一、緒言

衡量泡沫塑料發(fā)泡的標(biāo)準(zhǔn)目前在國(guó)內(nèi)很不一致，由于聚氨酯泡沫塑料在各處使用條件不一樣，對(duì)泡沫塑料的質(zhì)量指標(biāo)的要求產(chǎn)生很大的差異。譬如：在油田建設(shè)中做為集輸管道保溫所用聚氨酯泡沫塑料，要求其耐熱性要好，也就是熱穩(wěn)定性要求優(yōu)良，導(dǎo)熱系數(shù)小而且還必須具有一定的強(qiáng)度。滿足以上三個(gè)條件時(shí)，其中導(dǎo)熱系數(shù)與抗壓強(qiáng)度之間是相互約束的；要想得到導(dǎo)熱小的泡沫塑料其容量就應(yīng)很輕，抗壓強(qiáng)度也不可高。所以我們認(rèn)為：在油田保溫管線上所用泡沫塑料id性能指標(biāo)就應(yīng)在何時(shí)的范圍內(nèi)即：導(dǎo)熱系數(shù)在0.03大卡/米，時(shí)，度；抗壓強(qiáng)度在2公斤/厘米²左右，耐熱在100℃就可以了。對(duì)于油田內(nèi)所應(yīng)用的泡沫塑料板材，它主要是應(yīng)用在輕板夾層內(nèi)起保護(hù)作用，那么對(duì)其耐溫指標(biāo)就可以放寬一些，只要求導(dǎo)熱系數(shù)越小越好。當(dāng)然在施工中還要考慮到它的強(qiáng)度問題。另外在采用泡沫塑料堵水，作浮子等場(chǎng)合，對(duì)其制品的技術(shù)指標(biāo)也有各自的要求，所以對(duì)泡沫塑料的配方也不盡相同。其次就發(fā)泡的生產(chǎn)工藝來講，對(duì)不同的成型工藝又要有適當(dāng)?shù)呐浞健Ｄ壳霸谟吞锷�產(chǎn)泡沫塑料保溫管線有兩種方法，一種是模具法也稱扣模法；另一種是塑料布成筒澆注法。這兩種方法的生產(chǎn)工藝不同，要求生產(chǎn)發(fā)泡配方也不一樣。模具法生產(chǎn)泡沫塑料對(duì)發(fā)泡速度要求慢一些，固化時(shí)間也可以延長(zhǎng)一些，留有充分的時(shí)間和模澆注。塑料布成筒澆注工藝則要求發(fā)泡速度都要快，以利于成型后的管線進(jìn)入滾輪時(shí)不被壓壞，也就是在澆注泡沫后管子前進(jìn)兩米左右強(qiáng)度要上來，否則由于管子的自重把泡沫保溫層碾壞。對(duì)于扣模法生產(chǎn)就沒有此項(xiàng)要求。所以對(duì)于不同生產(chǎn)工藝，不同使用范圍其性能指標(biāo)也不同。大慶油田管線保溫所用泡沫塑料的性能我們要求如下指標(biāo)：

容  量        40-60公斤/米³

常溫吸水      ≤3克/100厘米³

抗壓強(qiáng)度      ≥2公斤/厘米²

導(dǎo)熱系數(shù)      ＜0.03大卡/米·時(shí)·度

耐熱           100℃

根據(jù)以上技術(shù)指標(biāo)和上述的生產(chǎn)工藝，我們通過反復(fù)實(shí)踐優(yōu)選了適合于管線保溫生產(chǎn)，泡沫塊生產(chǎn)以及大罐容量噴涂的不同配方。但是盡管配方有所差異，在生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題往往都是一致的，解決的方法也大致相同。本文主要介紹在油田泡沫塑料生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題集解決辦法，僅供參考。

二、影響發(fā)泡質(zhì)量的因素

1、原料

要想得到較好的聚氨酯泡沫保溫體，首先取決于原料，盡管你的配方是最佳的，但原料差異大也很難得到較好的泡沫體，其中最主要的原料當(dāng)然就是異氰酸酯和聚酯樹脂。眾所周知，泡沫塑料的組成主要是異氰酸酯與聚酯反應(yīng)而生成的據(jù)氨基甲酸脂。那么影響異氰酸脂的指標(biāo)是什么呢？主要是異氰酸根的含量和酸值的大小，其粘度與總氯為次之。影響聚醚樹脂的指標(biāo)我們認(rèn)為是羥值與含水量，因?yàn)槠渌嶂蹬c含水有極大關(guān)系，據(jù)幾年來的使用發(fā)現(xiàn)。如果聚醚含水量過大，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其酸值成倍上升。

目前我國(guó)生產(chǎn)異氰酸脂和聚醚樹脂是小批量多批號(hào)生產(chǎn)，各批號(hào)的技術(shù)指標(biāo)都有所差異。我們?cè)谏�產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)異氰酸酯與聚醚反應(yīng)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)很大變化，原因何在呢？分析起來這兩種產(chǎn)品的級(jí)別等級(jí)的指標(biāo)范圍很大。譬如：異氰酸酯的異氰酸根含量一級(jí)品在29%以上，那么含量在31%時(shí)發(fā)泡效果出入小姑就很大;再如聚醚樹脂的酸值在5mgKOH/g以下為合格，這個(gè)范圍就很廣，有的批號(hào)酸值在零點(diǎn)幾，但有的就在5左右，如果生產(chǎn)量小，批號(hào)單一也是好辦的，出現(xiàn)上述現(xiàn)象對(duì)于我們應(yīng)用單位怎么很好的解決呢？我們?cè)谏�產(chǎn)工藝中采取了指標(biāo)調(diào)平的方法。也就是把進(jìn)廠的異氰酸酯或聚醚樹脂首先大批量的進(jìn)行予合，即用泵把每桶200公斤或125公斤的原料抽到一個(gè)約3-4噸的儲(chǔ)罐中，充分?jǐn)嚢韬笤龠M(jìn)行配料使用，這樣就使異氰酸酯或聚醚樹脂的不同指標(biāo)的料液經(jīng)混合后縮小了差別，再采用一個(gè)合適的配方可以得到滿意的效果，而且大生產(chǎn)中的配方也能經(jīng)常保持不變。以往在生產(chǎn)中，由于不予混料在正常澆注或噴涂時(shí)突然調(diào)換了料桶或批號(hào)，立即出現(xiàn)不正常的現(xiàn)象，影響了生產(chǎn)，調(diào)整起來也極為麻煩，配方的改變也很頻繁。采用指標(biāo)平后此類現(xiàn)象就不常發(fā)生了。

在原料問題方面還應(yīng)指出，異氰酸酯的結(jié)晶析出和聚醚樹脂的含水，異氰酸脂的結(jié)晶實(shí)際上是MDI的析出，這種現(xiàn)象在北方出現(xiàn)較多雖然MDI對(duì)發(fā)泡有好處，但給生產(chǎn)工藝帶來困難。目前各油田為了節(jié)約原料，大多采用泵吸方法密閉輸送液體，由于結(jié)晶的出現(xiàn)，有的部分料液泵吸不動(dòng)，造成涂料很多嚴(yán)重的影響了使用量。產(chǎn)生結(jié)晶的原因與異氰酸酯的粘度有關(guān)，如果粘度高，結(jié)晶析出相應(yīng)就少，粘度低析出的就多。這里不是說：為了不析出結(jié)晶體，粘度可以無(wú)限地提高，接踵而來的是粘度高了其酸值也隨著增大。這對(duì)發(fā)泡也極為不利。我們認(rèn)為異氰酸酯的粘度一般在250厘泊左右為宜，在這種粘度下即使有些結(jié)晶出現(xiàn)，但經(jīng)攪拌后也不影響生產(chǎn)工藝，其酸值也會(huì)相應(yīng)減小。

關(guān)于聚醚樹脂的含水量問題：我們?cè)谏�產(chǎn)中有時(shí)發(fā)現(xiàn)極個(gè)別桶的聚醚根本就不發(fā)泡，什么原因呢？這里有兩種可能：其一，在聚醚生產(chǎn)中由于空氣的濕度過大，使聚醚的含水量升高，這些聚醚大多發(fā)生在生產(chǎn)廠家雨季7-8月份生產(chǎn)的，濕度可達(dá)80%以上。其二，就是包裝結(jié)構(gòu)問題。國(guó)內(nèi)的包裝形式是“一級(jí)產(chǎn)品，末等包裝”造成聚醚樹脂在貯存，拉運(yùn)過程中吸進(jìn)水份，關(guān)于這方面的問題需要討論解決，至于在泡沫配料中聚醚的吸水或要求泡沫強(qiáng)度和耐熱好一些時(shí)，人為的加入少量水作發(fā)泡劑是另外一個(gè)問題。由于隨配隨用只是異氰酸酯耗量稍多一點(diǎn)對(duì)泡沫的發(fā)泡并無(wú)影響。

2、溫度

在泡沫塑料生產(chǎn)操作條件中最重要的是甲、乙兩組份料溫，工作面溫度和室溫等。如果溫度條件不能滿足，不僅質(zhì)量不能保證，而且發(fā)泡成型也十分困難。

我們?cè)趯?shí)踐中摸索到：

（1）         室溫一般能保持在20℃-25℃左右即可；

（2）         對(duì)于生產(chǎn)泡沫管線來說，其工作面溫度是指管子的表面溫度，它不宜低于50℃如果工作面溫度低，與管子直接接觸的那部分泡沫液體因管子吸熱而不發(fā)泡或發(fā)泡不好，造成容重高，影響了發(fā)泡質(zhì)量。

（3）         關(guān)于甲、乙兩組份的料溫，對(duì)于甲組份而言，如果采用F113作發(fā)泡劑時(shí)，料溫可控制在25℃-30℃范圍內(nèi)，若采用F11作發(fā)泡劑時(shí)，甲組份料溫不能超過22℃。而乙組份料溫可控制在30℃-40℃。如果工作面溫度或室溫不足時(shí)，可把乙組份再提高到50℃-60℃也可以。切不可把甲組份料溫升的很高，是發(fā)泡劑揮發(fā)，造成容量過大，保溫效果也不好。只要把溫度掌握適當(dāng)，不僅發(fā)泡質(zhì)量穩(wěn)定，對(duì)工人的勞動(dòng)條件也是一個(gè)改善。

3、配比

配合比系指甲組份中聚醚與助劑的比例和甲組份與乙組份的比例。應(yīng)該指出：甲、乙兩組份的比例在生產(chǎn)中極為重要。一般情況下聚醚與助劑的配比在大生產(chǎn)中變化不大，如果需要改動(dòng)配方也只能增減穩(wěn)定劑、催化劑和固化劑的用量。通常若在生產(chǎn)中出現(xiàn)了毛病，人們總是先復(fù)查甲組份配比是否合適，而忽視了計(jì)量泵的排量的準(zhǔn)確性，也就是甲、乙兩組份是否按比例混合，這一點(diǎn)是比較關(guān)鍵的。在泡沫塑料生產(chǎn)中，由于液體料過濾不好或者儲(chǔ)罐和管路中有雜物都會(huì)影響泵的排量不準(zhǔn)確，這種現(xiàn)象不明顯而常常不易發(fā)現(xiàn)，所以甲、乙兩組份的比例務(wù)必控制準(zhǔn)確。另外影響甲與乙組份比例的原因還有一個(gè)原料含量問題，如果異氰酸酯的酸根含量較高，在聚醚的羥值不變時(shí)，那么甲組份與乙組份的配比也應(yīng)該變，只要把異氰酸酯的流量減少一些即可。有時(shí)甲、乙組份的反應(yīng)是等當(dāng)量反應(yīng)。為此不能把這兩個(gè)組份的配比看作只有異氰酸酯比聚醚多這一絕對(duì)數(shù)值。如果在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)不正常反應(yīng)，首先在甲、乙兩組份配比上作文章，其次再調(diào)整甲組份的配比，這樣做是合理的。

三、經(jīng)常出現(xiàn)的問題和解決辦法：

1、泡沫塑料在生產(chǎn)中不管采用模具法或澆注法生產(chǎn)都會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)泡沫開裂現(xiàn)象。一般在管線生產(chǎn)中，開裂方向分為縱向和橫向，縱向開裂常出現(xiàn)在管線上部，橫向開裂成環(huán)形間斷開裂。產(chǎn)生開裂的原因有三種：

（1）由于配方所引起的，即固化速度快于發(fā)泡速度，也就是泡沫膠凝時(shí)間早于汽體發(fā)生的時(shí)間，使泡沫產(chǎn)生應(yīng)力開裂現(xiàn)象。出現(xiàn)這種開裂現(xiàn)象時(shí)可適當(dāng)減小有機(jī)錫的用量，增加三乙醇胺的用量，使泡沫的發(fā)泡速度與固化速度相匹配。

（2）在采用模具生產(chǎn)中，由于混合物料分配不均勻造成局部料過多，模內(nèi)壓力過高或起模過早而引起開裂。這里還應(yīng)指出：特別是在采用澆注頭向模內(nèi)注料生產(chǎn)泡沫大板時(shí)，由于采用的是同一配方，開始澆注到模具內(nèi)的泡沫正在發(fā)泡中，向里連續(xù)澆注混合液料酒產(chǎn)生了發(fā)泡與固化的時(shí)間差，起初澆進(jìn)的泡沫要固化，后澆注的泡沫正在發(fā)泡，這就使得后澆注的泡沫體無(wú)處可行。為此產(chǎn)生了對(duì)模板的壓力，這一壓力最容易使模具變形。如果模具的強(qiáng)度很高時(shí)，這一壓力向內(nèi)傳遞，壓縮了泡沫體，使泡沫容量增大。這種現(xiàn)象的解決辦法可采用大劑量泵，短時(shí)間內(nèi)把物料澆注到模具內(nèi)，使它們的發(fā)泡時(shí)間差越小越好。最好的辦法是把模具放置水平，采用軟軸小幸福澆注頭伸到模具內(nèi)，由里向外澆“之”字型，使泡沫塑料發(fā)泡時(shí)只是在泡沫厚度方向上升。這樣減小了壓力，模具不但不易變形，而且也可以達(dá)到理想的泡沫容重。如果在生產(chǎn)管線中最好把混合物料澆注到正在前進(jìn)管子的上部，使物料自有分左右流淌到管子周圍，泡沫在發(fā)泡上長(zhǎng)時(shí)由下分左右沿管子周圍向上發(fā)泡，就能充滿塑料布與管子的環(huán)形空間內(nèi)。

（3）在生產(chǎn)泡沫管線中，泡沫開裂是由于塑料布所造成的影響法。當(dāng)聚氯乙烯塑料布的縱向拉伸較大時(shí)，使得泡沫塑料與管子的前進(jìn)速度不同步，正在發(fā)泡的泡沫體由于塑料布的局部伸長(zhǎng)前進(jìn)速度增加，管子速度相對(duì)降低，就把泡沫體拉成間斷型開裂。因此在生產(chǎn)中要求泡沫成型機(jī)的半托盤與塑料布作用，也能使塑料布的抗拉強(qiáng)度增大，此種現(xiàn)象即可消除。

2、塌泡：

泡沫塑料塌泡系指泡沫體在發(fā)泡結(jié)束后，又出現(xiàn)塌落的現(xiàn)象。產(chǎn)生泡沫塌泡或收縮的原因有很多。目前根據(jù)我們掌握的有以下四種：

（1）甲、乙兩組份的配合比不準(zhǔn)確，產(chǎn)生這種現(xiàn)象往往是由于甲組份量過多所致。如發(fā)現(xiàn)此類現(xiàn)象最好發(fā)小泡實(shí)驗(yàn)，并測(cè)試計(jì)量泵的流量比例。測(cè)試排液的流量可采用定時(shí)稱量的方法。

（2）穩(wěn)定劑發(fā)泡靈少。由于發(fā)泡靈量少，使甲、乙兩組份料沒有得到充分反應(yīng)，而泡沫體又不能承受住參加反應(yīng)的液體重量所致。解決辦法可適量增大發(fā)泡靈。

（3）發(fā)泡速度比膠凝速度快。這種現(xiàn)象正好和泡沫塑料開裂相反，當(dāng)泡沫發(fā)泡終止時(shí)，仍不能膠凝，這種泡孔的表面張力很小也不能支撐自重產(chǎn)生了塌泡。解決辦法減少三乙醇胺的用量，增加有機(jī)錫的用量。

（4）泡沫混合料中有溶劑或油類。在泡沫管線生產(chǎn)中，由于采用丙酮作清洗劑，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)丙酮閥滲漏，有少量的丙酮拌合在泡沫液體內(nèi)，這種也會(huì)產(chǎn)生拋空塌落現(xiàn)象。另外在輸送液料中機(jī)械潤(rùn)滑混在液體內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生塌泡的不良現(xiàn)象。

3、泡沫氣孔粗大：

泡沫氣孔粗大有三種原因：

（1）         穩(wěn)定劑發(fā)泡靈少，或者發(fā)泡靈膠凝，放置過久失效，發(fā)生這種現(xiàn)象可增加發(fā)泡靈的用量，也可以調(diào)換發(fā)泡靈。

（2）         氣體發(fā)生速度比膠凝速度快，但不足以使泡沫孔破壞。解決辦法可降低催化劑三乙醇胺的用量，增加固化劑有機(jī)錫的用量，也可以減少一些發(fā)泡劑F11的用量。這里應(yīng)該指出，F(xiàn)11中可能含水量高，影響發(fā)泡質(zhì)量，其含水大小也是十分關(guān)鍵的問題。

（3）         泡沫塑料發(fā)泡時(shí)，泡孔粗大一般也因甲、乙兩組份在混合時(shí)攪拌速度不夠所產(chǎn)生，特別是手工攪拌，更容易出現(xiàn)氣孔粗大現(xiàn)象。在發(fā)小泡試驗(yàn)時(shí)最好采用電動(dòng)攪拌機(jī)攪拌；在大生產(chǎn)時(shí)，由于澆注頭的攪拌速度應(yīng)控制在3000轉(zhuǎn)/分為好。

4、泡沫體發(fā)脆、發(fā)軟、發(fā)焦：

泡沫塑料發(fā)制后有時(shí)會(huì)出現(xiàn)酥、脆，用手壓縮即成粉末狀的情況。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因大體有五種：

（1）         異氰酸酯過多，解決辦法可適當(dāng)降低。

（2）         工作面溫度低；由于工作面溫度低能產(chǎn)生兩種現(xiàn)象，一種是泡沫液體落到工作面時(shí)不發(fā)泡，待落滿一層后再發(fā)泡，另一種是即使發(fā)了泡會(huì)產(chǎn)生粘。酥、脆現(xiàn)象。解決辦法一般把工作面溫度升高，對(duì)于管線生產(chǎn)時(shí)可把管子加熱到50-80℃.

（3）         引起泡沫發(fā)脆的另一種原因是模具內(nèi)或管子表面有水氣，這種水氣來自壓縮風(fēng)中的水份或空氣中濕度過大。在生產(chǎn)中應(yīng)把風(fēng)進(jìn)行干燥，并設(shè)法把管子表面的水氣除掉。

（4）         異氰酸酯的酸值過高，當(dāng)異氰酸酯的酸值超過0.35%時(shí)，這種現(xiàn)象最容易發(fā)生。為此對(duì)這一指標(biāo)要嚴(yán)加控制。

（5）         聚醚含水量過大也容易產(chǎn)生泡沫塑料發(fā)脆。如果表面發(fā)脆時(shí)，待48小時(shí)后經(jīng)熟化會(huì)有好些好轉(zhuǎn)。否則應(yīng)需調(diào)整配方。

泡沫體發(fā)軟大體上是異氰酸脂少，固化劑催化劑偏少所致。解決辦法可測(cè)試流量，檢查管路和環(huán)形泵，減少聚醚用量，適當(dāng)調(diào)整增加三乙醇胺和有機(jī)錫的用量。

泡沫塑料發(fā)泡時(shí)也時(shí)常出現(xiàn)發(fā)黑、發(fā)焦或冒煙現(xiàn)象。這類現(xiàn)象的原因是催化劑的用量過大，料溫過高所致。另一方面聚醚的羥值過高或403聚醚過量也易產(chǎn)生上述現(xiàn)象。解決方法減少三乙醇胺和有機(jī)錫的用量，降低料溫，調(diào)換不同批號(hào)的聚醚和403聚醚，都可以得到改善。

四、對(duì)目前使用的發(fā)泡助劑的看法：

目前我們所使用的硬質(zhì)聚氨脂泡沫塑料的助劑，如硅油是采用的軟質(zhì)泡沫開孔型乳化劑，這對(duì)于發(fā)閉孔的硬質(zhì)泡沫有很大影響。首先對(duì)泡沫的閉孔率就有很大影響，本來硬質(zhì)泡沫要求閉孔率越高越好，但是到目前國(guó)內(nèi)無(wú)測(cè)試單位，這一數(shù)值對(duì)泡沫塑料的保溫極為重要，硬質(zhì)泡沫中每個(gè)泡沫孔都是不相通獨(dú)立小孔其孔內(nèi)包有F11，F(xiàn)11的導(dǎo)熱系數(shù)很小，如果孔與孔相通了，不但影響導(dǎo)熱系數(shù)而且也易吸水。因此對(duì)硬質(zhì)泡沫的發(fā)泡靈這一問題必須引起科研單位的重視。

另外對(duì)催化劑三乙醇胺，本來硬質(zhì)泡沫選用三乙烯二胺作催化劑較為理想，但國(guó)內(nèi)產(chǎn)品出現(xiàn)供不應(yīng)求，為此只有用三乙醇胺來代替。

關(guān)于固化劑有機(jī)錫，這一產(chǎn)品規(guī)格很多，它們直接影響到泡沫結(jié)構(gòu)和質(zhì)量的好壞，但我們使用單位是來什么批號(hào)用什么批號(hào)，所以出現(xiàn)很大偏差，對(duì)于上述問題也應(yīng)引起人們的注意。