聚氨酯泡沫

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聚氨酯泡沫胶是一种将聚氨酯预聚物﹑发泡剂﹑催化剂等组分装填于耐压气雾罐中的特殊聚氨酯产品。当物料从气雾罐中喷出时,沫状的聚氨酯物料会迅速膨胀并与空气或接触到的基体中的水分发生固化反应形成泡沫。固化后的泡沫具有填缝﹑粘结﹑密封﹑隔热﹑吸音等多种效果,是一种环保节能﹑使用方便的建筑材料。但也是一种极易燃烧的物质。

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聚氨酯泡沫 - 性能说明

聚氨酯硬质泡沫是以异氰酸酯和聚醚为主要原料,在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下,通过专用设备混合,经高压喷涂现场发泡而成的高分子聚合物。 聚氨酯硬泡体是一种具有保温与防水功能的新型合成材料,其导热系数低,仅0.022~0.024W/(m?Κ),相当于挤塑板的一半,是目前所有保温材料中导热系数最低的。目前聚氨酯泡沫塑料主要应用在建筑物外墙保温,屋面防水保温一体化、冷库保温隔热、管道保温材料、建筑板材、冷藏车及冷库隔热材等。南京长三角防水保温材料有限公司最新研发的硬泡聚氨酯现场喷涂B1、B2级产品,可用于阻燃需求的各工程项目,冷库及管道保温。

聚氨酯泡沫胶聚氨酯泡沫胶

聚氨酯泡沫 - 使用方法

第一步:使用前上下摇晃15-30次;
第二步:施工前将填充部位清洁并用水喷湿;
第三步:将料罐倒置并旋转固定于喷枪/胶管连接口,逆时针旋转打开喷枪流量阀调节量;
第四步:喷射由下向上,喷射量至所需填充体积的80%即可(管式的填充体积为2/3);
第五步:十分钟后开始表干,一个小时固化后进一步加工;
第六步:已固化的泡沫可用锋利的小刀去除多余部分,然后在表面用水泥砂浆,涂料或硅胶进行处理。

聚氨酯泡沫 - 典型应用

门窗安装:门窗与墙体之间的填缝密封、固定粘结。

广告模型:模型、沙盘的制作,展板修补。   

隔音消声:语音室、播音室等装修时的缝隙填补,可以起到隔音消声作用。  

园艺造景:插花、园艺造景,轻便美观。 

日常维修:空洞、缝隙、墙砖、地砖、地板的修补。  

防水堵漏:自来水管道、下水道等漏洞的修补,堵漏。

包装运输:可方便地将贵重易碎商品包裹,省时快捷,抗震耐压。

聚氨酯泡沫 - 状态分类

(1)、硬质泡沫塑料即在室温下,构成泡沫塑料的聚合物属结晶态或无定形态,它们的玻璃化温度高于常温,因此,在常温下泡沫塑料的质地较硬。

(2)、软质泡沫塑料即构成泡沫塑料的聚合物的熔点小于常温或无定形聚合物的玻璃化温度低于常温,材料在常温下质地柔软。 

 (3)、 半硬质(或半软质)泡沫塑料是介于以上两类之间的泡沫体。  此外,对聚氨酯泡沫体的分类还有很多,如按照加工方式分类,大致可分为二步法(或称预聚体法)、半预聚体法、一步法和喷涂法。按泡沫密度方式可分为高、中、低和超低密度泡沫体以及密度悬殊很大的自结皮泡沫体或称为整皮泡沫体。后者是一特殊 的泡沫形式,它不像前几种泡沫体具有一致的密度,只是在泡沫体内部生成较正常的泡沫体,而在表面部分不产生气泡或很少产生气泡,在泡沫体外表面形成密度较内部泡沫高得多的致密的表皮层,从表皮到芯部中心存在一个密度下降梯度十分明显的变化。在聚氨酯软质泡沫体中,它是适应汽车方向盘和扶手以及自行车、摩托车鞍座的应用而发展起来的一种半硬质模塑泡沫制品。 

随着聚氨酯软质泡沫塑料的原材料、加工工艺技术的进步和制品的商业专业化的需要,出现了按产品功能为主的分类,如,普通柔软泡沫、抗静电软泡、亲油性软泡、亲水性软泡、吸能性软泡等,这些都是随市场细化、专业化需要发展起来的泡沫新品种,发展较快,分类也十分繁杂。目前对聚氨酯软质泡沫体的分类仍以加工方式,即预聚体法、半预聚体法和一步法的传统分类为宜。软泡、高回弹软泡、热模塑软泡、冷模塑软泡、超柔软泡沫、抗静电软泡、亲油性软泡、亲水性软泡、吸能性软泡等,这些都是随市场细化、专业化需要发展起来的泡沫新品种,发展较快,分类也十分繁杂。对聚氨酯软质泡沫体以加工方式分类,即预聚体法、半预聚体法和一步法的分类,这也是一种观点。

聚氨酯泡沫 - 使用技巧

喷射时注意行进速度,通常喷射量至所需填充体积的2/3即可。填充垂直缝隙时应由下往上;填充诸如天花板上的缝隙时,由于重力的作用,未固化的泡沫可能会下坠,建议在刚填充后进行适当支撑,待泡沫固化并与缝壁粘结后再撤离支撑。10分钟左右,泡沫脱粘,60分钟后可进行切割。用小刀切去多余部分泡沫,然后在表面用水泥沙浆,涂料或硅胶涂敷。

聚氨酯泡沫 - 注意事项

1、存放注意事项:聚氨酯发泡胶罐的正常使用温度为+5~+40℃,最佳使用温度+18~+25℃。低温情况下,建议将本品在+25~+30℃环境中恒温放置30分钟再使用,以保证其最佳性能。固化后的泡沫耐温范围为-35℃~+80℃。

2、使用注意事项:

A、聚氨酯发泡胶属湿固化泡沫,使用时应喷在潮湿的表面,湿度越大,固化越快。未固化的泡沫可用清洗剂清理,而固化后的泡沫应用机械的方法(沙磨或切割)除去。固化后的泡沫受紫外光照射后会泛黄,建议在固化后的泡沫表面用其他材料涂装(水泥砂浆,涂料等)。喷枪使用完后,请立即用专用清洗剂清洗.

B、替换料罐时,先把新罐摇匀(至少摇晃20次),卸下空罐,迅速把新的料罐换上,防止喷枪连接口固化。

C、喷枪的流量控制阀和扳机可控制泡沫流量的大小。喷射停止时即按顺时针方向关闭流量阀。 

聚氨酯泡沫 - 市场前景

自2000聚氨酯发泡胶在国内推广应用以来,其市场需求量迅速扩大,2009全国建筑市场的年用量已超过八千万罐,随着建筑质量要求的提高和节能降耗型建筑物的推广,聚氨酯发泡剂的用量今后还将稳步增长。   

目前,国内已完全掌握了聚氨酯发泡胶的配方和生产技术,普遍采用不破坏臭氧层的无氟发泡剂,并研发出了前发泡的聚氨酯发泡胶。除了部分厂家尚使用进口阀门配件外,其它配套原材料均已国产化。上海烁得建筑材料有限公司从2000年开始聚氨酯发泡胶的自主研发,通过多年不懈的努力,研发出了前发泡的梦幻型聚氨酯泡沫填缝剂领先于同行业其它厂家,同时开始在竞争最激烈、质量要求很高的上海、北京、广州等高端市场与客户见面。多年的使用结果表明,前发泡聚氨酯发泡胶有前发泡、收缩小、高膨胀、弹性好等优良特点,在上海世博日本馆、新西兰馆、北京奥运村、广州亚运村等工程的使用中取得了良好的效果。但由于聚氨酯泡沫都是易燃物,一旦燃烧就会产生含有剧毒氰化氢的气体,人如果吸入一口就会中毒死亡。  

聚氨酯泡沫 - 安全事故

2008年深圳市龙岗区舞王俱乐部“9·20”火灾中,由于大量使用聚氨酯材料装修,表演人员使用道具枪燃顶棚聚氨酯材料,现场监控录像显示,火灾发生后仅46秒,有毒浓烟就笼罩了整个大厅,造成44人死亡。

2010年上海“11·15”火灾中,消防官兵接警后一分钟内立即出动,第一时间赶到现场,却发现整幢高楼早已被浓烟包围,火沿着楼层直往上蹿,而且当时风很大,加速了火势蔓延,瞬间就形成一个大面积、立体式的火场。

现在查明,火灾起因是无证电焊工违章操作引起的,而且这幢楼是在已有156户人家入住的情况下进行外立面的装修施工,相当于边营业边施工,这是安全生产的大忌,楼内人员密集,可燃物多,疏散难度大。正是这么多致灾因素叠加到一起,才酿成了一场近年来罕见的大火,才会导致这么惨重的人员伤亡。

上海“11·15”特别重大火灾事故发生后第一时间赶赴现场指挥灭火救援和事故调查工作的公安部消防局副局长朱力平少将接受了新华社记者的独家专访。

上海“11·15”火灾造成了惨重的人员伤亡,对起火的大楼进行了仔细勘察,发现大楼存在多种致灾因素:一是楼房四周搭得满满的全是脚手架,将整幢楼完全包围;二是外面还包裹着尼龙织网;三是脚手架上都是毛竹片做的踏板;四是楼房外立面上有大量的聚氨酯泡沫保温材料。

聚氨酯泡沫等易燃装修材料已经成为当前火灾亡人的罪魁祸首。有关部门应尽快出台规定,建筑工地脚手架必须用难燃和不燃材料搭建,杜绝聚氨酯泡沫用于外墙保温和室内装修,必须用难燃的物质代替。

聚氨酯泡沫 - 聚氨酯泡沫塑料废旧物的产生及回收情况

1,聚氨酯泡沫塑料废旧物的产生及回收情况

软质泡沫的回收利用技术可分为两大类,一是物理法,二是化学法。物理法回收技术是采用粘结加压成型、作填料、挤出成型等办法,对泡沫塑料进行回收再利用的一种方法,该方法简单易行,也比较成熟,但回收来的泡沫适合作低档产品,而且老化淘汰的更快。化学法回收技术工艺相对复杂,工业化成熟较晚,直到现在新的降解方法仍不断出现,但最终回收物制得的泡沫性能较好。下文针对软质聚氨酯泡沫塑料的这两种回收方法进行讨论

2;物理回收法

2.1;粘结加压成型

这种方法是通过粉粹机把聚氨酯软质泡沫粉粹成3—10毫米的碎料,放入带有搅拌器的容器里,喷洒反应型、单组份湿固化型多苯基多亚甲基多异氰酸酯类粘合剂,粘合剂用量约为废旧料质量的5%-10%,混合均匀后,将喷上胶液的泡沫放入模具中模塑,按适当的压缩比,室温固化12小时,或150℃下保持40分钟,即得成品。得到的回收泡沫可用作包装、汽车衬里、地毯被衬、支撑物等低档部件。  

粘结加压成型回收聚氨酯泡沫,是所有回收方法中最简单也是最成熟的一种方法,它工艺简单、投资少,适合中小企业应用。据报道,仅美国每年就有20万吨以上的软质泡沫废料粉碎后粘结成再生泡沫。欧洲也多由块状软质泡沫塑料生产中的边角料及旧汽车、沙发、床、座椅的软垫泡沫生产再粘结泡沫制品。ICI聚氨酯公司用废旧汽车坐垫生产地毯被衬。1997年日本丰田汽车公司用回收的旧汽车椅垫泡沫再粉碎粘结后用作隔音材料。

这种粘接加压成型回收来的再生品拉伸强度、抗撕裂性、断裂伸长率下降较大,而硬度有所增加,此外由于得到的回收品表面光洁度较差,因此只适用于拉伸性能和表面性能要求不高的领域。

2.2;作填料

软质聚氨酯废旧泡沫经过筛选、清洗彻底清除可能含有的金属杂质后,将其粉碎成粒径为3mm左右的粒子,再在低温下或采用两辊研磨室温粉碎机将粒子再粉碎成180-300?滋m的粉末,然后再把粉末作为填料加入到新的软质泡沫组合料中去。这样不但回收了废旧的泡沫塑料,而且还降低了新制品的成本,在经济和技术上都具有可行性,很适合软泡生产厂在厂内的废料自我消化

对加入填料的多元醇,首先需要考虑的问题是其流动性,粘度增加主要与回收物添加的比例以及微细研磨的粒子的特性、粒径有关。然后还要考虑它对制品性能的影响。

研究表明,当回收物加入量不超过10%时,制得的软泡的物性与常规的泡沫相比差别很小,与回收物粒径的关系也不大。但随回收物加入量以及粒径的增加会使多元醇的粘度急剧增加,可能导致发泡机混合头混合困难、混合压力过高、组合料注射入模具时不流畅等问题,为此采用这种方法回收聚氨酯废旧泡必须对发泡设备进行改进。

2.3挤出成型

挤出成型是利用热力学作用把软质聚氨酯泡沫内的分子链变成中等长度链,将泡沫材料转变成软塑性材料。这种材料适合做强度高,硬度高,但对拉伸、断裂伸长率要求不高的塑料品,具体做法就是将泡沫粉碎成粉末,掺混到热塑性聚氨酯中,在挤出成型机中造粒,采用注射成型方法制造鞋底等制品,德国Bayer公司曾做过这方面的研究。这种方法适合回收的废旧品很有限,不适合大规模的回收。

3化学回收法

聚氨酯是由含异氰酸酯基-NCO的化合物如TDI、MDI等与含活泼氢的化合物如ROH、RNH2,通过聚合反应得到的,聚合物中含有氨基甲酸酯键、脲键等,这个聚合反应的两个重要反应式如下

OCN-R-NCO+HO~~OH ~~OOCNH-R-NHCOO~~(氨基甲酸酯基)2~~NCO+H2O~~NHCONH~~(脲基)+CO2

化学回收就是在一定条件下采用醇解、水解、碱解、热解的方法把软质聚氨酯泡沫中的氨基甲酸酯基和脲基断裂,分解成多元醇及芳香族胺、二氧化碳等,然后通过蒸馏等设备,将分解物进行分离,达到回收的目的。

3.1醇解法

在对软质聚氨酯废料化学回收的研究中,以醇解法最为活跃,并取得了较好的经济效益和环保效益,是当前重点推广的回收方法。已被研究的醇解方法很多,其中又多以小分子的烷基二元醇为主要的醇解剂,在一定比例的醇解剂及助醇解剂如醇胺、叔胺、有机金属化合物的作用下,反应温度控制在150-250℃进行醇解反应1—5个小时,即可得再生多元醇及芳香族胺的混合物。反应分解历程主要有以下两类:

3.1.1氨基甲酸酯基团的酯交换反应

普通的聚氨酯材料中主要含有的是氨基甲酸酯特性基团,它在一定条件下遇醇易发生酯交换反应,从而键断裂生成聚醚醇。反应式如下:
R1~~NHCOOR2+HO~~OH■
R1—NHCOO~~OH+R2OH

3.1.2脲键基团的分解

在制备软质聚氨酯泡沫体时,原料中多少都会含有水或特意加入水作为发泡沫剂,水和异氰酸酯反应,在泡沫体中产生脲键基团,脲键基团也能被醇分解,从而产生含有羟基的氨基甲酸酯和相应的胺。反应式如下:
~~NHCONH~~+HO~~OH■
~~NHCOO~~OH+NH2~~<br><br>  

从上面两种分解历程看,醇分解剂与助醇解剂的种类和配比的选择是很重要的,它不仅决定了反应温度、时间等工艺条件,同时也决定了醇解产物的性质。使用不同分子量的二元醇作醇解剂;生产的多元醇的分子量也不同,一般来说,高分子的醇解剂生成的多元醇分子量也相应较高,根据对再生多元醇的需要可以选择使用的醇解剂有乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇等。

对于助醇解剂可以选择醇胺、叔胺、碱金属或碱土金属的醋酸盐、钛酸酯等,助醇剂和醇解剂的有效配伍可以降低反应速度和温度、缩短反应时间、提高醇解反应能力、减少醇解剂的用量、便于回收物的分离和回收聚醚的精制。在有些工艺分类中,根据醇解剂和助醇解剂的配合又将醇解法分为二醇法、醇胺法、醇涂法(又叫醇碱金属氢氧化物法)、醇磷酸酯法。这几种工艺方法原理相同,功效略有差异,各工艺特点见表格1。

醇解工艺条件的分类及各工艺特点工艺条件二醇法醇胺法醇涂法醇磷法醇解剂C2~C6的二元醇C2~C6的二元醇
(90%—100%)OH当量为30~1000的

聚合二醇与胺化合物并用分子量为400~3000的

聚丙二醇醚 助醇解剂叔胺C4~C8二烷醇胺

(0~10%) 碱金属氢氧化物卤代磷酸酯分解泡沫倍数0.3~1.00.3~1.030~500.3~1.0分解温度/℃150~200175~25060~160170~250分解时间/h4~83~151~53~5

回收物成分多胺、多元醇多元醇多胺、多元醇多元醇、磷酸胺再利用方法与工业掺合使用掺和20%~40%工业聚醚混合使用直接利用发泡直接利用发泡

几种醇解法工艺都比较简单,设备投资较少,易于操作,相比较而言,醇解法有较大优势,回收产品可直接利用。国外已有多家公司投入工业化回收生产。如日本Soflan公司、荷兰Terneuzen公司、英国ICI公司和DuVergier公司合资在伦敦建立的回收能力达3000~5000t/a高质量多元醇的工厂。

3.2水解

水解法就是在碱金属氢氧化物的催化下,在250-340℃温度下,向废旧软泡中通入压力为50—150Kpa的水蒸气,废旧软泡可分解成胺、多元醇、CO2。降解反应式如下:

Rl~~NHCOOR2+H2O
R1-NH2+R2OH+CO2

所分解生成的胺和CO2随水蒸气带出,经冷凝后可回收胺类化合物,而醇类化合物则从裂解器的下部收集。水解温度是回收物产率和质量的保证,有报道称最佳温度为288℃。

由于该方法通入的是高压水蒸气,所以有时也叫水蒸气裂解法,这种方法的优点是直接得到回收物种类多,回收来的多元醇可以5%的比例制备软质泡沫,与常规相比,密度、拉伸强度和伸长率均有所提高,只是撕裂强度有所下降。缺点是水解温度相对较高,所得的胺不能直接用于异氰酸酯的生产,多元醇也很难醇化到需求标准,且费用较高,所以该方法尚未实现工业化。

3.3碱解法

碱解法是以碱金属氢氧化物如NaOH、LiOH、KOH、Ca(OH)2中的一种或多种混合物作分解剂,以季胺盐或硫酸盐作活化剂,加入盛有粉碎的软质泡沫体的分解器中,在搅拌下加热至160℃,即开始分解反应,连续搅拌保温4小时左右,即可获得碱解法产物多元醇、二元芳香胺和碳酸钠等。分解反应式如下:R1~~NHCOOR2■
R1~~NCO+R2OH
R1~~NHCONH~~R2■
R1~~NCO+R2OH
R1~~NCO+2NaOH■
R1-NH2+Na2CO3

整个过程包括泡沫体的分解、甲苯二胺分离回收、聚醚多元醇的精制回收三部分组成。回收的甲苯二胺纯度可超过98.5%,可直接作为光气化反应的原料,用以生产异氰酸酯。回收的多元醇也可直接用于制备聚氨酯泡沫体,且性能与常规泡沫很接近。一般经清洗后的1000kg的软泡可以回收550kg左右的多元醇和230kg左右的甲苯二胺,回收率较高,从环保和经济角度考虑,碱解法都不失为是一种较好的回收方法。但缺点是反应高温强碱的条件下进行,对设备要求高,初期投资较大,工业化较为困难。

3.4热解法

软质聚氨酯泡沫塑料的热解有两种方法,一种方法是在惰性气体氛围或氧化气氛中及高温250-1200℃下进行裂解,产物为气态和液态混合物。采取这种方法裂解时,产物和温度有关,例如在250-300℃裂解软泡废料,产物为基本等量的异氰酸酯和多元醇,在700-800℃下进行裂解,产物为热解气,油和焦炭,得到的热解气用来作为热解反应的燃料,以节约热解费用 

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