硬质聚氨酯泡沫塑料通用版.docx
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硬质聚氨酯泡沫塑料通用版
硬质聚氨酯泡沫塑料（通用版）
Whenthelivesofemployeesornationalpropertyareendangered,productionactivitiesarestoppedtorectifyandeliminatedangerousfactors.
（安全管理）
单位：
___________________
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日期：
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硬质聚氨酯泡沫塑料（通用版）
导语：
生产有了安全保障，才能持续、稳定发展。
生产活动中事故层出不穷，生产势必陷于混乱、甚至瘫痪状态。
当生产与安全发生矛盾、危及职工生命或国家财产时，生产活动停下来整治、消除危险因素以后，生产形势会变得更好。
"安全第一"的提法，决非把安全摆到生产之上;忽视安全自然是一种错误。
硬质聚氨酯泡沫塑料是一种绝热防腐高分子合成材料，用作防腐保温保冷层，它导热系数低、密度小、强度高、吸水性小、绝热、绝缘、隔音效果好、化学稳定性能好，作为一种绝热材料，广泛应用于石油、化工、运输、建筑、日常生活等领域，如输油和辅热水管道、油库、贮罐、冷库、空调、冰箱、集中供热供汽管道等设施的保温保冷。
有数据显示，用硬质聚氨酯泡沫塑料保温的管道比传统的管道可减少热损失35％，节约了大量能源，减少了维修费用。
另外，它还具有优良的防水防腐性脂，可直接埋入地下或水中，使用寿命可达20～30年以上，使用温度-190～120℃。
聚氨酯泡沫塑料有聚酯与聚醚型之分。
通常聚酯在强度、耐温性能等方面较聚醚型为好，但因聚酯原料成本高，所以在应用上受到限制。
1．硬质聚氨酯泡沫塑料的主要性能
硬质聚氨酯泡沫塑料1000℃火焰温度下燃烧5s后离火，在1～2s内自熄。
耐浓度小于10％的无机酸，不耐高浓度的无机酸；耐中等浓度的碱液；耐汽油、机油，耐酮、耐酯，不耐醇。
各种绝热材料性能对比见表5—1。
表5-1各种绝热材料性能
项目
聚氨酯硬质泡沫塑料
聚苯乙烯
泡沫玻璃
聚氯乙然泡沫
软木
密度/kg·m-3
50
50
160～190
60～70
240～250
导热系数/W·（m·K）-1
0.023～0.026
0.043
0.055～0.060
0.043
0.058
耐热度/℃
+130
+75
+400
+80
+100
耐寒度/℃
-110
-80
-270
-35
吸水率体积/％
0.2
0.4
0.5
0.18
自熄性
自熄
易燃
不燃
易燃
燃烧
2．硬质聚氨酯泡沫塑料原料的性质、规格与选择
硬质聚氨酯泡沫塑料是以多元羟基化合物和异氰酸酯为主要原料。
在催化剂、发泡剂的作用下，经加成聚合发泡而成。
主要反应力异氰酸酯与多元羟基化合物中的羟基反应生成聚氨酯。
催化剂主要有叔胺和有机锡等。
发袍反应为异氰酸酯与水反应，产生二氧化碳气体和脲。
反应产物脲及叔胺等物对此反应有催化作用。
反应所产生的二氧化碳气体被用来发泡。
但水发泡的最大缺点是耗费昂贵的异氰酸酯。
也常用低沸点氟氯烷化合物（即F-113等），利用聚合过程中的反应热汽化，使物料在逐步固化前形成泡沫，发泡剂用量可根据所需泡沫体密度来决定。
（1）聚酯。
硬质泡沫聚氨酯所用的聚酯，其羟值通常控制在300～500之间。
456聚酯指标如下。
（2）Ⅲ型阻火聚醚：
是三羟基含磷含氯阻火聚醚。
由于分子结构中引入了磷、氯，产品具有阻火性。
Ⅲ型阻火授醚质量指标见表5—2。
Ⅲ型阻火授醚质量指标
指标名称
一级品
二级品
外观
黄色透明稠状液体
黄色透明稠状液体
羟值（KOH）/mg·g-1
500±20
485±35
酸值（KOH）/mg·g-1
≤5
≤5
含磷量/％
≥3.9
≥3.5
水分/％
≤0.2
≤0.4
（3）交联剂N-403乙二胺聚醚。
化学名尔四（聚乙—羟丙基）乙二胺。
其质量指标如下。
外观
淡黄色至棕色透明黏稠液体
水分/％
≤0.2
羟值（KOH）/mg·g-1
770±35
此交联剂可代替部分有机胺催化剂，又可代替其他羟基聚醚。
它有增进分子结构交联，改进泡沫固化速度，减少泡沫塑料脆性的作用。
（4）阻火剂TCER。
是β-三氯乙基磷酸酯，其质量指标如下；
外观
无色至黄色透明液体
酸值（KOH）/mg·g-1
≤1.0
相对密度（15～20）
1.410～1.430
水分/％
≤0.3
此阻火剂溶于醇、酮，酯、芳烃、氯仿以及四氯化碳，不溶于脂肪族烃。
由于分子中含磷、氯，阻燃作用较显著。
主要作为添加型阻燃剂，除增加塑料具有自熄性外，还有增塑性、耐水、耐候、耐寒性。
施工时还可降低黏度，便于施工。
（5）多异氰酸酯PAPIR-NCO。
其质量指标如下。
酸值/％
29
水解氯含量/％
<0.5
黏度（25）/mPa·s
<1000
多异氰酸酯PAPIR—NCO可延缓塑料反应胶凝时间和发泡时间，有利于一步法泡沫模制。
对提高塑料的耐热性、强皮、耐湿性有很大好处。
（6）硅油。
是一种表面活性剂，也是一种发泡稳定剂。
它是一种有机硅大分子化合物，在组分中仗几种物质均匀互混，作为亲水的聚酯和疏水的异氰酸酯、氟碳化合物的乳化剂；其次是稳定发泡，在发泡过程中降低泡沫表面张力，控制泡孔大小，防止胶凝时微孔合并，起到控制微孔大小的作用。
（7）催化剂。
三乙醇胺是一种控制聚氨酯分子交联速度和气体生成速度的化合物。
生产硬质泡沫塑料通常选用锡盐与叔胺类例如二月桂酸二丁基锡，它们的作用是促进塑料迅速胶凝或泡沫固化。
（8）发泡剂。
分为水或物理发泡剂、氟碳化台物发泡剂。
作为聚合物膨胀发泡，充入泡沫微孔以降低导热系数。
常用的氟碳化合物为F-11、F-113。
3．硬质聚氨酯泡沫塑料配方
（1）胶液配方表5—3～表5-7介绍了几个单位用的硬质聚氨酯泡沫塑料配方。
表5-3重庆长风化工厂胶液配方
组分
原料名称
质量比
施工温度
A
Ⅲ型聚醚
乙二胺聚醚
三氯三氟乙烷P-113
β-三氯乙基磷酸酯TCEP
三乙醇胺
二月桂酸二丁基锡
204硅油
48～50
15～17
18～20
13～15
1～2.6
0.2～0.5
1.5～2
施工温度
31～41℃
表面温度
45℃左右
B
聚苯基甲基多导氰酸酯PAPI
106.5～117.1
表5-4大庆油田科研设计院胶液配方
组分
原料名称
质量比
生产厂家
A
甘油聚醚
硅油
二月桂酸二丁基锡
三乙烯二胺
多缩丙二醇
F-11
100
3.45
0.09
0.75
1.45
30
南京塑料厂
进口
北京化工三厂
上海第五制药厂
上海高桥化工厂
上海电化厂
B
PAPI
142
常州有机化工厂
表5-5大连旅顺龙头塑料保温厂胶液配方
组分
原料
不同温度下质量配合比
喷涂法
浇注法
15～23℃
13℃以上
15℃以下
23℃以上
15℃以下
A
聚醚
胺醚
β-三氯乙基磷酸酯
F-113
H2
O
硅油
有机锡
三乙醇胺
20
7～8
4～6
11～13
0.2～0.3
0.8～0.9
0.1～0.3
1.6～1.8
20
6～8
4～6
10～12
0.1～0.3
0.7～0.9
0.1～0.2
1.2～1.4
20
8～10
4～6
12～13
0.2～0.4
0.8～1.0
0.2～0.4
2.0～2.2
20
3～5
4～6
9～11
-
0.8～1.0
0.16～0.2
1～1.5
20
4～6
4～6
8～10
0.1～0.2
0.8～1.0
0.16～0.2
1～1.5
B
PAPI指数
1.05～1.1
表5-6东北输油管理局胶液配方
组分
原料
不同施工方法及温度条件下的质量比
喷涂法
浇注法
11℃
16℃
21℃
24℃
25℃
15℃
A
Ⅲ型阻火聚醚
乙二胺聚醚
β-三氯乙基磷酸酯
F-113
H2
O
有机锡
三乙醇胺
硅油
20
10
6
13
0.4
0.4
2.2
1
20
7
6
14
0.2
0.3
1.8
0.8
20
8
4
12
0.4
0.2
1.4
0.9
20
8
5
10
0.3
0.2
1.2
1
20
5
6
11
0.16
1
0.8
20
6
6
10
0.2
0.16
1
0.8
B
PAPI
55
54
54
52
52
52
表5-7河南苗占防腐公司一队胶液配方
组分
原料
质量比
A
Ⅲ型阻火聚醚
乙二胺聚醚
β-三氯乙基磷酸酯
F-113
三乙醇胺
硅油
有机锡
100
16
8
32
2
1.6
0.017
B
PAPI
160～165
（2）配料方法及过程
①先校配比进行小试发泡，无误后可大批量配种。
②配料按A组和B组分别进行，充分搅拌，待用。
4．施工方法
目前硬质聚氨酯泡沫塑料在防腐蚀和绝热工程上应用的施工方法有3种：
预制泡沫塑料法、直接喷涂法、一次罐注成型法。
（1）预制泡沫塑料法。
以胎模成型为块材或半圆形泡沫塑料。
块材或半圆形泡沫塑料的缝隙可用直接喷涂法封闭，形成防腐蚀保温保冷绝热层。
预制板材和预制管壳规格见表5—8、表5—9。
表5-8预制板材规格/mm
长度
宽度
厚度
2000
2000
1500
1000
500
600
30～80
30～80
30～80
表5-9预制管壳规格/mm
内径
壁厚
长度
备注
45
108
159
219
273
325
426
730
840
1000
2200
7900
50～80
50
50
50
50
50
30～50
35
80
80
100
30
500
500
500
500
500
500
1000
1000
700
700
700
870
由两块拼接成圆筒
（2）直接喷涂法。
是硬质聚氨酯泡沫塑料现场施工、修补技术的主要方法，这种方法不受工作面外形尺寸、几何形状的限制，不用模具，制品厚度可根据实际需要任意调节，可连续成型；效率高。
①喷涂机械硬质泡抹塑料直接喷涂的喷涂机由几部分组成：
A、B组分物料贮箱，A、B组分泵，电加热系统，滤气减压系统和喷枪。
JG-3型喷涂机工作程序如图5—1所示。
JG-3型喷涂发泡机由1台三相交流电动机带动，经变速机变速箱带动2台HV3／68型环形活塞式计量泵作顺时针同步运转，计量泵A、B按定比各自输送组分液料、经耐压管输送到喷枪，在压缩空气的作用下，A、B两组分液体在喷抢混合室内相互混合，然后以高速雾状喷涂至工作面，待发泡、固化，形成一定密度和一定厚度的硬质聚氨酯泡沫塑料涂层。
JG-3型喷涂机之变速箱配有两种转速，可任选一种。
不同转速获得喷涂量也不同，JG—3型喷涂机转速与喷涂量关系见表5—10。
表5-10JG-3型喷涂机转速与喷涂量
转速/r·min-1
475
715
喷涂量/L·min-1
1～28
2～48
②喷涂操作按配方配料A组分和B组分，分别倒入A、B物料贮槽。
喷涂用空气压力0．3～0．4MPa。
被喷涂物面温度40～50℃，加速涂层的熟化，提高黏结力。
喷枪对准物面，稍带有一点角度，离物面300～500mm距离，喷枪移动速度0．5～O．8m／min。
③喷涂层技术控制
a．乳化时间乳化时间太短，枪口要堵塞；时间太长物料要流失或滴落。
b．初凝时间物料初凝可用手测试，以不粘手计时。
一般控制在10～12s间，时间长了要影响施工进度；时间短了待第二次
喷上时，其表面已有固化层，将产生间隔层，以致影响到导热系数。
c．雾化风压胶液在喷枪内混合系通过压缩空气在混合器内搅拌雾化，一般控制风压0．4～0．6MPa。
直接喷涂的缺点是表面不光滑，并呈麻面状。
当喷涂管道时，物料损失约10％。
（3）一次灌注成型法。
灌注发泡是聚氨酯泡抹塑料在模腔内成型的主要方法。
一次性灌注物料流动性好，发泡时充满模腔各个部位，省工、省料、制品光滑，质量好。
灌注发泡是用灌注发泡机进行的常用JG-1型灌注发泡机系低压循环型。
JG—1型灌注发泡机规格与能力见表5—11。
表5-11JG-1型灌注发泡机规格与能力
时间
规格
JG-1-10
JG-1-20
JG-1-30
JG-1-40
JG-1-60
1s
25s
60s
60～170ml
1.65～4.15L
4～10L
130～330ml
3.35～8.35L
8～20L
0.2～0.5L
5～12.5L
12～30L
0.3～0.7L
6.65～16.7L
16～40L
0.4～1L
10～25L
24～60L
JG-1型灌注发泡机参数如下。
灌注搅拌头，电动4000r／min。
定量输送泵，HV系列环形活塞泵。
原液灌，A、B各100L。
溶剂中洗、强风吹扫，按程序自动操作。
原液补充，电动泵输送。
原液搅拌混合，电动锚式搅拌器。
注入定时器，1～40s。
注剂罐，20L。
原液温度调节，电加热、水泵循环、恒温自空。
外表尺寸，2m×1．3m±2．3m。
全机总重，1t。
JG-1型灌注发泡机工作程序示意如图5-2所示。
一次灌注成型法模具如图5-3所示。
摸具设计实例。
例如输油管系螺旋卷管，其外径φ529mm，焊缝高出壁2．5mm，需绝热层厚50mm，则模具直径D=529+50×2+2.5×2=634mm；长度=1000mm；模具壁厚，1～2mm碳钢；加强筋，30×4角铁；阻头高度50mm。
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