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單組分聚氨酯防水涂料新型生產工藝與設備

2021-03-30

單組分聚氨酯防水涂料的化學穩定性是指涂料在貯存過程中,預聚體中的—NCO基團與可能存在的含活性—OH的物質(如水分)發生反應,造成體系黏度增加、表面結皮甚至凝膠固化的特性。因此,對填料或其他原材料的含水率進行控制非常重要,一般要求原材料中的水分含量小于0.05%。在合成過程中,為了去除微量水分,一般需要提前加入適量異氰酸酯,消耗多余的微量水分,造成浪費。

傳統生產工藝及設備

傳統生產工藝流程如圖1所示,主要有三步:配料混合→加熱脫水→聚合反應。

圖1    傳統生產工藝流程

1)加熱脫水為關鍵工序,脫水溫度一般控制在105~125 ℃之間,時間約3~5 h。

2)脫水達到規定指標(含水率0.05%以內)后,在密閉、真空條件下對物料進行降溫。

3)當物料溫度降到(75±3)℃后,開始滴加異氰酸酯,物料溫度控制在(82±2)℃反應3~5 h,檢測—NCO含量,符合指標要求后降溫,進行成品灌裝。

傳統生產一般采用單一反應釜完成所有工序,其結構如圖2所示。


圖2   傳統生產設備

該生產工藝存在以下問題:

1)脫水不充分,降溫包裝后開始做下一釜時,粘附在釜壁和攪拌槳上的材料與加入的含水原材料反應,嚴重時可能出現暴聚(釜內料全部快速凝固)。

2)生產周期長,每個工序都有等待時間(如脫水后的料溫在120 ℃以上,需要降溫到70 ℃才能加異氰酸酯開始聚合反應),導致產量小、能耗高。

3)每個反應釜生產交替時,殘留的材料與后期添加的填料容易形成包裹,造成脫水不完全,致使涂料貯存過程中黏度變大,影響涂料貯存穩定性。

4)控制難度大,需要操作工人有較高的操作水平和責任心才能確保產品質量和生產安全等問題。

5)成本增加:由于質量波動幅度大,為了確保達到最低的質量指標要求,也需要較高的成本。
新型生產設備與工藝
為解決以上問題,對原有的單組分聚氨酯防水涂料生產設備作了改進。圖3是新型單組分聚氨酯防水涂料生產反應釜(專利技術,專利名稱:聚氨酯防水涂料生產設備,專利號:ZL 2019 2 0530596.4)的結構圖。

圖3   新型生產設備

新型單組分聚氨酯防水涂料生產設備采用PLC工業自動化電腦控制,全程實行電腦跟蹤,壓力、溫度、流量智能數顯控制,流量配比精度±10 g/s;從加料到工藝控制由系統智能控制,減少人工操作產生的質量差異,如圖4。

圖4    生產過程系統智能控制

將聚醚多元醇、液體改性樹脂、增塑劑加入密閉容器中后開始升溫;在高速攪拌下加入分散劑、防沉劑、填料、納米TiO2、CO2吸收劑,分散均勻后,在(120±3)℃、-0.095 MPa條件下減壓脫水120 min,使之含水率≤0.05%;降溫至75~80 ℃滴加TDI,在(80±3)℃條件下恒溫反應3 h。抽樣檢測聚合物的—NCO含量,當其達到設計值時,即可停止反應。反應結束后在攪拌狀態下加入固化劑、抗氧化劑,保溫攪拌0.5 h,冷卻降溫至70 ℃以下,加入適量的催化劑、溶劑,分散均勻即可出料。生產工藝流程如圖5所示。

圖5   新的生產工藝

新型單組分聚氨酯防水涂料生產設備

工作過程如下:

1)反應釜1內加入需要脫水的原材料,進行分散、混合,并通過反應釜2降溫時的熱風進行升溫(盤管內通風進行熱交換)。

2)等待反應釜2內的混合料放空后,將反應釜1的混合料通過過濾器、研磨泵導入反應釜2。

3)在反應釜2內繼續對混合料進行升溫,并抽真空對混合料進行脫水(此時,反應釜1同時進行加料、混合、分散)。

4)當反應釜2內混合料達到規定脫水標準后,通過過濾器、導料泵將混合料導入反應釜3。

5)混合料導入反應釜3后,加入異氰酸酯進行恒溫反應,得到單組分聚氨酯防水涂料成品。

新型單組分聚氨酯防水涂料生產設備采用各工序分別控制,同時將降溫熱能用于常溫原材料升溫的連續生產工藝結構。將反應釜設置為三層,便于加料和導料,同時充分利用各道工序之間(降溫工序釋放的熱源用于需要升溫的工序)的關系,降低了能源浪費。該設備結構清晰(各工序使用的反應釜根據工序需求采用不同構造),操作簡便,減少操作人員工作量,加熱、冷卻速度快,流水線作業模式的產品物理性能和外觀質量更加穩定。

小結

單組分聚氨酯防水涂料的生產是完全意義上的化工生產,相對傳統的防水卷材和防水涂料,其對設備、工藝和人員素質要求更高。新型單組分聚氨酯防水涂料生產設備克服了原來反應釜生產速度慢,等待升溫、等待降溫時間長,需要大功率高速分散設備,每罐反應釜交替時沒有清理干凈物料容易包裹、結焦固化甚至物料暴聚、產品質量不穩定等問題。新型單組分聚氨酯防水涂料生產設備結構簡單,操作簡便,能耗低、原材料損耗少,產品物理性能和外觀質量穩定。

以上就是小編要說的,關于單組分聚氨酯防水涂料新型生產工藝與設備,如果您還有其他塑性體改性瀝青防水卷材,高分子自粘復合防水卷材,自粘聚合物改性瀝青防水卷材等防水材料的需要,都可以聯系我們浙江省江山市宇昊防水材料有限公司?。?!

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