射，撞擊混合均勻度好，但是，發(fā)熱較大。如果散熱處理不好極易造成發(fā)泡過度。</p><p>　?、?容易產(chǎn)生沖擊

89、氣泡。高壓噴射過程如果不產(chǎn)生一定的緩沖措施，噴射出來的料液容易產(chǎn)生沖擊氣泡，這容易產(chǎn)生氣泡缺陷。目前，這些緩沖措施和結(jié)構(gòu)都不是很理想。</p><p>　?、?對(duì)高粘度料處理有一定困難。高壓噴射本身采用一個(gè)窄小通道想成高壓。若料粘度過高，整個(gè)系統(tǒng)壓力過高，這對(duì)設(shè)備制造帶來一定困難。</p><p>　　高壓發(fā)泡機(jī)原料循環(huán)有兩個(gè)回路：高壓回路和低壓回路。低壓回路：料罐—A1—A2—A3—A4

90、—A5—A6—A7—料罐；高壓回路：料罐—A1—A2—A3—A4—A8—A9—A10—A5—A6—A7—料罐。其中，高壓回路A8經(jīng)槍頭（噴料控制閥）通道到A9，A9經(jīng)料比測量閥到A10，A5經(jīng)冷熱交換器到A6。低壓回路A4經(jīng)高低壓轉(zhuǎn)換閥到A5。高壓發(fā)泡機(jī)工作時(shí)，高低壓轉(zhuǎn)換閥截?cái)嗟蛪夯芈?。同時(shí)，噴料槍頭截?cái)喔邏夯芈?，高壓料?jīng)針閥噴射進(jìn)入混料腔。高壓發(fā)泡機(jī)不工作時(shí)，低壓回路工作，卸荷。噴料、混料、清洗采用大小活塞結(jié)構(gòu)，由液壓站換向閥控制工作

91、。</p><p>　　2.4.3聚氨酯低壓發(fā)泡結(jié)構(gòu)、工作原理及特點(diǎn)</p><p>　　聚氨酯澆注設(shè)備中，低壓發(fā)泡機(jī)為主要機(jī)型。低壓發(fā)泡機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2-5所示</p><p>　　低壓發(fā)泡機(jī)的主要特點(diǎn)如下。</p><p>　　① 制造成本較低。低壓發(fā)泡機(jī)中，料循環(huán)壓力一般在0.3～0.8Mpa；低壓發(fā)泡機(jī)控制氣路壓力一般也在0.3～0.8M

92、pa;這種低壓系統(tǒng)相對(duì)高壓機(jī)，制造成本較低。</p><p>　?、?結(jié)構(gòu)簡單維修方便。</p><p><b>　?、?能耗較低。</b></p><p>　?、?殘料、清洗劑浪費(fèi)和消耗較大。低壓機(jī)雙組份料，采用低壓噴射進(jìn)入混合腔。然后，高速攪拌混料。這樣，混合腔、混料頭會(huì)留下反應(yīng)后的殘留。這些殘留副作用力非常強(qiáng)，必須盡快清除。目前，低壓機(jī)采

93、用二氯甲烷和壓縮空氣進(jìn)行氣液混合清洗殘料。同時(shí)，也是對(duì)混合腔散熱。氣液清洗過程對(duì)環(huán)境污染較大，浪費(fèi)較大。</p><p>　?、?溫度控制系統(tǒng)較高。低壓發(fā)泡機(jī)的料循環(huán)路徑中，不允許溫度死區(qū)、死角。否則出現(xiàn)局部結(jié)晶堵塞系統(tǒng)。</p><p>　　低壓發(fā)泡機(jī)原料循環(huán)只有一個(gè)回路，及低壓回路。料罐—A1—A2—A3—A4—A5—A6—A7料罐。其中，A5經(jīng)噴料控制閥到A6。低壓發(fā)泡機(jī)工作時(shí)，噴料

94、控制閥截?cái)嗷芈?，低壓聊噴射到混合腔。噴料、清洗采用氣?dòng)控制工作。</p><p><b>　　2.5噴涂成型</b></p><p>　　2.5.1噴涂成型概述</p><p>　　聚氨酯泡沫的成型方法很多，在墻體保溫中，有必要注重介紹一下噴涂成型。噴涂型硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料非常適合于各種外形與材質(zhì)的設(shè)備和裝備進(jìn)行現(xiàn)場成型。這類硬質(zhì)硬質(zhì)泡沫塑料的

95、施工方法與噴涂油漆相似，是將流動(dòng)性好的物料，經(jīng)空氣或高壓作用，噴涂在被施工的表面發(fā)泡成型。</p><p>　　噴涂發(fā)泡的優(yōu)點(diǎn)如下。</p><p><b>　?、?不需要模具。</b></p><p>　?、?無論是水平面、垂直面、頂面、形狀簡單或形狀復(fù)雜的表面都可以噴涂。</p><p>　?、?勞動(dòng)生產(chǎn)率高，若噴涂

96、速度以2kg/min計(jì)算，泡沫塑料的密度是30kg/m3 ,1h可以噴涂4 m3泡沫塑料，大面積施工噴涂成型的優(yōu)越性更為突出。</p><p>　　④ 噴涂發(fā)泡所得的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，無接縫，絕熱效果好。</p><p>　　為此，要求設(shè)計(jì)這種泡沫塑料配方時(shí)必須注意以下兩個(gè)問題。</p><p>　　① 發(fā)泡速度與凝固速度。噴涂型硬質(zhì)泡沫塑料不是在一定形狀的模具內(nèi)

97、發(fā)泡，而是直接噴涂在物體表面發(fā)泡，這樣就要求反應(yīng)物料的發(fā)泡速度較快。尤其對(duì)垂直于頂部施工的表面，要求在物料尚未流失之前（一般3～5s）已開始發(fā)泡。而凝固速度也要適中，控制在20～30s，或者會(huì)造成泡沫密度過大或施工困難。</p><p>　?、?物料的物性。這里指物料的黏度與互溶性。要求噴涂發(fā)泡的聚醚組分與異氰酸酯組分黏度要小，流動(dòng)性好而且相互間間互溶性要強(qiáng)。因?yàn)閲娡啃团菽芰系奈锪鲜墙柚邏夯蚩諝獾淖饔迷趪姌岓w

98、外的霧化混合的，接觸時(shí)間短，所以只有在兩組份物料黏度小、流動(dòng)性好的情況下，才能充分霧化混合。</p><p>　　2.5.1 配方及性能</p><p>　　這里主要介紹幾種噴涂型硬質(zhì)泡沫塑料的配方、性能以及影響配方的幾個(gè)因素。表2-2列出代表性噴涂型阻燃硬質(zhì)泡沫塑料配方與性能。由表可看出，噴涂型泡沫塑料配方中采用強(qiáng)催化體系，即三乙烯二胺與月桂酸二丁基錫的復(fù)合催化劑以及高反應(yīng)活性的聚醚多元

99、醇，同時(shí)發(fā)泡劑的用量較高。</p><p>　　表2-2噴涂型硬質(zhì)泡沫塑料的典型配方與性能</p><p>　　噴涂發(fā)泡配方中的催化劑用量受外界氣溫、施工對(duì)象影響。一般氣溫低使用量多，尤其對(duì)金屬結(jié)構(gòu)物體進(jìn)行噴涂發(fā)泡時(shí)，由于金屬傳熱速度快，底層泡沫泡沫因散熱是發(fā)泡劑汽化能力下降，導(dǎo)致底層泡沫密度較大。所以不同用途的噴涂發(fā)泡配方不一樣，見表2-3</p><p>　　各

100、種用途的噴涂型聚氨酯泡沫塑料配方 單位：質(zhì)量份</p><p>　　2.5.3噴涂發(fā)泡方法</p><p>　　聚氨酯泡沫塑料的噴涂發(fā)泡方法是一種很重要的成型方法，主要適用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的成型。所謂噴涂發(fā)泡，就是將發(fā)泡物料在外力作用下噴涂在施工物件表面進(jìn)行現(xiàn)場發(fā)泡成型。按外力作用的不同來劃分，可分為低壓空氣噴涂發(fā)泡、高壓無空氣噴涂發(fā)泡、泡狀噴涂發(fā)泡和機(jī)械泡狀噴涂發(fā)泡等。<

101、/p><p>　　（1）低壓空氣噴涂發(fā)泡 低壓空氣發(fā)泡使用較早，是較普遍的一種成型方法。由低壓計(jì)量泵（小于9806kPa）將反應(yīng)物料輸至噴槍，被壓縮空氣霧化噴射到施工物件表面進(jìn)行發(fā)泡成型。工藝原理如圖2-5</p><p>　　圖2-5聚氨酯泡沫噴涂發(fā)泡工藝原理</p><p>　　噴涂發(fā)泡的特點(diǎn)是反應(yīng)速度快，發(fā)泡不用模具，可直接在現(xiàn)場施工物件表面上發(fā)泡，泡沫厚度不受

102、任何限制。但泡沫表面不光滑，有高低不平的凹凸面。發(fā)泡物料損失量比澆注法大，氣味也大。從上圖看出低壓空氣噴涂發(fā)泡設(shè)備分別由異氰酸酯與聚醚組分的物料桶、低壓計(jì)量泵、噴槍以及空壓機(jī)等組成。</p><p>　　低壓空氣噴涂發(fā)泡操作施工方法簡述如下</p><p>　?、?配料。根據(jù)適用對(duì)象的要求不同，選擇適當(dāng)?shù)呐浞?。將異氰酸酯為一組分，其他原料為一組分，即成為聚醚組分，然后根據(jù)施工要求用量準(zhǔn)確的

103、稱量。聚醚組分的所有原料在稱量后立即攪拌均勻，倒入指定的料筒內(nèi)備用。</p><p>　　② 調(diào)節(jié)流量。根據(jù)配方算出異氰酸酯與聚醚多元醇兩組份質(zhì)量之比，用質(zhì)量法測試兩計(jì)量泵在1min的流量，控制兩組分的流量比值等于或接近配方中質(zhì)量比。流量誤差不要超過±1%。</p><p>　　③ 施工技術(shù)。先開空壓機(jī)，將空氣流量與壓力調(diào)到所需值，然后開動(dòng)計(jì)量泵開始噴涂施工。噴涂操作類似于一般噴

104、涂，槍口與板面距離約300～500mm,一般由下向上，左右移動(dòng)為宜。噴涂結(jié)束時(shí)，先停泵，讓空氣繼續(xù)將物料吹凈，然后停風(fēng)，拆噴槍，，用丙酮二氯甲烷等洗凈。</p><p><b>　?、?施工控制條件</b></p><p>　　a.發(fā)白時(shí)間。即物料噴涂到鋼板上變白的時(shí)間。一般控制在3～5s，太快，易堵槍；太慢易發(fā)生流失或滴落現(xiàn)象。</p><p&g

105、t;　　b.固化速度。通常用泡沫發(fā)起后表皮不粘手的時(shí)間表示，手工發(fā)泡控制在10～20s。固化速度太慢對(duì)連續(xù)噴涂不利，前一層泡沫易被下一層所吹動(dòng)。</p><p>　　c.霧化風(fēng)壓。風(fēng)壓可根據(jù)配方和流量的不同和物料的黏度的大小而變化，一般控制在400～600kPa。風(fēng)壓太低物料混合不佳，霧化差。所以，生產(chǎn)的泡沫制品質(zhì)量低，表面不平整，風(fēng)壓與風(fēng)速太高又會(huì)造成物料吹散，損失太大。</p><p>

106、;　　d.噴涂速度。噴涂速度受施工對(duì)象外形與環(huán)境影響，對(duì)于外形復(fù)雜、難度大的物件，大流量噴涂不易平整，一般采取1～2kg/min流量為宜。這時(shí)槍的速度約為0.5～0.8m/s,單層噴涂的泡沫厚度約15mm左右，移動(dòng)速度太慢則難以噴平。</p><p><b>　?、?施工條件的影響</b></p><p>　　a.物件表面的影響。表面有水或油造成黏合不牢易脫落；表面涂

107、漆無影響；鋼板表面的氧化層和灰塵應(yīng)除凈，否則不易粘牢。</p><p>　　b.計(jì)量泵誤差的影響。測試流量和實(shí)際供料流量，一般受客觀條件影響而產(chǎn)生誤差，兩組分誤差在5%～10%不會(huì)產(chǎn)生廢品。如聚醚組分流量過量太多，會(huì)產(chǎn)生泡沫不已固化，發(fā)軟、開裂、黏合不牢、泡沫表面發(fā)白與粘手等現(xiàn)象。異氰酸酯組分過量太多，會(huì)發(fā)生泡沫外觀顏色發(fā)暗，結(jié)構(gòu)粗糙、硬而脆、密度大、泡沫脫落等現(xiàn)象。</p><p>　　

108、c.表面溫度的影響。物件溫度在10℃以上對(duì)施工質(zhì)量無影響，當(dāng)物件表面溫度在10℃以下，將產(chǎn)生不正常現(xiàn)象。首先表現(xiàn)在底層發(fā)白時(shí)間較長，物料流淌，發(fā)泡后底層泡沫密度偏大，黏合不牢。</p><p>　　聚氨酯噴涂發(fā)泡過程中常出現(xiàn)各種不正?，F(xiàn)象，其中最嚴(yán)重與普遍出現(xiàn)的有泡沫的收縮與脫落。聚氨酯泡沫形成時(shí)，體積膨脹30倍左右，反應(yīng)放熱可是內(nèi)部溫度高達(dá)130℃，由于由于氣體的熱脹冷縮，泡沫便會(huì)產(chǎn)生微小的收縮，正常情況下收縮