聚氨酯泡沫收缩成因及解决方案探讨日期:2005-4-2721:50:32来源:原创查看:[HYPERLINK"javascript:doZoom(12)"大HYPERLINK"javascript:doZoom(10.5)"中HYPERLINK"javascript:doZoom(9)"小]作者：未知热度：1118摘要依据聚氨酯泡沫的形成过程，详细阐述了太阳能水箱内的泡沫收缩的影响因素，并探讨了解决泡沫收缩的正确工艺条件。关键词聚氨酯泡沫收缩率太阳热水器ThecauseofFoamShrinkageinSolarWaterTankAndSolutionDiscussionbyChenXianglianandLiuJunDongdaPolymerCo.,Ltd.ShandongAbstractFrompolyurethanefoamgroningprocess,describesindetailinfluecefactorsoffoamshrinkageinsolarwatertank,anddiscussesrighttechnologyconditionsoffoamformationforsolvingfoamshrinkageproblems.Keywordspolyurethanefoamshrinkageproportionsolarwaterheater0引言截至到2001年年底，我国太阳热水器保有量约3300万m2，占世界保有量的70%，年产量达到780万m2，产品年销售量是欧洲的10倍，成为太阳热水器的第一使用国和生产国。其中占市场份额最大的真空管太阳热水器是一个地地道道的中国产品，从设计开发到生产制作都无国外经验可借鉴，存在许多有待于在实践中慢慢完善的问题。众所周知，对太阳热水器来说，尤其是真空管太阳热水器聚氨酯保温层的质量至关重要，它决定了热水器的保温效果。聚氨酯产品历来有“三分产品，七分发泡”的说法，也就是说，不仅需要好的聚氨酯发泡料，更需要一个科学的发泡工艺和严格的操作规程。泡沫收缩是太阳热水器最普遍存在的问题，它能导致水箱变形、起鼓起楞甚至开裂，也即是太阳能生产厂家经常所说的“脱皮”、“脱壳”、“抽出一条脊梁骨”等现象。下面探讨一下泡沫收缩的成因。1聚氨酯泡沫的形成过程聚氨酯泡沫的形成需经历发泡过程和熟化过程两个阶段。从A、B料混合到泡沫体积膨胀停止，这个过程可称为发泡过程。发泡过程中，体系放出大量的反应热（1mol活泼氢和1mol异氰酸酯根反应可放热约109kJ），反应热使发泡剂汽化进入泡沫体的每个泡孔，驱使泡孔体积不断膨胀。这时每个泡孔都受到两个力的作用：大气压力（即外压）和发泡剂膨胀产生的压力(即内压)。当内压大于外压时，发泡体系的体积就不断膨胀；当泡孔内外压力相等时，泡沫体不再膨胀，即达到所谓的“升胀时间”。泡沫停止膨胀后，体系内部的化学反应并未完全结束，而是在进行着速度较慢的交链反应，直至泡沫体达到最终强度。这个过程称为泡沫体的熟化过程。泡沫体积膨胀停止标志着发泡过程的结束，熟化过程的开始。在熟化过程中，泡沫体不再放出大量的反应热，温度慢慢降低（最终会降至环境温度）。这时泡孔内压力亦降低，产生内外压差。压差对泡沫体的形式产生一定的影响：若泡孔壁的强度足以支撑压差，则泡沫体不会发生明显的变形；若泡孔壁强度较弱，则泡沫体在压差作用下发生收缩。通常称之为“成型收缩率”，一般在1%以下，严重时可达5%，甚至更大。从理论上讲，让泡沫体生长停止后泡孔结构立即达到稳定是解决泡沫收缩的最佳办法。而事实上，这对于目前聚氨酯行业来说是不可能实现的，即成型收缩率不会为零，但通过调整发泡料的生产配方再辅以科学的发泡工艺则完全可以将成型收缩率控制在1%以内。目前，有人在发泡料中加入开孔剂，形成保温效果很差的开孔泡沫。此法虽然消除了泡沫熟化过程中的压差，从而降低泡沫成型收缩率，但泡沫的保温性能大大降低，冬天存在水箱上冻的可能性。2泡沫收缩成因分析2.1形成不良泡沫不良泡沫是造成泡沫收缩的主要原因之一，其尺寸收缩率为2%~10%。目前，太阳热水器用聚氨酯泡沫都是一次或多次浇注自由发泡而成，以多次浇注为主。发泡过程中，除受大气压作用外，不受其他任何外界压力的作用。聚氨酯泡沫填充空间在凝胶过程到来之前必须完全填满，凝胶之后，若泡沫体积仍在继续膨胀，所形成的泡沫，泡孔将明显拉长，严重者可呈纤维状，其物理机械性能很差，本文称之为“不良泡沫”。它降温后，因泡孔中气体冷凝而严重收缩，受热后随泡孔中气体膨胀而膨胀。多次浇注的发泡方式使得这种“不良泡沫”所占比例增大。再者相邻两次浇注形成的交界处泡沫，因收缩率的不同受冷时，易造成泡沫开裂。因此在设计泡沫成型工艺时，应该设计成一次浇注过量填充的发泡方式。所