[0001] 本实用新型涉及聚氨酯技术领域，尤其涉及一种低压气态二氧化碳发泡硬质聚氨酯泡沫浇注设备。

[0002] 随着泡沫塑料工业的不断发展及国际环境保护标准的不断提高，世界上发达国家已经采用液态二氧化碳作为聚氨酯泡沫塑料的发泡剂，是行业发展的必然趋势。由于二氧化碳是一种“三原子”友善环境物质，价格低廉，来源广泛，它的ODP值为零，受到人们的重视。

[0003] 因此，提供一种用二氧化碳替代HCFC‑141b作为发泡剂，制备聚氨酯泡沫的技术是值得研究的。但液体二氧化碳有一大特点：当压力突然下降，部分液体吸热而气化，出现气阻现象。另一部分液体则释放出热量凝结成固体，干冰的形成，这种现象可能发生在储罐、管道、泵、过滤器或系统其它任何部件中，会阻碍液体流动影响泵的运行引起事故的发生。为避免这种现象的发生，急需研制使用简单，操作方便，并能实现批量生产，为实际生产提供可靠性、安全性的常温常压下气态二氧化碳发泡技术具有重要意义。
实用新型内容

[0004] 根据以上技术问题，本实用新型提供一种低压气态二氧化碳发泡硬质聚氨酯泡沫浇注设备，由异氰酸酯储料罐、异氰酸酯计量泵、组合聚醚储料罐、异氰酸酯预混罐、组合聚醚计量泵、聚合MDI料桶组成，所述聚合MDI料桶通过输送管、上料泵和异氰酸酯预混罐连接，所述异氰酸酯预混罐通过静态混合器和二氧化碳钢瓶连接，所述异氰酸酯预混罐内部安装有搅拌桨，所述搅拌桨和搅拌电机连接，所述静态混合器和计量泵连接，所述静态混合器和二氧化碳钢瓶连接管道上安装有减压器、单向阀和流量计，所述计量泵通过转换阀门和异氰酸酯储料罐连接，所述异氰酸酯储料罐通过管道穿过过滤器、计量泵和浇注机混合头连接，所述浇注机混合头通过管道穿过过滤器、计量泵和多元醇储料罐连接。

[0005] 所述异氰酸酯储料罐、多元醇储料罐分别连接有换热器。

[0006] 所述浇注机混合安装在电动葫芦牵引器上。

[0007] 回流测试单元安装在多元醇储料罐、异氰酸酯储料罐之前的组份回流管路上，计量泵由法兰安装座的电动马达、联轴节、泵联接件和装有安全阀的轴向柱塞计量泵组成。输出量的调节是通过手轮和安装在计量泵壳上的刻度盘，调节范围10～100％，计量泵壳包括一个安装在上部的排气阀和一个泵壳底部的排泄螺塞。压力表显示吸入端和输出端的压力。输出端通过异氰酸酯输送管和异氰酸酯储料罐的输入端相连接，异氰酸酯储料罐的输出端和组合聚醚储料罐的输出端通过各自输送管与浇注机混合头连接；计量泵、流量计采用同一个输送机构驱动控制，输送机构包括驱动气缸、三位五通换向阀、驱动气缸设三位五通换向阀设置在机架外侧面，驱动气缸内设有活塞，活塞将驱动气缸缸体内部空间分成上气缸和下气缸，活塞上设有驱动杆，异氰酸酯计量泵和组合聚醚计量泵固定安装在固定板的左右两侧，异氰酸酯计量泵内设有一号活塞杆，组合聚醚计量泵内设有二号活塞杆，固定板的上方设有横板，横板的两端分别与一号活塞杆和二号活塞杆相连，横板的中部与驱动气缸的驱动杆相连接，横板的中部还连接有第一连杆，第一连杆的另一端连接有第二连杆，第二连杆的另一端与固定板连接，第二连杆上设有滑块。

[0008] 低压气态二氧化碳发泡硬质聚氨酯泡沫浇注方法，其具体浇注方法为：

[0009] 步骤1，将聚醚多元醇、催化剂表面活性剂、化学发泡剂放入加工设备中进行物理混配形成聚醚混合物，该聚醚混合物通过加料泵和输送管输送至聚氨酯高压发泡机多元醇储料罐中形成组合聚醚；

[0010] 步骤2，将低压气态二氧化碳通过计量装置计量后以恒定比例输送至静态混合器中，进入异氰酸酯预混罐；

[0011] 步骤3，将聚合MDI按比例通过静态混合器进入异氰酸酯预混罐，在常温常压下，将进入异氰酸酯预混罐的聚合MDI与低压气态二氧化碳再循环至静态混合器，再通过静态混合器循环到异氰酸酯预混罐到充分混合，混合后，打开异氰酸酯预混罐的阀门将混合均匀后的聚合MDI与低压气态二氧化碳输送至高压浇注机的异氰酸酯储料罐；

[0012] 步骤4，测定好浇注比例后启动设备进行发泡，高压浇注机将多元醇储料罐和异氰酸酯储料罐中的原料通过旋转式轴向柱塞计量泵把原料送到混合头，混合头在液压作用下开启时，两组份以很高的压力和流速注射到混合室中，相互碰撞，通过动能转化而达到混合的目的，并流出混合头进入模腔，即保温管工作管和高密度聚乙烯外护管之间的空腔，形成保温管工作管和高密度聚乙烯外护管之间的泡沫保温层，注射时间结束后，混合头活塞杆向前推进，全部物料被推出混合室，同时混合室内壁被活塞杆清洁，不留下任何残余物料，其余原料组份通过活塞杆两侧的回流槽返回多元醇储料罐和含有气态二氧化碳的异氰酸酯储料罐。

[0013] 所述保温管工作管由组合聚醚与低压气态二氧化碳和聚合MDI混合后制得，所述组合聚醚与所述低压气态二氧化碳和聚合MDI混合后制得异氰酸酯的质量比为1:1，所述发泡剂包括化学发泡剂和低压气态二氧化碳发泡剂，所述低压气态二氧化碳发泡剂在异氰酸酯中的质量份数为3～5份，所述化学发泡剂在所述组合聚醚中的质量份数为,1～2份，所述化学发泡剂为水。

[0014] 所述催化剂包括常规聚氨酯用有机胺催化剂和有机金属催化剂，在所述组合聚醚中有机胺催化剂占质量份数为2～4份，所述组合聚醚中有机金属催化剂占质量份数为0.1～1.5份，所述表面活性剂为专用硬质聚氨酯泡沫用有机硅表面活性剂，所述组合聚醚中表面活性剂在占质量份数为1.5～2份。

[0015] 所述组合聚醚中聚醚多元醇质量份数为100份其羟值为300～350mgKOH/g，酸值mgKOH/g≤0.15粘度(25℃)mpa.s700～900。

[0016] 所述低压为常温常压。

[0017] 所述步骤1‑3中的起发时间即组合聚醚多元醇与含有二氧化碳的异氰酸酯反应时间为15～38秒，固化时间即组合聚醚多元醇与含有二氧化碳的异氰酸酯反应停止时间为70～238秒。

[0018] 本实用新型的有益效果为：本实用新型通过含有二氧化碳的异氰酸酯与组合聚醚多元醇反应生成聚氨酯泡沫。经过一定固化时间后，得到低压气态二氧化碳发泡硬质聚氨酯泡沫，本实用新型采用低压气态二氧化碳与其它环保型发泡剂混合发泡制备，并采用了低粘度的配方体系，使本实用新型的硬质聚氨酯泡沫具备良好的强度、绝热性能和尺寸稳定性，另外本实用新型还同时提供了该硬质聚氨酯泡沫的制备方法，该方法将气态二氧化碳与聚合MDI通过静态混合器进行预混合，进而制备出该硬质聚氨酯泡沫，制备方法简单安全可靠，适于实际推广应用。本实用新型可以改善聚氨酯的泡体结构，形成的聚氨酯泡沫结构均匀，提高了聚氨酯泡沫的物理性能。本实用新型提供的一种低压气态二氧化碳发泡硬质聚氨酯泡沫浇注及其制备方法。工艺简单、易于操作，发泡效率高、无毒等优良的特性，是一种具有广阔应用前景的低成本发泡剂，提高了聚氨酯泡沫综合性能且利于推广。

[0019] 本实用新型采用低压气态二氧化碳发泡硬质聚氨酯泡沫，将低压气态二氧化碳通过计量后以恒定比例输送至静态混合器中，进入异氰酸酯预混罐。将聚合MDI按比例通过静态混合器进入异氰酸酯预混罐。在常温常压下，将进入异氰酸酯预混罐的聚合MDI与低压气态二氧化碳再循环至静态混合器，再通过静态混合器循环到异氰酸酯预混罐到充分混合。均制备得到了较为理想的发泡硬质聚氨酯泡沫浇注的保温管及管件。

[0020] 本实用新型采用零ODP的环保型发泡剂，对环境友好，顺应国际环境公约的要求。本实用新型的生产环境宽容度高，可满足生产环境，应用范围广；硬质聚氨酯泡沫的制备方法对设备的要求不高，制备方法简单可靠。

[0025] 下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

[0026] 实施例1

[0027] 硬质聚氨酯泡沫的制备方法如下：一种低压气态二氧化碳发泡硬质聚氨酯泡沫浇注的保温管及管件，由组合聚醚与低压气态二氧化碳和聚合MDI混合后制得，所述组合聚醚包含多元醇、催化剂、表面活性剂、和化学发泡剂水(不含气态二氧化碳)。所述组合聚醚与所述低压气态二氧化碳和聚合MDI混合后制得异氰酸酯的质量比为1:1。所述发泡剂包括化学发泡剂和低压气态二氧化碳发泡剂。所述低压气态二氧化碳发泡剂在异氰酸酯中的质量份数为3～5份。所述化学发泡剂在所述组合聚醚中的质量份数为，1～2份，所述化学发泡剂为水。所述催化剂包括常规聚氨酯用有机胺催化剂和有机金属催化剂，在所述组合聚醚中有机胺催化剂占质量份数为2～4份。所述组合聚醚中有机金属催化剂占质量份数为0.1～1.5份。所述表面活性剂为专用硬质聚氨酯泡沫用有机硅表面活性剂，所述组合聚醚中表面活性剂在占质量份数为1.5～2份。所述聚醚多元醇质量份数为100份其羟值为300～
350mgKOH/g，酸值mgKOH/g≤0.15粘度 (25℃)mpa.s700～900。

[0028] 首先异氰酸酯经过高性能的计量泵进入到静态混合器，同时气态的二氧化碳也通过质量流量计计量后按照一定的比例进入到静态混合器，就完成了异氰酸酯中加入二氧化碳的目的。混合好的异氰酸酯再进入预混合罐进行循环。当二氧化碳按照事先设定的比例加入到异氰酸酯中以后，打开预混料罐的控制阀门，将混合好二氧化碳的异氰酸酯加入到普通的高压浇注机料罐。然后让含有二氧化碳的异氰酸酯与组合聚醚多元醇反应生成聚氨酯泡沫。二氧化碳预混的控制系统主要用来控制整个预混过程的时间，异氰酸酯及二氧化碳的流量。通过设定的程序来准确控制相关参数。

[0029] 实施例2

[0030] 硬质聚氨酯泡沫的制备方法如下：

[0031] 1)将聚醚多元醇、催化剂、表面活性剂、和化学发泡剂水(不含气态二氧化碳)经物理混配成组合聚醚；

[0032] 2)混配后的组合聚醚通过加料泵和输送管输送至聚氨酯高压发泡机多元醇储料罐中，同时聚合MDI通过加料泵和输送管输送至异氰酸酯预混罐中；

[0033] 3)在常温常压下气态二氧化碳通过减压计量后以恒定比例输送至静态混合器中，与从异氰酸酯预混罐中进入静态混合器的聚合MDI充分混合；

[0034] 4)将聚合MDI按比例通过静态混合器进入异氰酸酯预混罐。在常温下，将进入异氰酸酯预混罐的聚合MDI与低压气态二氧化碳再循环至静态混合器，再通过静态混合器循环到异氰酸酯预混罐到充分混合；

[0035] 5)打开异氰酸酯预混罐阀门将混合均匀后的聚合MDI与低压气态二氧化碳输送至高压浇注机的异氰酸酯储料罐；

[0036] 6)测定好浇注比例后在常温常压下，高压浇注机将液态的组合聚醚多元醇和含有气态二氧化碳的异氰酸酯两种原料通过两台旋转式轴向柱塞计量泵把原料送到混合头，混合头在液压作用下开启时，对工作管进行浇注，浇注时支架上放置有工作管，工作管外侧包裹有外护管，外护管上开设有浇注口，浇注时，混合头将原料以很高的压力和流速注射到浇注口下侧的混合室中，相互碰撞，通过动能转化而达到混合的目的，并流出混合头进入模腔(保温管工作管和高密度聚乙烯外护管之间的空腔)；

[0037] 7)经过一定固化时间后，得到低压气态二氧化碳发泡硬质聚氨酯泡沫浇注的保温管及管件。

[0038] 所述步骤中的起发时间为20～38秒，固化时间为70～238秒；采用低压气态二氧化碳发泡硬质聚氨酯泡沫，均制备得到了较为理想的硬质聚氨酯泡沫浇注的保温管及管件。

[0039] 该保温管具体结构为，包括介质输送管、无机隔热层、设有流道的耐温支撑架、紧固不锈钢带、有机隔热层、内电晕层、外防腐层，介质输送管的周围面上紧固缠绕无机隔热层，设有流道的耐温支撑架由紧固不锈钢带紧固缠绕在介质输送管的无机隔热层上，设有流道的耐温支撑架包括支撑架本体、流道、固定部，支撑架本体顶部与底部为圆弧型，顶部圆弧与外防腐层内径相配合，底部圆弧与无机隔热层外径相配合，支撑架本体上设有流道，流道截面为等腰梯形，流道底部设有固定部，固定部左右方向贯通且与流道底部留有一段距离，防腐层内壁的内层为电晕层，的有机隔热层材料与设有流道的耐温支撑架内电晕层外防腐层接触，管件等节点都采用此结构。

[0040] 实施例3

[0041] 利用本申请产生保温管材的具体方法为：

[0042] 首先将介质输送管进行外观检测，用行吊将检测后的介质输送管吊装在缠绕机机上缠绕无机隔热层,然后装卡设有流道的耐温支撑架，根据介质输送管外径尺寸，用与设有流道的耐温支撑架外径尺寸相对应的紧固不锈钢带紧固的在介质输送管的外径的无机隔热层上进行缠绕，再按动穿管机前进按钮开关，将紧固好设有流道的耐温支撑架的介质输送管推进到外防腐层内。根据介质输送管的管径，将相对应的法兰封堵装在发泡平台平行推进装置上；将穿好外防腐层的介质输送管用吊车放置在发泡平台上，在介质输送管浇注有机隔热层原料前，启动发泡平台平行推进装置的前进开关，直至法兰封堵推进介质输送管的两端。在外防腐层中间钻一孔，用备好有机隔热层原料的高压浇注机浇注有机隔热层；浇注完毕几分钟后，启动发泡平台的后退开关，退出介质输送管两端的法兰封堵，然后将浇注好的介质输送管用行吊，吊放在码放区整个生产过程结束。

[0043] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。例如，本实用新型是以浇注的发泡方式制备硬质聚氨酯泡沫，本领域技术人员不经过创造性劳动即可在本浇注发泡体系的基础上衍生出其它发泡方式(如喷涂、板材等)制备的硬质聚氨酯泡沫，这些衍生出的硬质聚氨酯泡沫及其制备方式应视为本实用新型的保护范围。