冷庫板材的生產(chǎn)多采用問歇法，其優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備投資少，適合生產(chǎn)形狀較為復(fù)雜的板材，可較為靈活地調(diào)整板材的長度與厚度。但對(duì)聚氨酯料的流動(dòng)性要求較高，材料浪費(fèi)較多，且生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品密度分布不均，質(zhì)量不穩(wěn)定。相比之下連續(xù)法生產(chǎn)板材具有效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)。
近年來，國內(nèi)從意大利、韓國、德國等國引進(jìn)了多條連續(xù)法生產(chǎn)線，主要分布于北京、河北、牡丹江、遼寧等地。生產(chǎn)厚度主要為30～100 mm的墻板與屋頂板。各家生產(chǎn)設(shè)備相差較大，履帶有效長度短則十幾米，長到30 in左右。烘道加溫方式與效果也不盡相同，這就對(duì)聚氨酯組合料提出了不同的要求。
連續(xù)法生產(chǎn)冷庫板(厚度為150～200 mm)在固化時(shí)間、形穩(wěn)性、流動(dòng)性、燒心開裂、聚氨酯原料與設(shè)備的匹配等方面存在較多難點(diǎn)。針對(duì)以上情況，
本研究通過選用合適的多元醇、催化劑、阻燃劑等原料，并進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)和在生產(chǎn)線上驗(yàn)證，得到了客戶認(rèn)可的連續(xù)法生產(chǎn)冷庫板用組合聚醚。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1．1 主要原料
聚醚多元醇A(羥值400 mgKOH／g)、聚醚多元醇B(羥值500 mgKOH／g)、聚醚多元醇C(羥值450 mgKOH／g)，自制；聚酯多元醇(羥值380 mgKOH／g)，工業(yè)級(jí)，金陵斯泰潘公司；醋酸鉀、三乙烯二胺、季銨鹽，工業(yè)級(jí)，江蘇雨聲化工公司；MC固化劑，復(fù)合胺類，自制；泡沫穩(wěn)定劑B8462，工業(yè)級(jí)，德國高施米特公司；泡沫穩(wěn)定劑，AK一8803，工業(yè)級(jí)，南京德美世創(chuàng)有限公司；阻燃劑DMMP、TCEP、TCPP，工業(yè)級(jí)，青島聯(lián)美化工公司；HCFC一141b，工業(yè)級(jí)，常熟三愛富化工公司；粗MDI，工業(yè)級(jí)，煙臺(tái)萬華股份公司。
1．2 測試儀器
CMT6104型微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)，深圳市新三思計(jì)量技術(shù)有限公司；JF3氧指數(shù)測試儀，江陰江寧儀器廠；110．118 型數(shù)顯粘度計(jì)，德國
BROOKFIELD公司。
1．3 基礎(chǔ)配方
連續(xù)法生產(chǎn)冷庫板基礎(chǔ)配方如下：
原 料 質(zhì)量分?jǐn)?shù)／g
A組分(組合聚醚)
復(fù)合多元醇 65—75
發(fā)泡催化劑 2～4
MC固化劑 0．5～2
復(fù)合泡沫穩(wěn)定劑 2～3
復(fù)合阻燃劑 8～15
HCFC．141 b 10—20
水 0．5 ～2．0
B組分
異氰酸酯指數(shù) 105-110
1．4 實(shí)驗(yàn)工藝
將聚醚多元醇、催化劑、發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑、阻燃劑準(zhǔn)確計(jì)量并在杯子中混合均勻得到組合聚醚。再將組合聚醚與多異氰酸酯恒溫、計(jì)量，混合。分別發(fā)200 mm厚的模具板材，熟化后脫模取出測初始?jí)嚎s強(qiáng)度，待泡沫完全熟化后測量其各項(xiàng)物理性能。
2 結(jié)果與討論
2．1 多元醇的選擇
多元醇是生產(chǎn)聚氨酯泡沫的主要原料之一，一般來說，聚醚的官能度與羥值越高，生產(chǎn)出來的聚氨酯泡沫交聯(lián)密度越大，機(jī)械強(qiáng)度也就越高。但這樣會(huì)導(dǎo)致聚醚的粘度增加，從而導(dǎo)致整個(gè)組合聚醚體系的粘度增加，給組合聚醚與MDI的混合帶來難度，工藝性能下降，同時(shí)也影響產(chǎn)品的質(zhì)量。所以，在選擇聚醚時(shí)，不僅要考慮泡沫制品的物理性能，還要考慮其具有適宜的工藝性能。
聚酯官能度較低，對(duì)泡沫的形穩(wěn)性影響較大，但是對(duì)改善泡沫結(jié)構(gòu)，降低原料成本，提高阻燃性、增加泡沫與面材的粘接性較好。本試驗(yàn)通過不同的多元醇進(jìn)行復(fù)配試驗(yàn)，復(fù)配的物料溫度均為20~C，其中配方A為聚醚A：聚醚B：聚酯=50：35：15、配方B為聚醚A：聚醚C：聚酯=50：35：15、配方C為聚醚B：聚醚C：聚酯=50：35：15，結(jié)果見表1。
由表1可知，配方B體系制得的泡沫塑料綜合性能優(yōu)于配方A和配方c的體系，可達(dá)到連續(xù)法生產(chǎn)厚度在150 mm以上冷庫板的要求和效果。
2．2 催化劑的選擇
催化劑對(duì)泡沫塑料的鋪展性、流動(dòng)性、后固化性、放熱等有著直接的關(guān)系。因本體系中水量較大，且HCFC．141b具有較高的沸點(diǎn)，本試驗(yàn)中選用了強(qiáng)發(fā)泡型的催化劑作為前期催化劑。只有這樣才會(huì)使體系中的水分與異氰酸酯前期反應(yīng)充分，同時(shí)給HCFC-141b提供足夠的氣化熱量。板材在生產(chǎn)過程中速度是2～3 m／min，烘道長度為21 m，要求泡沫在5—7 min內(nèi)固化。否則就會(huì)出現(xiàn)板材出履帶后繼續(xù)膨脹，造成板材變形、與面材粘接不好等問題。
由于板材較厚，生成的熱量難以散失，所以在選用固化劑時(shí)應(yīng)避免選用金屬離子等強(qiáng)三聚催化劑，強(qiáng)三聚催化劑反應(yīng)劇烈，放熱量大，會(huì)造成泡沫內(nèi)部燒心開裂、制品熟化后收縮嚴(yán)重等問題，在本體系中應(yīng)嚴(yán)格控制。不同催化體系對(duì)泡沫工藝及性能影響見表2，其中聚醚A：聚醚C：聚酯=50：35：15。本體系中還選用了反應(yīng)溫和、放熱量低、脫模性好的MC固化劑，但其用量應(yīng)嚴(yán)格控制。
2．3 阻燃劑的選擇
聚氨酯泡沫塑料密度小、比表面積大，同時(shí)含有多種可燃元素，未經(jīng)阻燃處理的聚氨酯泡沫為易燃物，遇火燃燒并產(chǎn)生大量毒煙，不符合建筑應(yīng)用的聚氨酯泡沫的標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)聚氨酯泡沫的阻燃提出了嚴(yán)格要求。目前國內(nèi)常用的添加型阻燃劑主要有DMMP、TCPP、TCEP等，TCEP成本低廉，DMMP阻燃效果最好，TCPP儲(chǔ)存穩(wěn)定性較好。在本試驗(yàn)中充分利用不同阻燃劑的協(xié)同效應(yīng)、同時(shí)又考慮到對(duì)組合聚醚的穩(wěn)定性、泡沫的形穩(wěn)性、加工性能等因素，最終選用DMMP與TCEP復(fù)合，試驗(yàn)結(jié)果表明，采用混合阻燃劑DMMP與TCEP質(zhì)量比為1：1—1．5，能使泡沫達(dá)到目前標(biāo)準(zhǔn)中的B1級(jí)。
2．4 發(fā)泡劑的選擇
本試驗(yàn)采用HCFC-141 b與水混合作為發(fā)泡劑。水作為化學(xué)發(fā)泡劑，HCFC．141b為物理發(fā)泡劑。水與多異氰酸酯反應(yīng)生成CO 氣體并放出反應(yīng)熱，對(duì)泡沫外觀、流動(dòng)指數(shù)及體系粘度有著較大的影響。不同水量對(duì)泡沫工藝性能的影響見表3。
由表3可知，隨著水量的逐漸增加，體系的流動(dòng)性能逐漸增加，泡沫的抗壓強(qiáng)度也逐漸增加。但也有明顯缺點(diǎn)：(1)體系的粘度增加影響組合聚醚的鋪展性能，可能會(huì)造成板材成品的邊角不滿；(2)反應(yīng)熱增加而導(dǎo)致泡沫出現(xiàn)燒心現(xiàn)象；(3)導(dǎo)熱系數(shù)增加，當(dāng)泡沫的密度相同時(shí)，隨著體系含水量的增加，泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)隨著水含量的增加而增大。這主要是因?yàn)樗c異氰酸酯反應(yīng)生成的CO 氣體的導(dǎo)熱系數(shù)比HCFC一141b大，并且水量增大時(shí)泡沫的泡孔結(jié)構(gòu)也有所改變；(4)泡沫的脆性增加，影響與面材的粘接。綜合考慮，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0．8％ ～1．1％之間可達(dá)到較好效果。
2．5 泡沫穩(wěn)定劑的選擇
通常認(rèn)為泡沫穩(wěn)定劑的極性越強(qiáng)，可以使制成的泡沫塑料具有較好的尺寸穩(wěn)定性，提高抗壓縮強(qiáng)度及減少泡沫的各向異性；反之，物料體系具有更好的流動(dòng)性，能夠得到泡孔更細(xì)、閉孔率更高的泡沫。所以選擇合適的泡沫穩(wěn)定劑非常關(guān)鍵。本試驗(yàn)中生產(chǎn)的板材較厚，熱量很難散失，泡沫穩(wěn)定劑的作用更為明顯。在泡沫穩(wěn)定劑的選擇過程中，也出現(xiàn)了因選擇不當(dāng)而產(chǎn)生的燒心、板材表觀密度分布不均而影響泡沫表面不平整、板材泡沫截面有黑線條痕等一系列問題。最終選用B8462與AK8803各50％ 的復(fù)配泡沫穩(wěn)定劑。
3 連續(xù)法生產(chǎn)冷庫板
在連續(xù)線上生產(chǎn)時(shí)板材厚度150 mm、密度40 kg／m 時(shí)，控制履帶長度為21 m、料溫在2O～25℃ 、烘道溫度在35～4O℃ 之間。為了便于隨時(shí)調(diào)
節(jié)制品的密度與發(fā)泡時(shí)間等參數(shù)，采用四組分物料：異氰酸酯、組合聚醚、發(fā)泡劑、阻燃劑，配比為異氰酸酯、組合聚醚、發(fā)泡劑和阻燃劑質(zhì)量比為105：100：18：8～15；通過調(diào)節(jié)鏈板速度、各組分流量比例、物料溫度等參數(shù)，最終生產(chǎn)出外觀質(zhì)量及性能良好的冷庫板材。成品冷庫板材性能測試結(jié)果見表4。
4 結(jié)束語
目前國內(nèi)聚氨酯冷庫板材需求量日益增加，同時(shí)連續(xù)生產(chǎn)線也在不斷地引進(jìn)中，能用連續(xù)設(shè)備生產(chǎn)出150 mm以上的冷庫板材，不僅可以節(jié)省大量的人力、物力，并可以使產(chǎn)品質(zhì)量提高到一個(gè)新的水平。
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