淺談聚氨酯彈性體清管器的生產工藝和設備(1)

摘要：本文介紹了聚氨酯彈性體清管器的性能和用途，主要生產工藝條件和原料，所用設備的結構和要求及生產中的主要要點。
關鍵詞：清管器、聚氨酯彈性體、PTMG、予聚體法彈性體澆注機
    石油和化學工業中，管道是必不可少的。及時清理干凈管道中由于長期運行產生的聚積物如鐵銹、污垢等，對于確保管道的暢通，保障設備的正常運行，延長設備使 用壽命有著十分重要的意義。用水壓或氣壓推動彈性清管器反復運動來清洗管道的方法—PIG清洗法是管道清洗中最為常見的物理清洗方法之一。隨著我國石油化 工、城市供水、供熱及城市污水處理等行業的飛速發展，PIG清洗的應用必將越來越廣泛和普遍。
1、聚氨酯彈性體是制造清管器的理想材料：
   聚氨酯彈性體可通過對其原料和配方的調整，在很寬范圍內設計加工出彈性好、強度高、耐磨、耐酸堿和耐水解性等具有優異綜合性能的高分子材料，它已廣泛地應 用于工業、建筑、汽車及體育等各個領域，故聚氨酯彈性體是制造PIG法清管器非常理想的材料。聚氨酯彈性體的生產方法有：混煉型（MPU）、熱塑型 （TPU）澆注型（CPU）及反應注射成型RIM等。
1.1澆注型聚氨酯彈性體
通過澆注工藝，由液體聚氨酯原料反應成型的聚氨酯彈性體，亦稱“澆注膠”，“液體橡膠”，是目前聚氨酯彈性體中應用較廣泛的一類，其主要原因：
① 以液體原料澆注或注射到制品模具中反應而固化成型，可直接制得尺寸大，體積厚或形狀復雜的制品；
② 制品的綜合性能佳，可以調節原料配方、組成或用量，獲得不同硬度的制品，性能可變范圍大；
③ 既可采用簡單的手工澆注：設備投資小，成型方便；亦可采用機器澆注、批量生產高質量、低成本的產品。

1.2 PTMG型聚氨酯彈性體PIG清管器：采用予聚體法生產。生產的制品經有關單位使用和鑒定，證明質量可靠，性能優良，完全可以代替國內外同類產品。

清洗管用聚氨酯彈性體的主要性能

項目	指標
硬度（ShoreA）	80~84
拉伸強度（MPa）	＞40
伸長率（%）	＞400
300%定伸強度（MPa）	20~25
撕裂強度（KN/m）	＞80
回彈性（%）	30~35
阿克隆磨耗	＜0.05
耐水解性：拉伸強度變化率（%）	＜10（70℃水浸泡72h后常溫下測試）
伸長變化率（%）	＜8（70℃水浸泡72h后常溫下測試）

2、工藝和原料及有關因素：

2.1工藝
2.1.1加工藝選擇，主要有予聚體法和一步法
     一步法是將低聚物多元醇、液態二異氰酸酯、擴鏈劑等按配方準確計量一次性混合均勻注入模具中成型，雖然工藝較為簡單，但因聚合和擴鏈反應同時進行，反應速度不易控制，形成的分子鏈規整性差，軟、硬段混合程度較高，使制品模量較低、性能較差。
     予聚體法采用分步反應，先將低聚物多元醇與異氰酸酯進行予聚反應，再在一定溫度下將端異氰酸酯基的予聚體和二元胺（或二元醇）混合進行擴鏈反應，故其反應速度易于控制，制品中分子排列比較規整，力學及綜合性能亦明顯高于一步法生產的CPU。
    比較兩法的特點，考慮到清管器的使用環境要求有良好的綜合性能，如耐水解性、耐磨性、回彈性等因素，故以選用予聚體法工藝為宜。
2.1.2主要原料的選擇
2.1.2.1多元醇的確定

表1：幾種多元醇制備CPU的比較

多元醇	硬度Shore	柔韌性	水解穩定性	價格
聚酯二醇	＜80	脆	差	低
PTMG	80~90	較差	好	高
220N	＜75	好	中	低
PTMG/330N/220N	80~85	好	好	中

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