一、緒言

衡量泡沫塑料發(fā)泡的標(biāo)準(zhǔn)目前在國內(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，作浮子等場合，對其制品的技術(shù)指標(biāo)也有各自的要求，所以對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)泡沫塑料對發(fā)泡速度要求慢一些，固化時(shí)間也可以延長一些，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。對于扣模法生產(chǎn)就沒有此項(xiàng)要求。所以對于不同生產(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，其酸值成倍上升。

目前我國生產(chǎn)異氰酸脂和聚醚樹脂是小批量多批號生產(chǎn)，各批號的技術(shù)指標(biāo)都有所差異。我們在生產(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)品的級別等級的指標(biāo)范圍很大。譬如：異氰酸酯的異氰酸根含量一級品在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，有的批號酸值在零點(diǎn)幾，但有的就在5左右，如果生產(chǎn)量小，批號單一也是好辦的，出現(xiàn)上述現(xiàn)象對于我們應(yīng)用單位怎么很好的解決呢？我們在生產(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，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，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，粘度可以無限地提高，接踵而來的是粘度高了其酸值也隨著增大。這對發(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，其酸值也會相應(yīng)減小。

關(guān)于聚醚樹脂的含水量問題：我們在生產(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。國內(nèi)的包裝形式是“一級產(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)對泡沫的發(fā)泡并無影響。

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。

我們在實(shí)踐中摸索到：

（1）         室溫一般能保持在20℃-25℃左右即可；

（2）         對于生產(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，對工人的勞動條件也是一個(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罐和管路中有雜物都會影響泵的排量不準(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處可行。為此產(chǎn)生了對模板的壓力，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前進(jìn)速度增加，管子速度相對降低，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)，并測試計(jì)量泵的流量比例。測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)，這種也會產(chǎn)生拋空塌落現(xiàn)象。另外在輸送液料中機(jī)械潤滑混在液體內(nèi)也會產(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)了泡會產(chǎn)生粘。酥、脆現(xiàn)象。解決辦法一般把工作面溫度升高，對于管線生產(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)換不同批號的聚醚和403聚醚，都可以得到改善。

四、對目前使用的發(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，這對于發(fā)閉孔的硬質(zhì)泡沫有很大影響。首先對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，但是到目前國內(nèi)無測試單位，這一數(shù)值對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用什么批號，所以出現(xiàn)很大偏差，對于上述問題也應(yīng)引起人們的注意。