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单组分聚氨酯防水涂料新型生产工艺与设备

单组分聚氨酯防水涂料的化学稳定性是指涂料在贮存过程中，预聚体中的—NCO基团与可能存在的含活性—OH的物质（如水分）发生反应，造成体系黏度增加、表面结皮甚至凝胶固化的特性。因此，对填料或其他原材料的含水率进行控制非常重要，一般要求原材料中的水分含量小于0.05%。在合成过程中，为了去除微量水分，一般需要提前加入适量异氰酸酯，消耗多余的微量水分，造成浪费。

1、传统生产工艺及设备

传统生产工艺流程如图1所示，主要有三步：配料混合→加热脱水→聚合反应。

图1传统生产工艺流程

1）加热脱水为关键工序，脱水温度一般控制在105～125℃之间，时间约3～5h。

2）脱水达到规定指标（含水率0.05%以内）后，在密闭、真空条件下对物料进行降温。

3）当物料温度降到（75±3）℃后，开始滴加异氰酸酯，物料温度控制在（82±2）℃反应3～5h，检测—NCO含量，符合指标要求后降温，进行成品灌装。

传统生产一般采用单一反应釜完成所有工序，其结构如图2所示。

图2传统生产设备

该生产工艺存在以下问题：1）脱水不充分，降温包装后开始做下一釜时，粘附在釜壁和搅拌桨上的材料与加入的含水原材料反应，严重时可能出现暴聚（釜内料全部快速凝固）。

2）生产周期长，每个工序都有等待时间（如脱水后的料温在120℃以上，需要降温到70℃才能加异氰酸酯开始聚合反应），导致产量小、能耗高。

3）每个反应釜生产交替时，残留的材料与后期添加的填料容易形成包裹，造成脱水不完全，致使涂料贮存过程中黏度变大，影响涂料贮存稳定性。

4）控制难度大，需要操作工人有较高的操作水平和责任心才能确保产品质量和生产安全等问题。

5）成本增加：由于质量波动幅度大，为了确保达到最低的质量指标要求，也需要较高的成本。

2、新型生产设备与工艺

为解决以上问题，对原有的单组分聚氨酯防水涂料生产设备作了改进。图3是新型单组分聚氨酯防水涂料生产反应釜（专利技术，专利名称：聚氨酯防水涂料生产设备，专利号：ZL201920530596.4）的结构图。

图3新型生产设备

新型单组分聚氨酯防水涂料生产设备采用PLC工业自动化电脑控制，全程实行电脑跟踪，压力、温度、流量智能数显控制，流量配比精度±10g/s；从加料到工艺控制由系统智能控制，减少人工操作产生的质量差异，如图4。

图4生产过程系统智能控制

将聚醚多元醇、液体改性树脂、增塑剂加入密闭容器中后开始升温；在高速搅拌下加入分散剂、防沉剂、填料、纳米TiO2、CO2吸收剂，分散均匀后，在（120±3）℃、-0.095MPa条件下减压脱水120min，使之含水率≤0.05%；降温至75～80℃滴加TDI，在（80±3）℃条件下恒温反应3h。抽样检测聚合物的—NCO含量，当其达到设计值时，即可停止反应。反应结束后在搅拌状态下加入固化剂、抗氧化剂，保温搅拌0.5h，冷却降温至70℃以下，加入适量的催化剂、溶剂，分散均匀即可出料。生产工艺流程如图5所示。

图5新的生产工艺

新型单组分聚氨酯防水涂料生产设备

工作过程如下：

1）反应釜1内加入需要脱水的原材料，进行分散、混合，并通过反应釜2降温时的热风进行升温（盘管内通风进行热交换）。

2）等待反应釜2内的混合料放空后，将反应釜1的混合料通过过滤器、研磨泵导入反应釜2。

3）在反应釜2内继续对混合料进行升温，并抽真空对混合料进行脱水（此时，反应釜1同时进行加料、混合、分散）。

4）当反应釜2内混合料达到规定脱水标准后，通过过滤器、导料泵将混合料导入反应釜3。

5）混合料导入反应釜3后，加入异氰酸酯进行恒温反应，得到单组分聚氨酯防水涂料成品。

新型单组分聚氨酯防水涂料生产设备采用各工序分别控制，同时将降温热能用于常温原材料升温的连续生产工艺结构。将反应釜设置为三层，便于加料和导料，同时充分利用各道工序之间（降温工序释放的热源用于需要升温的工序）的关系，降低了能源浪费。该设备结构清晰（各工序使用的反应釜根据工序需求采用不同构造），操作简便，减少操作人员工作量，加热、冷却速度快，流水线作业模式的产品物理性能和外观质量更加稳定。

3、小结

单组分聚氨酯防水涂料的生产是完全意义上的化工生产，相对传统的防水卷材和防水涂料，其对设备、工艺和人员素质要求更高。新型单组分聚氨酯防水涂料生产设备克服了原来反应釜生产速度慢，等待升温、等待降温时间长，需要大功率高速分散设备，每罐反应釜交替时没有清理干净物料容易包裹、结焦固化甚至物料暴聚、产品质量不稳定等问题。新型单组分聚氨酯防水涂料生产设备结构简单，操作简便，能耗低、原材料损耗少，产品物理性能和外观质量稳定。