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    蕪湖防水公司 厲害了!新工藝! 新技術!

    發布日期:2020-5-9 來源:中國防水在線

    單組分聚氨酯防水涂料施工方便,性能優良,是近年來最具有發展前途的防水涂料之一。但是單組分聚氨酯防水涂料的化學穩定性也是制約其發展的重要因素,需要更多的了解生產過程的關鍵工藝對涂料產品性能的影響,才能更好的保證產品質量。
    單組分聚氨酯防水涂料是含有端異氰酸酯(-NCO)的預聚體,是由含-NCO端異氰酸酯的預聚物與改性劑、顏料、助劑、填料組成的單組分液態的反應型高分子涂料,成膜機理是涂料中的預聚體遇到空氣當中的水分時發生反應而固化成膜。
    本文主要對單組分聚氨酯防水涂料的穩定性影響因素進行研究和探討;了解影響因素,并創新使用新型結構反應釜,改進其生產工藝,為保障單組分聚氨酯防水涂料的質量及貯存穩定性提供思路。

    1、原材料

    單組分聚氨酯防水涂料主要原材料為:聚醚、氯化石蠟、異氰酸酯、石油樹脂、顏填料(炭黑、滑石粉、碳酸鈣等)。
    ① 聚醚、氯化石蠟:一般情況不含水。

    ② 異氰酸酯(需要密閉貯存,避免接觸空氣中的濕氣)。

    ③ 顏填料:采用可塑性強、有較高耐酸性的高嶺土和耐酸堿、耐高溫、附著力強的絹云母粉。含水率一般1%~5%左右。

    ④ 助劑:采用納米TiO2、ZnO等無機粒子對聚氨酯防水涂料進行改性,不僅對紫外線屏蔽、吸收能力較強,而且其納米粒子對光催化特性將有害物質氧化、降解,可以凈化環境中的有害物質。含水率0.5%~2%左右。

    2、傳統生產工藝及設備

    傳統生產工藝:單組分聚氨酯防水涂料化學穩定性是指涂料在貯存過程中預聚體的-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。因此,對填料或其他原材料含水率的控制非常重要,一般要求原材料水分含量小于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,以免造成浪費。
    傳統生產工藝流程圖如圖1:

    圖1
    生產工藝主要有三步:配料混合→加熱脫水→聚合反應。

    ① 加熱脫水溫度為關鍵工序,其脫水溫度一般控制在105~125℃之間,脫水時間約3~5h;

    ② 脫水達到規定指標(0.05%以內),然后在密閉、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3~5h,檢測NCO含量,符合指標要求后降溫進行成品灌裝。
    傳統生產設備:一般采用單一反應釜完成所有工序,其結構圖如圖2:
    圖2
    該生產工藝的問題:

    ① 產品質量不穩定,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有水分的原材料反應,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,為了確保較低的指標達標,則需要很高的成本。

    3、新型生產設備

    為了解決以上問題,我們針對生產設備進行了改進。
    圖3是反應釜(《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
    此外,新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±10g/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

    4、新生產工藝

    先將聚醚多元醇、液體改性樹脂、增塑劑加入在密閉容器中開始升溫,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)℃、-0.095MPa條件下減壓脫水120min,使之含水率≤0.05%;降溫至75~80℃滴加MI,在(80±3)℃條件下恒溫反應3h。抽樣檢測聚合物的—NCO含量,當預聚體的—NCO含量達到設計值時,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0.5h,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。生產工藝流程圖如圖5:

    圖5
    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,反應結束后,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。
    因此,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。

    5、質量對比

    單組分聚氨酯涂料生產是一個較為復雜的物理、化學過程,改善其分散、傳熱過程,保證參與反應的組分在反應釜中的充分、均勻,最大程度的使傳導界面和反應釜內各層面的溫度一致,是反應速度和反應程度的關鍵。單組分聚氨酯防水涂料生產設備、生產工藝經優化后,經生產運行證明,下線的單組分聚氨酯防水涂料質量穩定、性能優良,尤其是貯存穩定性等達到了有力保障;既提高了產品質量又能夠節能降耗,充分發揮了設備和系統的最大作用,能夠保證生產順利進行和最終產品質量的質量穩定。
    單組分聚氨酯在通過貯存1~12個月后的情況對比:圖6拉伸強度對比、圖7斷裂伸長率對比、圖8產品貯存后期物性指標對比。
    圖6圖7圖8
    由圖6、圖7、圖8數據可以看出,傳統的設備和工藝下線的產品,其黏度和物性指標在貯存6~8個月后,黏度開始不斷上升,3~5個月后物性指標逐漸下降;新的設備和工藝下線的產品在后期貯存時,其黏度和物理性能指標的穩定性均遠遠優于傳統的生產工藝,很大程度的提高了涂料的保質期。

    結語

    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。隨著單組分聚氨酯防水涂料的生產工藝和技術的不斷完善,客戶對單組分聚氨酯防水涂料的認知度越來越高,在防水領域的分量也會越來越大。只有適用的生產設備、生產工藝和嚴格規范的操作、控制,穩定產品質量、最大程度的提高產品經濟效益,方能推動單組分聚氨酯防水涂料市場的發展。

     

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