浅谈聚氨酯弹性体清管器的生产工艺和设备(1)

摘要：本文介绍了聚氨酯弹性体清管器的性能和用途，主要生产工艺条件和原料，所用设备的结构和要求及生产中的主要要点。
关键词：清管器、聚氨酯弹性体、PTMG、予聚体法弹性体浇注机
    石油和化学工业中，管道是必不可少的。及时清理干净管道中由于长期运行产生的聚积物如铁锈、污垢等，对于确保管道的畅通，保障设备的正常运行，延长设备使 用寿命有着十分重要的意义。用水压或气压推动弹性清管器反复运动来清洗管道的方法—PIG清洗法是管道清洗中最为常见的物理清洗方法之一。随着我国石油化 工、城市供水、供热及城市污水处理等行业的飞速发展，PIG清洗的应用必将越来越广泛和普遍。
1、聚氨酯弹性体是制造清管器的理想材料：
   聚氨酯弹性体可通过对其原料和配方的调整，在很宽范围内设计加工出弹性好、强度高、耐磨、耐酸碱和耐水解性等具有优异综合性能的高分子材料，它已广泛地应 用于工业、建筑、汽车及体育等各个领域，故聚氨酯弹性体是制造PIG法清管器非常理想的材料。聚氨酯弹性体的生产方法有：混炼型（MPU）、热塑型 （TPU）浇注型（CPU）及反应注射成型RIM等。
1.1浇注型聚氨酯弹性体
通过浇注工艺，由液体聚氨酯原料反应成型的聚氨酯弹性体，亦称“浇注胶”，“液体橡胶”，是目前聚氨酯弹性体中应用较广泛的一类，其主要原因：
① 以液体原料浇注或注射到制品模具中反应而固化成型，可直接制得尺寸大，体积厚或形状复杂的制品；
② 制品的综合性能佳，可以调节原料配方、组成或用量，获得不同硬度的制品，性能可变范围大；
③ 既可采用简单的手工浇注：设备投资小，成型方便；亦可采用机器浇注、批量生产高质量、低成本的产品。

1.2 PTMG型聚氨酯弹性体PIG清管器：采用予聚体法生产。生产的制品经有关单位使用和鉴定，证明质量可靠，性能优良，完全可以代替国内外同类产品。

清洗管用聚氨酯弹性体的主要性能

项目	指标
硬度（ShoreA）	80~84
拉伸强度（MPa）	＞40
伸长率（%）	＞400
300%定伸强度（MPa）	20~25
撕裂强度（KN/m）	＞80
回弹性（%）	30~35
阿克隆磨耗	＜0.05
耐水解性：拉伸强度变化率（%）	＜10（70℃水浸泡72h后常温下测试）
伸长变化率（%）	＜8（70℃水浸泡72h后常温下测试）

2、工艺和原料及有关因素：

2.1工艺
2.1.1加工艺选择，主要有予聚体法和一步法
     一步法是将低聚物多元醇、液态二异氰酸酯、扩链剂等按配方准确计量一次性混合均匀注入模具中成型，虽然工艺较为简单，但因聚合和扩链反应同时进行，反应速度不易控制，形成的分子链规整性差，软、硬段混合程度较高，使制品模量较低、性能较差。
     予聚体法采用分步反应，先将低聚物多元醇与异氰酸酯进行予聚反应，再在一定温度下将端异氰酸酯基的予聚体和二元胺（或二元醇）混合进行扩链反应，故其反应速度易于控制，制品中分子排列比较规整，力学及综合性能亦明显高于一步法生产的CPU。
    比较两法的特点，考虑到清管器的使用环境要求有良好的综合性能，如耐水解性、耐磨性、回弹性等因素，故以选用予聚体法工艺为宜。
2.1.2主要原料的选择
2.1.2.1多元醇的确定

表1：几种多元醇制备CPU的比较

多元醇	硬度Shore	柔韧性	水解稳定性	价格
聚酯二醇	＜80	脆	差	低
PTMG	80~90	较差	好	高
220N	＜75	好	中	低
PTMG/330N/220N	80~85	好	好	中

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