太陽熱水器的聚氨酯保溫層
太陽熱水器保溫層一般采用較高密度的聚氨酯泡沫自由式充填。這種充填方式通常易出現的問題是泡沫體與箱體外殼脫粘（外殼為硬質的不銹鋼板）或因泡沫體的"收縮"導致外殼變形（外殼為軟質的軋花鋁板）。 一般認為出現這種問題的原因是：聚氨酯泡沫體的形成過程是反應成型，反應放熱使發(fā)泡劑膨脹產生一定的壓力（泡孔內壓），當泡孔壁支撐作用與泡孔內外壓差達平衡時，泡沫體不再生長（即達到所謂的"升脹時間"）。而后隨著熱量的散發(fā)泡沫體溫度降低，泡孔內壓力降低，這時產生的內外壓差對泡孔壁結構產生一定的影響：若泡孔壁結構已經穩(wěn)定、足以支撐壓差，則不會發(fā)生明顯的變形；若泡孔壁結構未達到穩(wěn)定，則會在內外壓差作用下發(fā)生"收縮"。泡沫停止生長后直到泡沫體冷卻、不再發(fā)生形變的過程，稱為泡沫體的穩(wěn)定期。在這一過程中的"收縮"不同于通常意義上所講的縮泡，幾乎在所有的自由泡起發(fā)、成型中它都存在，只是收縮程度大小不同（可以稱之為聚氨酯泡沫的成型收縮率），一般在2%以下，嚴重時可達5%以上甚至可達20%。 從理論上講，讓泡沫體生長停止后泡孔結構立即達到穩(wěn)定是解決該問題的佳辦法。而事實上，這種情況對于目前聚氨酯行業(yè)中所使用的原料來說是不可能徹底解決的（即成型收縮率不會為0），而只能依賴現使用的材料通過適當的組合或采取一定的工藝手段來盡量減小泡沫穩(wěn)定過程中的收縮程度。
在理論與實踐的結合中，得出在不改變用料工藝的前提下，要減小收縮程度有三條方案可供參考（即聚醚組合料配制材料選擇方案）：
1.用高初始強度、高羥值、高官能度的聚醚多元醇做骨架。這樣在泡沫體形成之初泡孔壁即有一個較為強硬的骨架，來抵抗因泡沫體冷卻造成的泡孔內外壓差，減小收縮程度。在濟南某太陽熱水器試用的幾種料中，用量較多時聚醚835（剛性鏈節(jié)比重大，初始強度高）效果較好而4110聚醚（柔性鏈節(jié)含量大）效果不佳，就可以證明這一方案的可行性。適應這一要求的聚醚除835外，還有635聚醚可以適用。
2.用催化劑、高活性胺醚、交聯(lián)劑等使泡沫體快速固化，目的也是希望在泡沫體停止生長時孔壁結構已穩(wěn)定不再收縮、變形。較方案來說，本方案是采用"外力"來使泡沫硬性快速固化，這會造成泡沫體的酥、脆性，使其耐沖擊性能下降；從另一個角度講，"快速固化"必是快速反應的結果，使得發(fā)泡過程中物料會有一個較高的沖擊力，對太陽熱水器薄弱的內膽外殼具有沖擊變形的威脅，同時快速反應也易帶來熱量的高度積累，溫度必高，這樣在泡沫成型中泡孔內外壓差與孔壁支撐作用次達到平衡后，隨著熱量的散失，泡沫體溫度的下降必然會有更大的內外壓差產生，對于并不太強硬的結構來說，這一壓差可能會使泡沫體產生更大的收縮（由此需要在選擇快固化體系時必須與聚醚材料相互配合）。
3.與第二方案相反，采用慢固化。慢反應、慢固化帶來較低的反應熱，產生較低的泡孔內壓力，當泡沫停止生長后，因溫度變化較小使其內壓力幾乎不變，相應的也就沒有了對孔壁的作用力，從而減小了收縮程度。 在料的方面還需要注意的一點是：聚氨酯泡沫成型過程是化學反應成型，易受環(huán)境條件的影響，導致出現異常情況，例如冬季有時會發(fā)生泡沫的開裂現象，夏季偶爾會出現集熱管管口部位缺料現象等，這就要求在配料的時候不能墨守成規(guī)，死抱一個配方應付所有問題，而應從根本處著手找到應作的變化去避免這些異?，F象的發(fā)生。
對于聚氨酯泡沫保溫層來說，成型過程的操作工藝對收縮的影響也是相當大的。因此在原料確定的情況下，也很有必要優(yōu)化用料工藝從而得到更好的發(fā)泡效果。根據實用經驗有以下方面可供參考：1.模壓泡充填。從用料工藝來看，解決縮、脫問題的佳方案應是采用模壓泡填充，即在箱體外加固模具，用發(fā)泡料過量填充。這樣，在泡沫停止生長時泡孔內外壓力分別為孔內氣壓和孔外模壓，且模壓是隨孔內氣壓而變化并保持與之平衡的，這樣就不存在對孔壁的影響，也就無所謂縮、脫問題了（像****太陽熱水器的生產中發(fā)泡過程使用模具，使其稍發(fā)軟的泡沫體也不出現收縮、脫落、外殼變形等情況）。而此工藝需要注意的是集熱管管口部位的處理，實質上與材料選擇的1方案是對應的。 2.預設保溫烘道輔助泡沫成型。類似冰箱、熱水器的做法，物料注射完畢將桶體移到40～60℃的加熱烘道中，在較高的環(huán)境溫度下快速完成后熟化過程，促使泡沫結構穩(wěn)定減少收縮發(fā)生的機會（對應于材料選擇方案2，即快固化體系；也有縮小溫差、減小泡孔內外壓差從而減小收縮的功效）。3.分多次注料。每次的物料量較少，不會有太多的熱量積累和泡沫內的溫度過高，可減緩成型過程的物料沖擊力，減小后期會出現的泡孔內外壓力差，由此達到避免泡沫與外殼脫離或帶動外殼變形的目的。以上可供優(yōu)化的工藝是建立在聚氨酯泡沫成型工藝的基礎上的，即要有合理的物料配比，有良好的混合效果。當然工藝的更改勢必帶來一系列其他的問題，比如多次注料會加大物料用量、提高了成本。因此在實際中應注意在利與弊的結合中尋找適合自己的操作工藝，以達到佳效果。
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