聚氨酯筛板Word文档格式.docx

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聚环氧丙烷二醇（PPG）,DL-1000,Mn=1000,f=2,工业品,淄博东大化工公司;

甲苯二异氰酸酯（T-100、T-80）,工业品,BASF公司;

4,4'

-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）,工业品,烟台万华聚

氨酯股份公司,3,3'

-二氯-4,4'

-二氨基二苯基甲烷（MOCA）,工业品,江苏农药集团;

1,4-丁二醇（BDO）,工业品,韩国进口;

催化剂及其他助剂均为市售工业品

1.2筛板用原液的制备

聚氨酯筛板用原液可采用预聚法和半预聚法制备。

1.2.1预聚物法

将聚醚或聚酯多元醇加入反应釜中,在100～120℃,20.096MPa的负压下减压脱水

0.5～1h,然后降温到60℃以下,加入计量的TDI或MDI,于80℃下反应约2h,然后再脱气至无气泡,降温密封得预聚物。

1.2.2半预聚物法（以MDI体系为主）

（1）半预聚物（A组分）制备将聚醚或聚酯多元醇加入反应釜中,在100～120℃,-0.096MPa的负压下减压脱水0.5～1h,然后降温到50℃以下,加入计量的MDI,于80℃下反应约2h,然后再脱气至无气泡,降温密封得半预聚物。

（2）扩链剂组分（B组分）的制备将计量的聚醚或聚酯多元醇和1,4-丁二醇加入反应釜,在100～120℃,-0.096MPa的负压下减压脱水1.5～2h,降温后加入定量的催化剂搅拌均匀即得B组分。

1.3聚氨酯筛板（网）的制备

将制备好的预聚物或半预聚物加入三组分反应注射成型机（RIM机）的A组分储罐中,固化剂加入到RIM机的B或C罐中（MOCA为一储罐,半预聚物的B组分为一储罐）,开动储罐搅拌电机、循环计量泵电机及加热油罐及其电机,控制物料温度到规定值待用。

工艺流程如下:

将模具预热到一定温度,喷涂脱模剂,启动RIM机混合头电机,开始浇注,浇注结束后,在一定温度下加热硫化1小时,脱模修整,后熟化即得聚氨酯筛板（网）。

1.4聚氨酯筛板物理性能要求

聚氨酯筛板用胶料的物理性能要求见表1

结果与讨论

2.1材料物理性能的研究

2.1.1多元醇种类对性能的影响

虽然聚氨酯弹性体具有优异的物理机械性能,但根据筛板（网）使用场合的不同,对材料的具体要求有较大的区别,大孔筛通常用于矿石或煤的分级,矿石中含水量少,对耐水性能要求不高,但强度要求高,采用聚酯型聚氨酯即可满足性能要求;

条缝筛主要用于洗、选矿最后一道工序的脱水过程,此时矿石基本为粉末状,且含水量较高,故要求材料耐水性较好,永久变形小,回弹性好,尺寸稳定性好,聚醚型聚氨酯弹性体可

满足性能要求。

分别采用聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）、聚环氧丙烷二醇、聚酯二醇与

T280预聚物法制得的弹性体物理机械性能如表2所示。

由表2可看出,采用PTMG-TDI-MOCA聚,酯-TDI-MOCA及PTMG/PPG-TDI-MOC体A系所得弹性体物性除聚酯体系和混合聚醚体系的永久变形稍大外,其他性能均可满足筛板性能要求,且加入PPG可以降低材料的造价,降低产品成本。

2.1.2不同合成方法对性能的影响

为了改善筛板的使用性能,法国博雷公司将筛板胶料分为上下两层,上层较软,邵尔A硬度为60度,下层较硬为85度左右,这样既可保证筛板的刚度和挺性以及材料的强度,又可改善筛板工作面的弹性,提高筛分效率。

由于半预聚物法能够比较容易地调节材料的硬度,故低硬度的聚氨酯弹性体可采用半预聚物法来合成。

通常由于TDI体系气味较大,且制得的弹性体弹性较MDI体系小,一般不采用半预聚物法加工,而MDI

体系由于挥发性小,气味小,但粘度稍高,较适合于半预聚物法加工。

以聚酯、聚醚、

MDI采用预聚物法和半预聚物法制得的弹性体性能如表3所示

由表3可看出,采用半预聚物法制得的弹性体硬度可以比较容易的调到邵A60度左右,

此时的弹性、伸长率均较好,且物料A,B组分的比例、粘度比较接近,提高了混合的均匀性,同时改善了弹性体的某些性能。

2.1.3不同二异氰酸酯对材料性能的影响

一般情况下,合成聚氨酯弹性体的多异氰酸酯以二异氰酸酯为主,多数情况下采用甲苯二异氰酸酯（TDI）和4,4'

-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI）。

由于TDI和MDI在物性和结构上都有较大的差别,TDI为单苯环,常温下为液体,刺激性气味较大,而MDI为双苯环结构,常温下为固体,气味很小,且反应活性较高,所以在合成弹性体时各有其特

点,以PTMG,MDI,TDI为主要原料,分别采用预聚物法和半预聚物法制备硬度基本接近

的弹性体,弹性体的物理机械性能对比如表4所示

由表4可知,无论采用何种体系,材料的低温性能均较好,这与PTMG的分子结构有关对MDI体系无论何种合成方法,弹性体强度、回弹性均较好,其他性能两种体系接近

2.1.4TDI异构比对材料性能的影响

一般情况下,根据不同的使用要求,合成聚氨酯弹性体可采用不同结构的TDI。

目前市场上销量较大的主要是TDI-80/20和TDI2100。

TDI-80/20是异构体2,4-和2,6-结构的80比20混合

物,TDI-100为纯的2,4-结构,结构的差别决定了性能的差别[3]。

用预聚物法及同样的工艺条件合成同样游离NCO百分含量的PTMG弹性体,两者性能对比如表5。

由表5可知,采用T-80和T-100制得的聚氨酯弹性体的物理机械性能相差不太大,总的来讲>

T-100制得的弹性体机械性能比T-80制得的弹性体性能要好。

但T-100造价要比T-80高近一倍,对无特殊要求的制品用T-80体系较为经济。

2.2工艺性的研究

2.2.1多元醇种类对工艺性能的影响

采用浇注型聚氨酯制备筛板,不仅要求材料的物理性能满足使用要求,工艺性能也十分重要,不同种类的多元醇会对预聚物的粘度,A,B组分的配比,胶料的流动时间（操作时间）等产生影响。

分别用聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）、聚环氧丙烷二醇、聚酯二醇与T-80采用预聚物法制得的弹性体工艺性能如表6所示。

由表6可知,同样游离NCO百分含量时,聚酯系列预聚物粘度较高,操作时间短,有利于快速硫化、脱模,但流动性差;

聚醚系列预聚物粘度较低,操作时间长,流动性好,使胶料中夹带的气泡易于排出。

2.2.2TDI,MDI及TDI不同异构比对材料工艺性能的影响

在合成聚氨酯弹性体时,二异氰酸酯种类及异构比不仅对物理性能有较大的影响,对工艺性能也有较大的影响,以PTMG,MDI,T-80,T-100合成聚氨酯弹性体,其工艺性能对比如表7所示。

由表7知,TDI体系和MDI体系在同样的硬度下,MDI体系的预聚物粘度较高,而操作时间介于T-80和T-100之间,粘度大是由于MDI为固体的原因,而操作时间则与MDI和1,4-BDO的反应活性有关。

对TDI体系,同样的游离NCO百分含量时,两者的粘度基本接近,但T-100要比T-80的操作时间长近一倍,这对于制作精密筛板十分重要,

因为较长的釜中寿命意味着A,B组分混‘合浇注后,有较长的流动时间,容易充满模腔,且可保证浇注过程中混在胶料中的气泡有充足时间从胶料中溢出,提高成品率,

保证产品质量。

而T280制得的预聚物在A,B混合时,操作时间短,流动性差,在制作大孔筛时也有一定的难度,但可通过和T-100并用或在PTMG中加入部分PPG的方法来作适当调整,对聚酯体系该结论也适用。

2.2.3不同合成方法对工艺性能的影响

在合成MDI体系的预聚物时,如果采用预聚物法,则预聚物中的游离NCO百分含量通常要求较高,原因是因为NCO百分含量低时,固化时加入的固化剂量就少,比例相差很大,且预聚物粘度较高,固化剂粘度较小,粘度相差很大,混合均匀难度较大,而采用半预聚物法,上述问题就可比较容易地得到解决,只是操作时间有所缩短,结果如表8

所示。

由表8可看出,半预聚物法可明显改变A,B组分之间的比例,对降低粘度、提高混合

均匀性具有很好的效果。

2.3筛板制作对骨架材料、模具及加工条件要求

2.3.1骨架材料

由于筛板主要用于煤、铜、铁等矿石的筛选和分级,使用条件十分苛刻,工作场所负荷较大,单纯的聚氨酯弹性体虽然强度较高、耐磨性能优良,但其刚性、挺性较小,必须采用金属材料进行加强。

根据筛板结构不同,骨架材料的结构也不同,通常情况下,主要有以下几种结构:

1）金属焊接骨架:

这种骨架主要由一定厚度的钢板根据筛板结构焊接而成,呈框架结构,钢板厚度有5mm,8mm,10m及m12mm等多种,而钢板宽度则根据筛板厚度决定,一般有20mm,25mm及30mm等几种,要求焊接牢固,使用时要进行去油、去锈等表面处理,以提高和聚氨酯胶料的粘合力。

2）钢丝编织骨架:

这种骨架主要用于驰张筛板（网）,骨架除位于筛网两端的钢板挂钩由6～8mm厚的钢板制成外,其它由一定结构的钢丝或钢丝绳制成,钢丝绳沿筛板（网）长度方向排列,两端和钢板挂钩固定在一起,也可在垂直筛板（网）长度的方向上增加一定数量的细钢丝绳对筛板网）增强,提高该方向的刚度和筛板的尺寸稳定性。

同样,使用时也要进行去油、去锈等表面处理,以提高和聚氨酯胶料的粘合力。

采用这种骨架制得的筛网为柔性的筛网可弯曲、折叠。

2.3.2模具

采用浇注型聚氨酯制备筛板（网）,主要采用常压浇注的方法,无需加压。

模具选材、胶料的收缩率等是影响制品尺寸、加工效率等的主要因素。

通常胶料的线性收缩率取1.8%～2.2%,而嵌入骨架后制品的收缩率会略有减小,对尺寸要求较高的条缝筛板收缩率的选取尤为重要。

从选材来讲,可以采用金属、橡胶、树脂、塑料等材料,金属材料导热性较好,尺寸稳定性好,但造价高。

也可采用浇注型聚氨酯制作模具。

模具的粗糙度只要能保证顺利脱模即可。

2.3.3工艺条件

筛板（网）制作过程中,工艺条件是决定产品能否顺利生产的又一重要条件,工艺条件包括原料温度、混合比例、硫化温度、硫化时间、后硫化时间等多个参数。

具体参数由配方决定,通常硫化温度为100～110℃,时间为1h,后硫化温度为100～110℃,时间为16～24h。

3结论

（1）聚酯、聚醚（PTMG和PPG）可用于筛板网）的制作,聚酯适合于大孔筛,而聚醚适合于各种筛板。

（2）采用MDI半预聚物体系,可制作高、低硬度分层的筛板（网）。

（3）TDI-100具有较长的操作时间,工艺性能好。

（4）筛板制作硫化工艺条件为100～110℃×

1h,后硫化条件为100～110℃×

16～24h。

参考文献:

[1]李绍雄,刘益军1聚氨酯树脂及其应用[M]1北京:

化学工业出版社,2002.

[2]曹军,陈利,等.聚氨酯弹性体在矿山机械中的应用前景[J].聚氨酯工业,1995,（4）:

14.

[3]山西化工研究所.聚氨酯弹性体手册[M]1北京:

化学工业出版社,20001