高密度聚氨酯硬泡材料预制保温管道及预制方法技术

一种高密度聚氨酯硬泡材料预制保温管道及预制方法，其特征是保温管道由内层工作钢管，中间高密度聚氨酯保温层和外层的外护管道组成；所述的高密度聚氨酯保温层由组合聚醚、匀泡剂、催化剂、发泡剂与多异氰酸酯混合均匀后浇注制得。预制时先将称量好的聚醚多元醇、匀泡剂、催化剂、发泡剂投入混合釜中，搅拌30～60min至混合均匀；调整白料和多异氰酸酯的料温为20～25℃，白料与多异氰酸酯按质量比1:1～1.3经高压发泡机混合均匀后灌注到预制管道空腔模具内，使聚氨酯原液在封闭的空间进行自由压力发泡，形成高密度聚氨酯保温层。本发明专利技术用水作发泡剂，对臭氧层的破坏（ODP）为零，制备的聚氨酯保温层密度大，压缩强度高，满足对工作钢管的支撑作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种保温技术，尤其是一种利用高密度聚氨酯硬泡材料制备的预制管道，具体地说一种以水为高密度聚氨酯硬泡材料发泡剂来预制的保温管道及其制备方法。技术背景随着我国经济发展和城市化进程的加速，作为城市基础设施的热力网建设发展迅速，近十多年来，预制保温管在我国发展迅速，已成为供热管网的首选。保温材料从早期采用预制矿物棉或憎水珍珠岩发展到聚氨酯泡沫保温管，聚氨酯作为一种保温材料具有导热系数小、相对质量轻、尺寸稳定性好、防水、防震、耐溶剂、耐老化、易于加工成型等诸多优点。但是，也存在一些问题，由于内部工作钢管很重，要求聚氨酯保温层具有一定的承压能力，国内很多厂家的聚氨酯原料在发泡后达不到高密度的要求，力学性能不能满足要求，而且聚氨酯材料的耐高温性能也不太理想。在聚氨酯发泡领域，发泡剂CFC-11对臭氧层有很大的破坏作用已经被取代，替代品HCFC-141B对臭氧层也有一定的破坏作用，随蒙特利尔公约的实施，消耗臭氧层的物质逐渐被淘汰，欧洲、美国、日本等发达地区和国家已经停止使用HCFC-141B，中国作为蒙特利尔的参与国也面临着HCFC-141B的逐步替代工作。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术保温管道的保温层制备时不仅需大量使用破坏环境的发泡剂而造成所预制的保温管道承压能力不足及耐高温性能差的问题，专利技术一种用高密度聚氨酯硬泡材料预制的保温管道，同时提供一种相应的管道预制方法，利用本专利技术的所提供的硬泡材料配方及制备方法可制备得到密度在60kg/m3以上，径向相对变形10%的压缩强度不小于400kPa，导热系数小于0.03W/(m·K)，可耐温度150℃，在120℃长期使用寿命可达30年的高密度聚氨酯保温层，另外，本专利技术使用水作发泡剂，无毒无害，对臭氧层的破坏（ODP）为零。本专利技术的技术方案之一是：一种高密度聚氨酯硬泡材料预制保温管道，其特征是它由内层工作钢管，中间高密度聚氨酯保温层和外层的外护管道组成；所述的高密度聚氨酯保温层由组合聚醚、匀泡剂、催化剂、发泡剂与多异氰酸酯混合均匀后浇注到由工作管道和外护管道所形成的密闭空腔内发泡反应制得。所述的内层工作钢管为无缝钢管、螺旋钢管或直缝钢管中的一种；所述的外层的外护管道为高密度聚乙烯或玻璃钢管。所述的高密度聚氨酯保温层的各组分（按重量份）为：组合聚醚多元醇100份；匀泡剂2～3份；催化剂1～3份；发泡剂1～3份；多异氰酸酯100～130份。所述的组合聚醚多元醇为聚氧化丙烯多元醇或聚四氢呋喃多元醇中的一种或两种的组合，优选DC380、DC635C、N210、TMN-450、GB4110A和NJ4502中的一种或几种。所述的匀泡剂为聚醚改性聚硅氧烷、聚硅氧烷或聚醚硅氧烷中的一种或几种的组合，优选AK-8805、B8525、B8528、B8462、L-6863、SD624和SD622中的一种或几种。所述的催化剂为二甲基环已胺类、二甲基苯胺类或三嗪类催化剂中的一种或几种的组合，优选PC-8、DABCO、BDMA、PC-41中的一种或几种。所述发泡剂为H2O。所述多异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯（MDI）或粗MDI。本专利技术的技术方案之一是：一种高密度聚氨酯硬泡材料保温管道的预制方法，其特征在于它包括以下步骤：a）预制管道空腔模具：将工作管道嵌套在外护管道内并固定，在工作管道和外护管道两端口用法兰封闭，调整端头、法兰，按设计要求控制留头长度；b）制备白料：将称量好的组合聚醚多元醇、匀泡剂、催化剂、发泡剂投入混合釜中，搅拌30～60min至混合均匀；c）高密度聚氨酯硬泡的制备：根据预制管道工作钢管与外护管之间的空腔模具的体积和过填充密度计算需要填充的聚氨酯原液的质量，调整白料和多异氰酸酯的料温为20～25℃，白料与多异氰酸酯按1:1～1.3料比经高压发泡机混合均匀后灌注到预制管道空腔模具内，使聚氨酯原液在封闭的空间进行自由压力发泡，形成高密度聚氨酯保温层。所述的过填充密度为设计的聚氨酯保温层密度的110%～140%。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术采用水作发泡剂，与氟氯烃、环戊烷类的物理发泡剂不同，水是一种化学发泡剂，在发泡反应阶段，水与异氰酸酯反应生成脲，同时释放出CO2，释放的CO2残留在泡孔中起发泡作用。CO2无臭、无毒，对臭氧层的破坏（ODP）为零，地球变暖的综合因子（TEWI值）为零，而且用水作发泡剂的发泡体系工艺简单，对设备要求不高，完全符合替代发泡剂HCFC-141B的环保要求。（2）采用密封的预制管道模具发泡工艺，填充密度大于设计的聚氨酯保温层密度，发泡熟化后形成的聚氨酯保温层密度较大，压缩强度好，满足对工作钢管的承压能力。（3）通过调节聚醚多元醇种类和含量，添加性能优异的硅油和催化剂，调节聚氨酯原液的流动性，使发泡原液在模具内填充的比较均匀完全，而且形成的聚氨酯保温层既有较好的尺寸稳定性，还具有较好的柔韧性，而且聚氨酯保温层的导热系数低，保温效果好，耐高温性能好，使用寿命长。本专利技术的所提供的硬泡材料配方及制备方法可制备得到密度在60kg/m3以上，径向相对变形10%的压缩强度不小于400kPa，导热系数小于0.03W/(m·K)，可耐温度150℃，在120℃长期使用寿命可达30年的高密度聚氨酯保温层，另外，本专利技术使用水作发泡剂，无毒无害，对臭氧层的破坏（ODP）为零。附图说明图1为本专利技术的预制保温管首的结构剖视示意图。图中：1、内层工作钢管；2、中间高密度聚氨酯保温层；3、外层的外护管道。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。实施例1：一种预制保温管道，它由以下步骤制备而成：a）预制管道空腔模具的制备：将工作管道嵌套在外护管道内并固定，在工作管道和外护管道两端口用法兰封闭，调整端头、法兰，按设计要求控制留头长度。b）制备白料：分别称取60kg组合聚醚多元醇DC380、30kg聚醚多元醇DC635C、10kg聚醚多元醇N210（合计100kg组合聚醚多元醇，相当于100重量份）、2kg硅油SD624（苏州思德新材料科技有限公司）、0.4kg二甲基环已胺类催化剂PC-8（空气化工有限公司）、1.6kg二甲基苯胺类催化剂DABCO（空气化工有限公司）（合计2kg催化剂，相当于2份催化剂）、2kgH2O（相当于2份发泡剂）投入混合釜中，搅拌40min至混合均匀。c）高密度聚氨酯硬泡的制备：计算预制管道工作钢管与外护管之间的空腔模具的体积，按75kg/m3的过填充密度计算需要填充的聚氨酯原液的质量，调整白料和多异氰酸酯（MDI）的料温为25℃，白料与MDI按1:1.05料比经高压发泡机混合均匀后灌注到预制管道空腔模具内，使聚氨酯原液在封闭的空间进行自由压力发泡，形成高密度聚氨酯保温层。组合聚醚多元醇100份；匀泡剂2～3份；催化剂1～3份；发泡剂1～3份；多异氰酸酯100～130份。实施例2：一种预制保温管道，它由以下步骤制备而成：a）预制管道空腔模具的制备：将工作管道嵌套在外护管道内并固定，在工作管道和外护管道两端口用法兰封闭，调整端头、法兰，按设计要求控制留头长度。b）制备白料：分别称取50kg组合聚醚多元醇DC380、40kg聚醚多元醇DC635C、10kg聚醚多元醇N210、2.3kg硅油AK8805、0.3kg本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高密度聚氨酯硬泡材料预制保温管道，其特征是它由内层工作钢管，中间高密度聚氨酯保温层和外层的外护管道组成；所述的高密度聚氨酯保温层由组合聚醚、匀泡剂、催化剂、发泡剂与多异氰酸酯混合均匀后浇注到由工作管道和外护管道所形成的密闭空腔内发泡反应制得。

【技术特征摘要】
1.一种高密度聚氨酯硬泡材料预制保温管道，其特征是它由内层工作钢管，中间高密度聚氨酯保温层和外层的外护管道组成；所述的高密度聚氨酯保温层由组合聚醚、匀泡剂、催化剂、发泡剂与多异氰酸酯混合均匀后浇注到由工作管道和外护管道所形成的密闭空腔内发泡反应制得。2.根据权利要求1所述的预制保温管道，其特征在于：所述的内层工作钢管为无缝钢管、螺旋钢管或直缝钢管中的一种；所述的外层的外护管道为高密度聚乙烯或玻璃钢管。3.根据权利要求1所述的预制保温管道，其特征在于：所述的高密度聚氨酯保温层的各组分（按重量份）为：组合聚醚多元醇100份；匀泡剂2～3份；催化剂1～3份；发泡剂1～3份；多异氰酸酯100～130份。4.根据权利要求3所述的预制保温管道，其特征在于：所述的组合聚醚多元醇为聚氧化丙烯多元醇或聚四氢呋喃多元醇中的一种或两种的组合，优选DC380、DC635C、N210、TMN-450、GB4110A和NJ4502中的一种或几种。5.根据权利要求3所述的预制保温管道，其特征在于：所述的匀泡剂为聚醚改性聚硅氧烷、聚硅氧烷或聚醚硅氧烷中的一种或几种的组合，优选AK-8805、B8525、B8528、B8462、L-6863、SD624和SD622中的一种或几种。6.根据权利要求3所述的预...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宏新，刘丰，刘艳萍，沈建锋，李炎，吴然，
申请(专利权)人：江苏中圣管道工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32