1、經化學反響并發泡后即得到泡沫塑料。在 我國，一些中小型工廠中手工發泡仍占有重要的地位。手工澆注也是機械澆注的根底。但在批量大、模具多的情況下手工澆注是不適宜的。批量生產、規模化施工， 一般采用發泡機機械化操作， 效率高。 2 一步法及預聚法目前，硬質聚氨酯泡沫塑料都是用一步法生產的，也就是各種原料進行混合后發泡成型。為了生產的方便， 目前不少廠家把聚醚多元醇或(及)其它多元醇、催化劑、泡沫穩定劑、發泡劑等原料預混在一起， 稱之為“ 白料， 使用時與粗MDI(俗稱“ 黑料 )以雙組分形式混合發泡， 仍屬于“ 一步法， 因為在混合發泡之前沒有發生化學反響。早 期 的聚氨酯硬泡采用預聚法生產。這是因

2、為當時所用的多異氰酸酯原料為TDI-80。由于TDI 粘度小， 與多元醇的粘度不匹配； TDI 在高溫下揮發性大； 且與多元醇、水等反響放熱量大， 假設用一步法生產操作困難， 故當時多用預聚法。假設 把全部TDI 和多元醇反響， 制得的端異氰酸酯基預聚體粘度很高， 使用不便。硬泡生產中所指的預聚法實際上是“ 半預聚法。即首先TDI與局部多元醇反響， 制成的預聚體中NCO 的質量分數一般為20% 25%。由于TDI大大過量， 預聚體的粘度較低。預聚體再和聚酯或聚醚多元醇、發泡劑、外表活性劑、催化劑等混合， 經過發泡反響而制得硬質泡沫塑料。預聚法優點是： 發泡緩和， 泡沫中心溫度低， 適合于模制品

3、； 缺點是： 步驟復雜、物料流動性差， 對薄壁制品及形狀復雜的制品不適用。自 從 聚合MDI 開發成功后， TDI 已根本上不再用作硬質泡沫塑料的原料， 一步法隨之 取代了預聚法。澆 注成型工藝澆 即就是將各種原料混合均勻后， 注入模具或制件的空腔內發泡成型。聚氨酯硬泡的澆注成型可采用手工發泡或機械發泡，機械發泡可采用間歇法及連續法發泡方式。機械澆注發泡的原理和手工發泡的相似，差異在于手工發泡是將各種原料依次稱入容器中，攪拌混合；而機械澆注發泡那么是由計量泵按配方比例連續將原料輸入發泡機的混合室快速混合。硬泡澆注方式適用于生產塊狀硬泡、硬泡模塑制品， 在制件的空腔內填充泡沫， 以及其它的現場澆

4、注泡沫。塊狀硬泡及模塑發泡塊 狀硬質泡沫塑料指尺寸較大的硬泡塊坯， 3 5 比擬適宜。這種情況下，泡沫上升受到浮動蓋板限制， 結構更為均勻， (體積小于0.5 m3， 厚度不大于10cm)聚氨酯硬泡生產配方及工藝目前已經成熟， 國內普遍采用。大體積塊狀硬泡發泡工藝難度較大， 國內生產廠家少。在大體積聚氨酯硬泡生產中， 不用水發泡以減少熱量的產生， 盡量采用物理發泡劑以吸收反響熱， 降低發泡原料的料溫。間隙式箱式發泡和模塑發泡，發泡過程大致是這樣的：多元醇、發泡劑、催化劑等原料精確計量后置于一容器中預混合均勻， 參加異氰酸酯后立即充分混合均勻， 具有流動性的反響物料注入模具， 經化學反響并發泡成

5、型。箱式塊狀發泡工藝的優點是投資少， 靈活性大。一個模具每小時一般可生產兩塊硬泡。缺點是原料損耗大， ()內發泡， 體 積塊狀泡沫一般需用發泡機混合與澆注物料。高、低壓發泡機均可。機械發泡， 發泡料的乳白時間遠比攪拌式混合的短。因此，生產大塊泡沫塑料，最好選用大輸出量發泡機。連 續法生產塊狀硬泡的過程與塊狀軟泡的相似， 所用發泡機， 其原理和外觀也與生產軟泡的機器相似。如Planibloc平頂發泡裝置也適用于生產塊狀硬泡。澆注成型中的考前須知澆 注發泡成型的催化劑以胺類催化劑為主， 可采用延遲性胺類催化劑延長乳白時間， 滿足對模具的填充要求， 這類催化劑可提高原料體系的流動性， 但不影響其固化

6、性。異氰酸酯指數稍大于100， 如105。澆 注發泡成型過程中， 原料溫度與環境溫度直接影響泡沫塑料制品的質量。環境溫度以 20 30 為宜， 原料溫度可控制在20 30 或稍高一些。溫度過高或過低都不易得到高質量的制品。對船舶、車輛等大型制品現場澆注成型， 難以控制環境溫度， 那么可適當控制原料溫度并調節催化劑用量。 對模具的要求是結構合理， 拆裝方便， 重量輕， 耐一定壓力， 并且內外表還要有較好的光潔度。同時還要根據模具的大小和不同的形狀， 在適宜的位置鉆多個排氣孔。制造模具的材質一般是鋁合金， 有時也用鋼模。模具溫度的上下直接影響反響熱移走的速度。模溫低，發泡倍率小， 表皮厚； 模溫高

7、那么相反。為制得高質量的泡沫塑料制品， 一般將模溫控制在40 50 范圍。料溫和模溫較低時， 化學反響進行緩慢， 泡沫固化時間長； 溫度高， 那么固化時間短。在 注入模具內發泡時， 應在脫模前將模具與制品一起放在較高溫度環境下熟化， 讓化學反響進行完全。假設過早脫模， 那么熟化不充分， 泡沫會變形。原料品種與制件形狀尺寸不同，所需的熟化時間和溫度也不同。一般模塑泡沫在模具中需固化10min 后才能脫模。由 于混合時間短， 混合效率是需重視的因素。手工澆注發泡， 攪拌器應有足夠的功率和轉速。混合得均勻， 泡沫孔細而均勻， 質量好； 混合不好， 泡孔粗而不均勻， 甚至在局部范圍內出現化學組成不符合

8、配方要求的現象， 大大影響制品質量。聚氨酯硬泡噴涂成型聚 可用于冷庫、糧庫、住宅及廠房屋頂、墻體、貯罐等領域的保溫層施工， 應用已逐漸普及。噴 涂發泡成型的優點是： 不需要模具； 無論是在水平面還是垂直面、頂面， 無論是在形狀簡單的物體外表或者還是復雜的外表， 勞動生產率高； 噴涂發泡所得的硬質聚氨酯泡沫塑料無接縫， 絕熱效果好， 兼具一定的防水功能。低壓及高壓噴涂一 般按噴涂設備壓力分為低壓噴涂和高壓噴涂，高壓噴涂發泡按提供壓力的介質種類又分為氣壓型和液壓型高壓噴涂工藝。低 壓噴涂發泡是靠柱塞泵將聚氨酯泡沫組合料“ 白料 (即組合聚醚)、“ 黑料 (即聚合 MDI)這兩種原料從原料桶內抽出并

9、輸送到噴槍槍嘴， 然后靠壓縮空氣將黑白兩種原料從噴槍嘴中吹出的同時使之混合發泡。低壓噴涂發泡的缺點是： 原材料損耗大， 污染環境； 黑白兩種原料容易互串而造成槍嘴、管道堵塞， 每次停機都要手工清洗槍嘴； 另外壓縮空氣壓力不穩定， 混合效果時好時壞， 影響發泡質量， 噴涂外表不光滑。但低壓噴涂發泡設備價格較高壓機低。低 壓噴涂發泡施工是一般先開空氣壓縮機， 調節空氣壓力和流量到所需值， 然后開動計量泵開始噴涂施工， 槍口與被噴涂面距離300 500mm， 以流量1 2 kg/min、噴槍移動速度0.5 0.8 s/m 為宜。噴涂結束時先停泵， 再停壓縮空氣， 拆噴槍， 用溶劑清洗之。高 壓噴涂發

10、泡， 物料在空間很小的混合室內高速撞擊并劇烈旋轉剪切， 混合非常充分。高速運動的物料在噴槍口形成細霧狀液滴， 均勻地噴射到物件外表。高壓型噴涂發泡設備與低壓型噴涂發泡設備相比， Glas-Craft公司、 Graco 公司、Gusmer 等公司。進口的高壓噴涂機有的帶可控加熱器， 可把黑白料加熱(最高達70 )。為了方便施工， 在主加熱器與噴槍之間配備長管。為防止兩個發泡料組分在流經長管道時冷卻降溫， 長管外面包有保溫層， 內有溫度補償加熱器， 以保證黑料、白料到達設定的溫度。選 擇適宜的噴涂發泡設備， 是控制硬質聚氨酯噴涂泡沫平整度及泡沫質量的關鍵之一。高壓噴涂發泡效果明顯優于低壓噴涂發泡。

11、噴涂發泡工藝對原料的要求 毒性小， 噴涂發泡時， 原料噴散成很細的液滴， 為減少對環境的污染和操作人員的健 康， 除發泡劑外， 其它原料中的低沸點成分應嚴加控制， 臭味大的叔胺催化劑盡量少用。特別是聚合MDI 中， 易揮發低相對分子質量的異氰酸酯含量要控制在很低范圍內。 粘度小， 有利于在極短時間內混合均勻。 催化劑活性要大， 因為噴涂發泡工藝要求反響速度較快， 泡沫應很快固化， 不流淌。一 般 選用三亞乙基二胺、二月桂酸二丁基錫等催化劑。具有催化作用的叔胺類多元醇， 如由乙二胺與環氧丙烷反響制得的俗稱“ 胺醚 的多元醇， 常常用于噴涂發泡。組合料的固化速度應調節在適當的范圍， 如乳白時間3

12、5s， 不粘時間10 20 s。這樣， 能保證反響液混合后立即在噴射面固化， 形成泡沫塑料。這一點， 對由下往上的頂部噴涂特別重要。關 于噴涂發泡的環境條件， 有幾點應注意。 1 噴涂發泡環境溫度與待噴物體的外表溫度較適宜的溫度范圍是15 35 。有的施工單位把5 8 作為最低溫度界限。溫度過低， 泡沫塑料容易從物體外表脫落， 15 25 范圍內， 溫度為5 時， 環境溫度過高， 發泡劑損耗太大。 2 異氰酸酯很容易和水反響生成含脲鍵結構。這種結構含量增高， 那么泡沫塑料較脆。待噴涂物體外表假設有露水或霜， 應予以去除， 否那么， 泡沫塑料的脆性增大， 且影響與物體外表的粘接性。 3 在室外進

13、行噴涂發泡作業， 當風速超過5 m/s 時， 因反響產生的熱量被風吹失，熱量不易積累， 阻礙泡沫塑料進一步快速發泡反響， 不易得到優質泡沫塑料。另外， 風速過大， 原料損耗也大。為防止噴涂物料細滴的飛散， 減少對環境的污染， 必要時， 可用防風帷幕。 4 待噴物體外表要無銹、無粉塵、無油污和無潮氣。必要時， 應預先進行清洗和枯燥， 到達上述要求。 5 應注意平安衛生問題， 加強勞動保護。要戴防護鏡， 防止在施工時吸入有害化學原料。噴 涂 泡 沫塑料是一層層堆積起來的，一次噴涂的厚度要適宜。一次噴涂厚度一般為10 30mm， 最好為15 20mm。具體厚度取決于泡沫塑料原料體系、溫度、被噴基材的

14、熱導率等因素。一次噴涂厚度太薄， 反響放熱難以發散，容易產生燒芯變形等現象。噴涂發泡施工考前須知環 境溫度和待噴涂外表的溫度應在10 以上。溫度過低， 泡沫塑料與物體外表的粘接性差， 易脫離， 15 35 之間。溫度太高， 那么發泡劑損耗大。一 次噴涂的厚度要適宜， 單層噴涂的厚度約15 mm 為宜。厚度太薄， 噴涂物體外表不能有油、灰塵等。假設外表有露水或霜， 應予以除去， 否那么將影響泡沫與物體外表的粘接性， 影響泡沫性能。在 室外噴涂時， 當風速超過5m/s 時， 物料和熱量損失大， 不易得到滿意的泡沫層， 并且污染環境。必要時可使用防風帷幕。聚 氨酯保溫層噴涂施工結束后必須嚴格保護，

15、以免破壞隔熱效果或造成其它問題。隔汽層及聚氨酯硬泡外表均需采取保護性措施。地坪噴涂完畢后必須作好防水層及其上面的水泥砂漿保護層。墻面泡沫噴涂完畢后也必須采取其面層保護措施， 以防碰壞。國 內貿易工程設計研究院是我國開展冷庫噴涂施工的單位之一，該院對噴涂硬泡的施工提出了一個規程， 其中對噴涂硬泡提出六項主要技術指標如下： (1) 37 kg/m3， 地面 45 kg/m3； (2) 壓縮強度(形變10 時的壓縮應力) 用 于 墻面、頂面為 147kPa， 一般地坪 245 kPa， 行走叉車的地坪 294 kPa； (3) 導熱系數墻 、頂泡沫 0.022W/(m K)， 地坪 0.024W/(

16、m K)； (4) 尺寸穩定性不 大于2 ； (5) 吸水率按 照GB8810 規定 4 ； (6) 阻燃性能按 照GB2406 80 規定(樣塊尺寸150mm 12.5mm 12.5mm)， 氧指數 26， 按照GB8333 87 規定離火自熄時間必須到達“ 0 級標準。 5.1.4 塊 狀聚氨酯硬泡生產及加工技術 5.1.4.1 塊 狀聚氨酯硬泡的生產塊 狀硬質泡沫塑料是指尺寸較大的泡沫塊， 截面積大多接近矩形， 用于切割制作一定形狀的制品。所以， 質塊狀泡沫的制造必須符合以下要求：泡 沫塊體尺寸要大； 泡沫斷面應為正方形或矩形， 以盡量減少切割損失量； 模具的數量要少， 這就要求熟化時間

17、要短； 歇 法生產塊狀硬泡過程大致是這樣的： 多元醇、發泡劑、催化劑等原料精確計量后置于一容器中預混和均勻， 最后參加異氰酸酯立即充分混合。反響物料在到達乳白時間前注入模具， 經化學反響并發泡后得到硬質泡沫塑料。在實驗室， 少量的低活性混合物可以用簡單的可分散攪拌器手工混合。但當物料多于500g 時， 最好用機械攪拌器混合。從設備供給商那里可以得到許多設計合理的螺旋或渦輪式攪拌器。它的選擇取決于發泡反響混合物的多少和粘度。在 間歇法生產塊狀泡沫中一般使用攪拌式混合。物料必須攪拌均勻才能注入模具， 模具頂上常裝有浮動蓋板。浮動蓋板的重量要適宜， 剛好能限制泡沫向上頂起就足夠了。該工藝僅須人工投資

18、，特別適用在配方經常改動或原料粘度比擬大或原料體系需要參加填料的情況下的批量生產操作， 原料中允許參加一定量的固體粉料或糊狀物。這種簡單塊料工藝能提供每小時每模大約兩塊泡沫。而每塊泡沫必須在泡沫上升終了以后至少需留在模具中10 15min， 以防止泡沫的強度缺乏而損壞。并且假設過早脫模， 泡沫會變形。通常還要保證3 5 過填充量。與自由發泡相比， 這通常足以得到平頂的塊料和更加均一的、各向異性不明顯的泡沫。該法優點是投資少， 靈活性大。缺點是原料損耗大， 留在混合容器內的原料無法回收； 勞動生產率低， 勞動力費用高； 手工操作化學原料， 有一定潛在不平安因素。圖5-1 表示其生產過程。 (1)

19、帶鉸鏈的模具， 內涂蠟脫模劑或襯以聚乙烯薄膜； (2)澆入泡沫原料； (3)泡沫正在浮動蓋板下上升； (4)泡沫充滿模具， 浮動蓋板在上， 泡沫呈矩形圖 5-1 間 歇法浮動蓋板式塊狀硬泡制法要 克服上述缺點得用發泡機混合與澆注物料。高、低壓發泡機均可。反響物料要充分混合， 同樣在到達乳白時間前澆入模具中。經過大約十分鐘 根據反響裝置而定 固化后翻開模具， 取出泡沫塊。通常， 塊狀泡沫熟化一周后再進行切割。機械發泡， 反響物料乳白時間遠比批量攪拌式混合為短。因此， 生產大塊泡沫塑料， 假設采用高反響性原料體系， 應選用大 輸出量發泡機。例如， 30kg/m3 硬質泡沫塑料， 模具尺寸為2m 1

20、m 1m，需約66 kg 泡沫原料。假設這些原料要在20s 內注入模具， 發泡機澆注量必須到達200kg/min。由此可見， 要求的輸出量是很可觀的。較 小 輸出量的發泡機同樣能生產塊狀泡沫塑料， 如圖5-2 所示， 可用一移動分配管將反響液注入模具。1m 0.5m， 長達數米的泡沫塑料， 機器輸出量約50 kg/min 30 200 kg/m3范圍可調節。 1 發泡機； 2 多元醇貯罐； 3 異氰酸酯貯罐； 4 計量泵； 5 混合頭圖 5-2 塊 狀 硬 質泡沫塑料生產工藝連 續 所用發泡機， 其原理和外觀也與生產軟泡的機器相似。原料經計量、混合均勻后連續注入由紙或聚乙烯膜圍成的料槽內發泡。

21、料槽安放在運輸帶上并不斷向前移動。大局部連續生產硬泡塊料設備的運輸系統， 側壁在垂直方向上可向上移動。側壁運輸帶與水平方向移動的運輸帶同步協調地驅動。有的設備側壁是固定的， 但其面層緊緊按在垂直輥輪上， 以減少泡沫上升的阻力。頂端受頂部運輸帶限制， 泡沫只能上升到設備調節的高度， 以形成平頂泡沫。一種改良型被稱作planibloc平頂發泡裝置 如圖5-3 也適用于塊狀硬泡。要 生 產高質量塊狀硬泡，原料體系乳白時間宜短，上升時間應可調節，不粘時間也宜短。乳白時間與不粘時間短的原料體系， 有利點在于： 生產的硬泡， 泡孔細而均勻， 性能較好；發泡設備的運輸帶長度短； 固化快的泡沫塑料， 可較早地

22、切割成一定長度。 1 混合頭； 2 頂部紙； 3 壓板； 4 泡沫； 5 運輸帶圖 5-3 planibloc 塊狀泡沫塑料生產裝置塊狀聚氨酯硬泡的加工技術 1 切割法通 過鋸或削 從塊狀泡沫上切取所需尺碼的泡沫塊， 然后包覆所需的外表層， 如木板、塑料板、粒子板、玻璃纖維增強塑料板。以聚氨酯、不飽和聚酯、環氧樹酯、聚醋酸乙烯酯、氯丁橡膠等為基的粘合劑為宜， 根據所用粘合劑的類型， 固化時需適當加壓或加熱。在確認所選用溶劑不會損害泡沫體和層壓材料之后， 可以使用含溶劑的粘合劑。由玻璃纖維增強塑料組成的外表層， 如人工貼合、噴涂和真空成型法， 在此都適用。但務必注意用快速固化來限制苯乙烯對泡沫的

23、影響。該 法的優點是： 泡沫的生產很簡單； 層壓材料的設計及其幾何形狀易于改變， 可以經濟地制作較小的零件。該法的缺點是： 切割塊料時有廢料； 由于要粘合， 增加了附加工序。 2 泡沫填充法將 反響混合物倒入要填充的空腔里， 在其反響要固化時， 泡沫體便粘到外表層上。在有些應用中， 必須采用特殊的施工步驟， 才能確保泡沫對外表層的良好粘著， 金屬片材必須涂敷能增加粘著強度和抗腐蝕的底層材料。如果面對泡沫的那一側有玻璃纖維露出外表， 那么人工壓制的玻璃纖維增強塑料就可得到特別好的粘著性能。機械生產的玻璃纖維增強塑料那么必須打毛或涂粘合劑。粒子板、石膏板和石棉水泥板， 只要枯燥外表無塵， 就能和泡沫粘牢。有 分層澆注料法和注射法。用 分 層澆注料發泡法時， 將反響混合物澆注到立式模具開口端的各個外表層之間。混合物的用量必須稱量， 以使每層的厚度不超過20 25cm。如果每層的厚度大于這個數值， 那么泡沫的強度和尺寸穩定性就會受到不利