聚氨脂發泡工藝對溶液罐保溫效果的影響

吳正平

（江西銅業集團公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

聚氨脂發泡工藝對溶液罐保溫效果的影響

吳正平

（江西銅業集團公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

本文就德興銅礦運輸部汽車修理廠日常維修過程中摸索出的利用手工對聚氨酯進行發泡的手工發泡法進行了較詳細的闡述，并就手工發泡法對聚氨脂發泡工藝過程中幾個主要參數的變化與溶液罐保溫效果的關系進行了認真的探討。方法成功應用于該礦混裝炸藥車水相溶液罐在汽修廠進行大、中修理后，重新鋪設保溫材料的汽修工藝中。

聚氨脂發泡；工藝參數； 溶液罐；保溫效果

1 引言

德興銅礦采礦采用乳化炸藥進行爆破，乳化炸藥由混裝炸藥車水相、油相材料現場配制，然而，采礦爆破裝藥作業因現場作業環境差、道路顛簸等因素，炸藥車的水相溶液罐常常會造成破損裂縫、甚至泄漏，需要將原保溫層除去后實施修補，并經過磁力探傷檢查和帶壓試驗后，方可鋪設新的保溫層。然而，重新鋪設保溫層，就要求我們必須熟練掌握聚氨脂發泡技術、準確把握發泡工藝各相關參數，以提高混裝炸藥車水相溶液罐維修質量，確保礦山混裝炸藥車的安全運行及乳化炸藥生產質量的提高。

2 水相溶液罐簡介

混裝炸藥車制藥制藥系統由氧化劑料箱、調密液料箱、電磁閥、流量計、乳化器、溶液泵、MONO泵、燃油泵、油相罐、水相溶液罐等組成。其中，水相溶液罐是炸藥車的關鍵料箱，它的作用是盛裝地面站水相半成品硝酸銨溶液，由車載到各施爆點，以備現場混制炸藥及灌裝［1］。

3 提出問題

3.1 保溫對象

目前，德興銅礦的炸藥車溶液罐有兩種規格，分別為10噸級和15噸級，外形呈長方體形狀，相對于其它發泡模具而言，保溫對象的確是一個龐然大物，發泡工藝要求高，施工難度大。

3.2 水相溶液罐的適應環境及技術要求

硝酸銨的溶解度與水溶液的溫度成正比。硝酸銨在地面站熔化罐中的熔化過程，也是一個放熱過程，從安全角度考慮，水相制備系統中，無論是地面站熔化罐，還是炸藥車水相溶液罐，都一定要采取完善的保溫措施，尤其是水相溶液罐，其保溫不得有死角，特別是罐體底部的保溫效果一定要好。罐體保溫效果不好，容易使硝酸銨溶液析晶，造成底部水相輸送管道堵塞，不利于乳化炸藥的正常生產，甚至損壞溶液泵、乳化器［2］。因此，在重新選取及鋪設溶液罐保溫材料時，應盡可能考慮如下技術要求：

（1）對聚氨脂發泡料體系，要求具有優異的流動性、粘接性和脫模性。

（2）對所生成的泡沫具有良好的保溫性、強度、低溫尺寸穩定性。

4 聚氨脂發泡工藝

4.1 目前，國內常用聚氨脂發泡工藝分為如下四種［3］

（1）預聚體法。

預聚體法發泡工藝是將聚醚多元醇（白料）和二異氰酸酯（黑料）先制成預聚體，然后在預聚體中加入水、催化劑、表面活性劑、其他添加劑等在高速攪拌下混合進行發泡，固化后在一定溫度下熟化即可。

（2）半預聚體法。

半預聚體法的發泡工藝是將部分聚醚多元醇（白料）和二異氰酸酯（黑料）先制成預聚體，然后將另一部分的聚醚或聚酯多元醇和二異氰酸酯、水、催化劑、表面活性劑、其他添加劑等加入，在高速攪拌下混合進行發泡。

（3）一步發泡工藝。

將聚醚或聚酯多元醇（白料）和多異氰酸酯（黑料）、水、催化劑、表面活性劑、發泡劑、其他添加劑等原料一步加入，在高速攪拌下混合后進行發泡。一步發泡工藝是目前普遍采用的工藝［4］。

（4）手工發泡法，相比上述三種發泡工藝來講，手工發泡法是最簡便的發泡工藝，將所有原料準確稱量后，置于一個容器中，然后立即將這些原料混合均勻，注入模具或需要充填泡沫塑料的空間中即可。由于汽車修理廠主要作業項目是以修理各類汽車為主，而修理炸藥車溶液罐以及給溶液罐鋪設保溫層只是附帶的臨時性修理項目，一年之內，累計次數不多，形不成一定的規模，因此，比較適用于手工發泡法。

4.2 手工發泡法工藝流程

（1）發泡準備階段。

準備各種容器、量具、衡具、攪拌用工具、加注漏斗等；→根據溶液罐澆注空間，準備好足夠的聚醚多元醇（白料）、二異氰酸脂（黑料）及各類添加劑、催化劑、活性劑；→清洗溶液罐外表面積保溫層結合面，除去污垢。

（2）發泡階段。

先將白料組份稱量好放入攪拌容器中→再將黑料組份（按白料∶黑料＝1∶1.05的比例）稱量好放入另一個容器中→用一根適當的木棍放入裝有白料的容器中慢慢攪拌白料→一邊攪拌一邊將黑料勻速慢慢倒入裝有白料的容器中，直至倒完為止→以每分鐘約60圈的速度順時針方向攪拌五分鐘→以同樣的速度逆時針方向攪拌五分鐘→此后不斷以相同的速度與相反的方向交替攪拌，直至容器內的混合料均勻發白為止。

（3）泡沫材料加注及固化階段。

將溶液罐表面加熱至43℃左右（冬季）并在有條件的情況下盡可能保持恒溫狀態→將已攪拌均勻的聚氨脂保溫材料慢慢地倒入溶液罐保溫槽的空間內→持續時間一般不超過10min且不應間斷加注。

4.3 手工發泡法工藝基本反應特性

料溫：20℃；

乳白時間：10～18s；

抽絲時間：60～90s；

不粘時間：75～110s；

固化時間：≤7min；

自由泡密度：22～25kg/m3。

4.4 箱體泡沫基本物理性能

箱體泡沫密度：30～38kg/m3；

壓縮強度：≥160kPa（垂直方向）；

導熱系數：≤0.022W/mk；

尺寸穩定性（-30℃，48h）：≤1%。

5 聚氨脂發泡工藝參數對溶液罐保溫效果的影響

聚氨酯發泡工藝涉及化學、機械、流體、電氣控制等學科,其工藝復雜,參數繁多。在實際發泡過程中，操作人員很難把握，,一般都是根據操作人員的經驗控制,經常導致發泡過程不穩定、,產品報廢甚至返工現象。為此,我們根據歷年來溶液罐發泡工藝的成敗案例，通過總結、對比、分析，我們認為，聚氨脂發泡工藝中，部分主要參數與溶液罐保溫效果存在下列關系和規律：

5.1 環境溫度對溶液罐保溫效果的影響

在發泡成型過程中，原料溫度與環境溫度的高低及恒定與否直接影響溶液罐的保溫效果。一般來講，環境溫度以20～30℃為宜，原料溫度可控制在20～30℃范圍或稍高一些。溫度較低時，發泡反應進行緩慢，泡沫硬化時間長。溫度高，則發泡反應進行快，泡沫硬化時間短。溫度過高或過低，都不易得到高質量的保溫效果［5］。

5.2 溶液罐罐體的預熱溫度對保溫效果的影響

聚氨酯硬泡發泡原理是：反應熱使發泡劑汽化，發泡體系體積膨脹。黑料與白料的反應是一個放熱反應，放出的熱量使發泡濟汽化而形成泡沫。罐體溫度的高低直接影響反應熱移走的速度。罐體溫度低，反應熱移走快，發泡倍數小，泡沫制品密度大，表皮厚。罐體溫度一般控制在40～45℃為宜。在實際生產過程中，應根據需要選擇合適的溫度，并盡量予以恒定。為了保證聚氨酯發泡反應的充分進行，發泡前應將罐體作預熱處理［6］。

5.3 黑料和白料的攪拌質量對溶液罐保溫效果的影響

使用手工發泡工藝法制作的保溫材料，對發泡過程的攪拌質量要求很高，也可以說是發泡成敗的關鍵。黑料和白料的攪拌質量高，混合料則均勻接觸，生成泡沫的泡孔就細膩、均勻、保溫效果好；否則，保溫效果就較差。為了確?；旌闲Ч?，聚氨酯手工發泡時應盡可能使用攪拌機進行攪拌。

6 結束語

水相溶液罐的保溫效果直接影響水相溶液性能及炸藥車計量，進而影響到該礦乳化炸藥的生產質量，如何進一步優化聚氨脂發泡工藝參數、保證發泡質量，需要我們在今后的實際工作中，不斷地總結完善。

［1］蔣文斌, 鄒柏華. BCHR-15型混裝炸藥車的研制與應用[J]. 金能科技, 2009(4).

［2］王國利, 李子強, 劉濤, 等. 露天礦用混裝乳化炸藥車技術[J]. 有色金屬(礦山部分), 2001(6):45-47.

［3］王松. 聚氨酯泡沫孔結構控制研究[D]. 長沙:國防科技大學研究生院, 2002.

［4］方禹聲, 朱呂民. 聚氨酯泡沫原料[M]. 北京: 化學工業出版社, 1995.

［5］丁旭. 通過DOE對聚氨酯發泡工藝性能分析與參數優化[J]. 化學工程與裝備, 2009(5):5-7.

［6］劉運學, 牛晚楊, 范兆榮, 等. 新型聚氨酯保溫材料的研制[J]. 新型建筑材料, 2010(8):58-60.

The Effect of Polyurethane Foaming Process on the Solution Tank Heat Preservation

WU Zheng-ping
（Jiangxi Copper Corporation Dexing Copper Mine, Dexing, Jiangxi 334224, China）

This paper expounds the hand-foamed polyurethane foaming which was worked out by the auto repair shop of transportation department at Dexing Copper Mine during routine maintenance. The relationship between the main parameters change in polyurethane foaming process caused by hand-foaming and the heat preservation effect of solution tank hand-foaming has been seriously discussed. This method was successfully applied to the heat insulating material re-laying of auto repair process after the major maintenance and medium maintenance of the aqueous solution tank of the mixed explosive car at mine auto repair shop.

polyurethane foaming；process parameter；solution tank；heat preservation effect

U469.6

A

1009-3842（2015）01-0048-03

2014-11-10

吳正平（1965-），男，江西樂平人，主要從事設備管理工作。E-mail: jxdxtkwzp@163.com