助燃型聚氨酯在綜合管廊預制架空保溫管道中的應用

王瑞琪

（太原市熱力實業有限責任公司， 山西 太原 030013）

熱水供熱管道主要有直埋敷設、架空敷設。架空敷設可分為露天架空敷設、地溝敷設、綜合管廊敷設。目前直埋敷預制直埋式保溫管已相當成熟，但預制架空保溫管還沒有相應的標準可依。特別是目前國家推行綜合管廊的建設，由于綜合管廊所存在的客觀條件，雖然綜合管廊內發生火災的概率非常小，一旦發生火災特別是不具備阻燃性能的聚氨酯那后果是不可想象的。阻燃型硬質聚氨酯泡沫塑料就具有重大意義，目前硬質聚氨酯泡沫塑料已經作為一種高效、經濟、成熟的保溫材料應用到供熱管道和其它生活領域。

亨斯邁公司開發出的城市集中供熱管道用阻燃型B1 級聚氨酯發泡組合Daltofoam ME 24209 多元醇混合物與該公司的Superasec 2175 異氰酸酯形成組合料，反應后形成硬質聚氨酯泡沫。陶氏聚氨酯公司開發出的城市集中供熱管道用阻燃型B1 級聚氨酯發泡組合VORACOR SH Rigid Experimental Polyol多羥基化合物、VORACOR PAPI 135C 異氰酸酯這兩個公司的產品可望在綜合管廊的使用中替代的常規的硬質聚氨酯泡沫。本文通過實驗數據和生產過程中的使用情況進行了性能對比，完全可以應用于綜合管廊敷設保溫管道中。

1 實驗部分

1.1 主要原料

亨斯邁聚氨酯公司的Daltofoam ME 24209 多元醇混合物、Superasec 2175 異氰酸酯；陶氏聚氨酯公司VORACOR SH Rigid Experimental Polyol 多羥基化合物、VORACOR PAPI 135C 異氰酸酯；亨斯邁聚氨酯公司的Daltofbam ME 44206-04 全水發泡多元醇混合物、Superasec 5005 異氰酸酯。黑白料的質量指標、及物性見表1、表2。

表1 Superasec 2175、VORACOR PAPI 135C 和Superasec 5005 的理化指標

1.2 實驗室反應性測試

1.2.1 實驗條件

環境溫度：20 ℃；料溫：20 ℃；模具溫度：20 ℃；攪拌時間：6 s；攪拌速度：2000 r/min。

1.2.2 實驗結果

化學反應性結果見表2。

表2 Daltofoam ME 24209、VORACOR SH Rigid Experimental Polyol 和Daltofbam ME 44206-04 的性質

1.3 性能測試

1.3.1 制樣

采用2000 mm×1000 mm×100 mm 鋼制方模（見圖1），注料量65 kg/m3，使用出料量為1 kg/m3的高壓發泡機將料溫25 ℃的組合料注入溫度為20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃的模具內，用排氣塞自動排氣后堵塞注料口，熟化后脫模；同時制作相同澆注量的制品，每種樣品至少樣品二塊。

圖1 鋼制方模

1.3.2 后熟化性能的測試

環境溫度為10 ℃，使用大功率柴油熱風機將鋼制方模整體加熱，保持方模設定溫度在模腔內注料。測定其可脫模時間、泡沫擠出量、單體燃燒試驗、可燃性試驗、氧指數。

2 結果與討論

2.1 自由發泡性能

自由發泡實驗結果見表3。Daltofoam ME 24209和Superasec 2175、VORACOR SH Rigid Experimental Polyol 和VORACOR PAPI 135C 反應較慢，而Daltofbam ME 44206-01 和Superasec 5005 反 應 較快。從外觀看，ME 44206-01+5005 硬泡的泡孔均勻細膩，反應速度良好，而ME 24209+2175 與Experimental Polyol+VORACOR PAPI 135C 硬泡不佳且顏色偏黃外皮硬厚，反應速度較慢。

表3 Daltofoam ME 24209 和Superasec 2175，VORACOR SH Rigid Experimental Polyol 和VORACOR PAPI 135C

2.2 反應后熟化性能

試制樣品按照投料密度65 kg/m3注射后反應后熟化性能結果見表4。從表4 可以看出，VORACOR SH Rigid Experimental Polyol +VORACOR PAPI 135C 在模具溫度為50 ℃的情況下與Daltofoam ME 24209+Superasec 2175 在模具溫度為40 ℃、Daltofbam ME 44206-01+Superasec 5005 在模具溫度為20 ℃的脫模時間接近；其泡沫擠出量較為接近。

表4 Daltofoam ME 24209 和Superasec 2175，VORACOR SH Rigid Experimental Polyol 和VORACOR PAPI 135C，Daltofbam ME 44206-01 和Superasec 5005 在20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃的模具內反應后熟化后的性能

2.3 阻燃性能

試制樣品的阻燃性能結果見下頁表4。從表4可以看出，VORACOR SH Rigid Experimental Polyol+VORACOR PAPI 135C 的試樣與Daltofoam ME 24209+Superasec 2175 試樣的阻燃性能接近達到B1級，而Daltofbam ME 44206-01+Superasec 5005 試樣的不具備阻燃性。

表4 Daltofoam ME 24209 和Superasec 2175，VORACOR SH Rigid Experimental Polyol 和VORACOR PAPI 135C，Daltofbam ME 44206-01 和Superasec 5005 試樣的阻燃性能

3 結論

從自由發泡來看，非阻燃組合料反應速度比B1級阻燃組合料快。從在模具內不同溫度注射樣件反應后熟化性能來看，B1 級阻燃組合料對架空保溫管道的溫度要達到40～50 ℃才能滿足生產需求；脫模時間也較非阻燃組合料要長；在生產過程中泄露料也必然要多。B1 級阻燃組合料對由于聚氨酯發泡體系在低溫條件會出現反應時間延長，產生的反應熱不集中出現熱散失現象，導致和鋼板之間出現硬皮甚至不發泡現象粘結力變差，會產生靠近鋼板局部聚氨酯泡沫結皮過厚，從而導致泡沫層中間部分泡沫密度偏低，壓縮強度偏低的現象。如果有以上現象出現，在阻燃型架空保溫管道的生產過程中，一定要注意溫度的變化，要提高模具、鋼管、外護管的預熱溫度，在架空保溫管道管管與外護管的溫度達不到所必須預熱溫度的條件下，可適當提高投料密度，以提高泡沫強度。

在架空管道生產過程中必須提高鋼管和外護管的預熱溫度，檢測好在整個發泡過程中鋼管及外護管的溫度變化，不斷根據環境溫度做出調整。經過實踐聚氨酯B1 級阻燃發泡組合料完全可以應用于管道保溫層中。