CN101880453B - 聚氨酯喷射砂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐酸、耐碱、耐油污、耐水解并具富有弹性、柔韧性、耐磨性的聚氨酯喷射砂，有效地节约资源，降低使用成本。本发明的聚氨酯喷射砂，原材料采用：聚醚、异氰酸酯、水、磨料、回收料、稳定剂、催化剂、颜料，磨料为氧化物、碳化物、金属合金微粒、结晶体氧化物、植物纤维中的一种或一种以上，回收料为聚氨酯喷射砂加工分类后干净、清洁的回收料，回收中的废料类别要与配方中的磨料类别相一致。本喷射材料的发明应用前景广阔，适用于废、污水处理行业的金属除锈作业及建筑施工行业等领域的使用，其效果更理想，而且材料易于回收。

Description

聚氨酯喷射砂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种除污材料，具体的说，特别是涉及一种对金属物体快速除锈、除油污、除新、旧油漆，打磨、抛光，对混凝土建筑物墙体、古旧建筑物墙体除污、除漆、翻新效率较高的喷射材料。

背景技术

目前国内喷砂行业的现状，绝大部份的作业单位所采用的喷射材料都是直接使用磨料，河砂等作为对金属物体除锈的喷射材料，尤其是在野外喷砂除锈作业，更是烟尘滚滚，喷射材料难以回收，对环境造成严重的污染，造成资源上的浪费，更造成环境的二次污染，由于所使用的喷射材料直接为磨料、河砂等，其特点刚性强，对作业面反弹力度大，反弹范围较广，施工人员极易受伤，更有机会伤及徒人。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，所要解决的技术问题是提供一种耐酸、耐碱、耐油污、耐水解并具富有弹性、柔韧性、耐磨性的喷射材料，抗冲击性较强可反复循环多次使用之特点，当使用至效果不佳时，可回收利用循环再造，有效地节约资源，降低使用成本，减低废料对环境所造成的二次污染，符合低碳产业，绿色经济的环保概念。本发明的材料在使用过程中粉尘极低，是理想的环保喷射材料，本材料具有弹性及柔韧性，对作业面起到缓冲的作用，本材料使用过程中反弹力度较弱，反弹范围较窄，对施工人员起着良好的劳动保护作用。

为达上述目的，本发明的聚氨酯喷射砂的制备方法，通过下述技术方案予以实现：

本发明的聚氨酯喷射砂，通过下述技术方案予以实现：

一种聚氨酯喷射砂，原材料的质量百分比如下：

聚醚：            25％～70％

异氰酸酯：        25％～70％

水：              1％～5％

磨料：            1％～80％

回收料：(废料)    10％～60％

稳定剂：          0.05％～8％

催化剂：          0.05％～8％

颜料：            0.01％～2％。

进一步，上述的磨料粒径为：1～1397μm，磨料为氧化物、碳化物、金属合金微粒、结晶体氧化物、植物纤维中的一种或一种以上，所述的磨料选择为：

选择氧化物磨料时，选采白刚玉或棕刚玉；

选择碳化物磨料时，选采黑碳化硅或绿碳化硅；

选择金属合金微粒磨料时，选采铁或铝合金微粒；

选择结晶体氧化物磨料时，选采陶瓷珠(砂)或玻璃珠(砂)；

选择植物纤维磨料时，选采核桃壳粉或玉米芯粉或粉状木质纤维。

所述的磨料选择配比如下：

当配方中选择氧化物、碳化物、金属合金微粒磨料按比例组合使用时，质量百分比为：氧化物∶碳化物∶金属合金微粒＝(1～80％)∶(1～80％)∶(1～50％)或三种选择其中两种按比例组合使用时，其质量百分比为：氧化物∶碳化硅＝(1～80％)∶(1～80％)；

当配方中选择结晶体氧化物磨料按比例组合使用时，其质量百分比：陶瓷珠(砂)∶玻璃珠(砂)＝(20～80％)∶(20～80％)；

当配方中选择粉状植物纤维磨料按比例组合使用时，其质量百分比为核桃壳粉∶玉米芯粉∶粉状木质纤维＝(40～80％)∶(20～80％)∶(20～80％)或三种选择其中两种按比例组合使用时，其质量百分比为：核桃壳粉∶玉米芯粉＝(40～80％)∶(20～60％)；配方中磨料按比例组合使用时，各组份的质量百分比应满足各组份百分比之和为100％；

进一步，上述的的回收料为聚氨酯喷射砂加工分类后干净、清洁的回收料，将回收料(废料)分门别类地进行回收，回收后筛分，清洁，浸泡，使用闪蒸烘干设备烘干除尘后，破碎，研磨备用，根据配方设计要求按比例与配方中的原料混合使用，回收料粒径为：1μm～5mm；当配方中选择回收料(废料)使用时，回收中的废料类别要与配方中的磨料类别相一致。本发明利用可回收再造的聚氨酯喷射砂的生产工艺，适用于大规模自动化生产，一次性连续发泡，自动浇注成型；也适用于半自动化生产，手工浇注成型，成型脱模熟化后，用机械破碎至形状不规则的0.5～10mm的颗粒状产品。

一种聚氨酯喷射砂的制备方法，采用自动化生产一次性连续发泡，自动浇注成型设备及生产工艺，包括如下步骤：

①、根据本产品的设计要求，设备采用双组份液体反应成型设备，(在混合头外增加安装磨料及回收料送入装置)，自动生产线采用可调速的模具生产线；

②、配制原材料，原材料的质量百分比如下：

聚醚：            25％～70％

异氰酸酯：        25％～70％

水：              1％～5％

磨料：            1％～80％

回收料：(废料)    10％～60％

稳定剂：          0.05％～8％

催化剂：          0.05％～8％

颜料：            0.01％～2％

根据产品不同的应用领域，不同的用途，不同的配方设计要求，预先将聚醚多元醇、异氰酸酯、水、磨料、回收料、助剂及添加剂、颜料一次性计量配置成三组份的原料，其中，聚醚多元分醇、水、颜料、助剂及添加剂配置成A组份(参见附图1)，预先搅拌30～90分钟，异氰酸酯为独立的B组份，磨料及回收料为C组份，A、B组份分别泵送至双组份液体反应成型设备的恒温搅拌储料容器中，C组份泵送至磨料及回收料的恒温搅拌储料容器中(所有原料即配即用)；

③、根据产品不同的配方设计要求，调整好双组份液体反应成型设备计量系统的泵送量约为每秒100～600克，调整好混合头的混合速度约为每分钟3000～6000转，调整好混合时间约为1～5秒，必须调整好磨料，回收料送入装置的泵送量与A、B组份泵送量的比例同步运行，高速混合后自动浇注至自动化流水生产线上的模框中，在常温常压条件下发泡成型时间控制约为10～80秒，待固化后脱模得到制品，在常温条件下熟化壹周或在90℃～110℃的自动恒温设备中加速熟化2～3小时，将制品取出后用机械破碎至形状不规则的颗粒状产品。

一种聚氨酯喷射砂的制备方法，采用半自动化生产一次性发泡，手工浇注成型设备及生产工艺，包括如下步骤：

①、根据产品的设计要求，设备采用可升降调速的高速搅拌机械，搅拌容器采用无底部的搅拌容器，模具采用简易可开启、合拢、锁模装置的箱式模具，在常温常压下一次性浇注发泡成型；

②、配制原材料，原材料的质量百分比如下：

聚醚：            25％～70％

异氰酸酯：        25％～70％

水：              1％～5％

磨料：            1％～80％

回收料：(废料)    10％～60％

稳定剂：          0.05％～8％

催化剂：          0.05％～8％

颜料：            0.01％～2％

根据产品不同的应用领域，不同的用途，不同的配方设计要求，将配方中所有的原料组份依次准确计量，按顺序泵送至搅拌容器中预搅拌，最后加入异氰酸酯进行高速搅拌；

③、搅拌设备的搅拌速度调整为每分钟2500～3000转，搅拌时间控制约为1～8秒，迅速将容器中的混合料浇注至箱式模具中；在常温常压条件下发泡成型控制时间约为10～80秒，待固化后脱模得到制品，在常温条件下熟化壹周或在90℃～110℃中的恒温设备中加速熟化2～3小时，将制品取出后用机械破碎至形状不规则的颗粒状产品。

本喷射材料的发明应用前景广阔，适用于石油工业，化学工业，电力工业，造纸工业，造船工业，废、污水处理行业的金属除锈作业及建筑施工行业等领域的使用，本材料适用于室内外特殊制造的喷砂设备及抛光设备上使用，在野外喷砂作业，其效果更理想，而且材料易于回收。

附图说明

图1是本发明自动化生产工艺的流程示意图；

图2是本发明半自动化生产工艺的流程示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析本发明的优点与精神，藉由以下结合具体实施方式对本发明的详述得到进一步的了解。

聚氨酯喷射砂的原料由聚醚多元醇，异氰酸酯、蒸馏水、磨料、回收料、稳定剂、催化剂组成。根据不同的使用要求，在配方中加入相应的添加剂及添加物。本发明所使用的主要原材料在工业领域生产中被广泛使用及公认的，是物理性能，化学性能较稳定的原材料

一、使用磨料的种类物质为：

氧化物、碳化物、金属合金微粒、结晶体氧化物、植物纤维。

二、磨料使用的类别为五大类：

氧化物：如白刚玉或棕刚玉；

碳化物：如黑碳化硅或绿碳化硅，

金属合金微粒：如铁或铝合金微粒，

结晶体氧化物：如陶瓷珠(砂)或玻璃珠(砂)，

植物纤维：如核桃壳粉或玉米芯粉或木质纤维粉。

三、磨料的组合与使用：

1、磨料可以选采氧化物或碳化物或金属合金微粒中的其中一种，也可以三种按比例组合或三种选择其中两种按比例进行组合，但磨料的组合质量百分比应满足组份中的磨料质量百分比之和为100％。

2，磨料可以选采结晶体氧化物的其中一种，也可以两种按比例进行组合，但磨料组合的质量百分比应满足组份中的磨料质量百分比之和为100％。

3、磨料可选采植纤维中的核桃壳粉或玉米芯粉或木质纤维粉中的其中一种，也可以三种按比例组合或三种选择其中两种按比例进行组合，但磨料组合的质量百分比应满足组份中的磨料质量百分比之和为100％。

本发明可回收利用及再造的聚氨酯喷射砂，其生产工艺特征在于适用于大规模自动化生产，一次性连续发泡，自动浇注成型，也适用于半自动化生产，手工浇注发泡成型，成型脱模熟化后，用机械破碎至形状不规则的0.5～10mm的颗粒状产品。

磨料类别使用范围的质量百分比为：

氧化物：          1～80％

碳化物：          1～80％

金属合金微粒：    1～80％

结晶体氧化物：    1～80％

植物纤维：        1～80％；

磨料不同类别的组合百分比为：

1、氧化物与碳化物磨料组合百分比为：

氧化物：          35～80％

碳化物：          20～65％

2、氧化物与金属合金微粒磨料组合百分比为：

氧化物：          20～80％

金属合金微粒：    20～80％

3、碳化物与金属合金微粒磨料组合百分比为：

碳化物：          20～95％

金属合金微粒：    5～80％

4、结晶体氧化物陶瓷珠(砂)与玻璃珠(砂)磨料组合百分比为：

陶瓷珠：(砂)      20～80％

玻璃珠：(砂)      20～80％

5、植物纤维磨料核桃壳粉与玉米芯粉组合百分比为：

核桃壳粉：        20～75％

玉米芯粉：        25～80％

植物纤维磨料核桃壳粉与木质纤维粉组合百分比为：

核桃壳粉：        20～80％

木质纤维：        20～80％

植物纤维磨料玉米芯粉与木质纤维组合百分比为：

玉米芯粉：          25～75％

木质纤维粉：        25～75％；

上述磨料为中国通常使用的筛网目数与粒径标准，使用粒径分为27类，其尺寸范围为：1～1397μm，磨料在生产喷射砂反应过程中不会发生性质的变化。

回收料与配方中组份质量百分比为：

回收料：            10～60％

上述回收料为已分门别类，经过筛分，浸泡，清洁，使用闪蒸烘干设备烘干除尘后，研磨备用的回收料。回收料在生产反应过程中不会发生性质的变化，除了上述的原材料外，其它配方中的成份为聚醚，异氰酸酯，水，助剂，颜料等性质稳定的基本化工原料。

聚氨酯喷射砂的配方及其组份使用范围：(质量百份比)

聚醚：        25～70％

异氰酸酯：    25～70％

水：          0.1～5％

磨料：        1～80％

回收料：      10～60％

稳定剂：      0.05～10％

催化剂：      0.05～8％

颜料：        0.01～2％

以下介绍自动化生产及半自动化生产的二个配方及有关产品性能和用途，工艺流程示意图和说明。

自动化生产配方及工艺：

1、实施配方：

配方分组份                        质量百分比％

聚醚(分子量3000)                  36.4％

80/20异氰酸酯(指数1.05)           17.8％

水                                1.2％

磨料：(白刚玉，粒度为：833μm)    33％

回收料：粒径为：1～5mm            10％

聚硅氧烷泡沫稳定剂SF～1034        1.2％

Dabco 33LV                        0.13％

辛酸亚锡(T～9)                    0.17％

颜料：                            0.1％；

2、实施生产过程的工艺控制：

上述配方中的原料，按比例计量配置成三组份，其中：聚醚多元醇、水、助剂、颜料配置成A组份，预先搅拌30～90分钟，异氰酸酯为独立的B组份，磨料、回收料为C组份(参见附图1)，将A、B组份的液体原料分别泵送至双组份液体反应成型设备中的搅拌恒温容器中，C组份的固体原料泵送至独立的送入装置搅拌恒温储料容器中(所有原料即配即用)。

实施生产前及生产过程中，调整好反应成型设备中的恒温系统为18℃～25℃，A、B组份计量泵送量约为每秒100～600克，混合头的混合时间约为1～5秒，混合转速约为每分钟3000～6000转，磨料及回收料的送入装置的送料量必须与A、B组份的泵送量比例相匹配，经混合后自动浇注至自动化流水生产线上的模框中，生产线的可调速度必须与浇注量相匹配，在常温条件下发泡成型时间控制约为10～80秒，待固化后脱模得到制品，在常温下熟化壹周或在90℃～110℃的恒温设备中加速熟化2～3小时后，取出用机械破碎至形状不规则的颗粒状产品。

3、上述配方中的产品性能和用途

产品性能：

密度：          160kg/m3

伸长率：        180％

回弹性：        30％

产品用途：

该产品具有柔韧性、回弹性、磨料含量较高，有较强的除锈、除污、除新旧油漆、打磨的能力，并可反复循环使用，如选用不同的配方组份，可改变产品性能及用途，达到不同的使用效果。

原材料选用聚醚、蒸留水、稳定剂、催化剂、添加剂及添加物、异氰酸酯、磨料、回收料，添加剂及添加物不是本产品配方中的必要物质，根据产品的特殊用途，选用添加剂有：有阻燃剂、静电防止剂、紫外线防止剂、泡沫体软化剂，颜料或各种添加剂的组合，在配方中比例为0.1～10.5％；选用添加物有：有碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或各种添加物的组合，在配方中比例为5～25％，其组合比例的方式为专业工程技术人员所掌握。把原料在18℃～25℃的储料容器及计量系统，通过计量泵、计量器，聚醚、蒸留水、稳定剂、催化剂、添加剂及添加物混合为A组份预混料，异氰酸酯为B组份的原料，磨料、回收料混合为C组份的混合料，进入恒温18℃～25℃的搅拌储料容器，磨料、回收料混合为C组份的混合料进行磨料，A、B组份通过PLC控制系统，回收料送入装置，经过高速混合头、自动化生产线及模框、发泡制品、加速熟化的恒温设备，破碎，获得最终产品。自动化生产工艺流程示意图适合于规模化批量生产。

半自动化生产配方及工艺：

1、实施配方

配方与组份：                    质量百分比％

聚醚：(分子量3000)              35％

水：                            1.2％

磨料：(碳化硅，粒度为350μm)    30％

回收料：(粒径为1～5mm)          18％

颜料：                          0.1％

稳定剂：UCC L～5307             1.2％

Dabco 33LV                      0.14％

辛酸亚锡(T～9)                  0.18％

80/20异氰酸酯(指数1.05)         14.3％；

2、实施生产过程中的工艺控制：

上述配方中的原料按比例计量，按配方1至8项依次泵送至高速搅拌容器中进行预先搅拌1～5分钟后快速投放配方中的异氰酸酯与预混料进行高速搅拌1～8秒，搅拌速度控制在每分钟2500～3000转，搅拌完毕，迅速提升搅拌轴和混料容器，将混合料浇注至模具中，发泡时间控制约为10～80秒待固化后脱模得到制品，在常温下熟化壹周或在90℃～110℃的恒温设备中加速熟化2～3小时后，取出用机械破碎至形状不规则的颗粒状产品。

3、上述配方中的产品性能和用途：

产品性能：

密度：          175kg/m3

伸长率：        170％

回弹性：        30％

产品用途：

该产品具有柔韧性、回弹性、磨料含量比例较高，粒径较大，有较强的除锈、除污、除新旧油漆、打磨的能力，并可反复循环使用，如选用不同的配方组份，可改变产品性能及用途，达到不同的使用效果。

原材料选用聚酯、蒸留水、磨料、回收料、稳定剂、催化剂、添加剂及添加物、异氰酸酯，添加剂及添加物不是本产品配方中的必要物质，根据产品的特殊用途，添加剂：有阻燃剂，静电防止剂，紫外线防止剂，泡沫体软化剂，颜料或各种添加剂的组合，在配方中比例为0.1～10.5％，添加物：有碳纤维，玻璃纤维，芳纶纤维或各种添加物的组合，在配方中比例为5～25％，其组合比例的方式为专业工程技术人员所掌握。上述材料进入恒温18℃～25℃的储料容器及计量系统，通过计量泵、计量器，异氰酸酯单独进入底部装置可开启、关闭的大流量的异氰酸酯定量容器，其他材料进入配比控制中心，通过高速搅拌设备及无底的搅拌容器，搅拌容器落下时直接置于模具底板上，无底容器的底部边缘装有密封圈，防止搅拌时物料外泄。经过可开启、合拢、锁模装置的箱式模具，、发泡制品、加速熟化的恒温设备、破碎设备，得到最终产品。半自动化生产工艺流程示意图适合于批量生产。

以上所举实施例仅用为方便举例说明本发明，仅为本发明之较佳实施例而已，并非对本发明作实施任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容做出局部更该均等变化、或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的涵盖范围内。

Claims (4)

1.一种聚氨酯喷射砂制备方法，提供一种聚氨酯喷射砂的自动化生产一次性连续发泡制备方法，利用自动浇注成型设备生产，其特征在于，包括如下步骤：

①、根据本产品的设计要求，设备采用双组分液体反应成型设备，在混合头外增加安装磨料及回收料送入装置，自动生产线采用可调速的模具生产线；

②、配制原材料，原材料的质量百分比如下：

聚醚：            25％～70％

异氰酸酯：        25％～70％

水：              1％～5％

磨料：            1％～80％

回收料：          10％～60％

稳定剂：          0.05％～8％

催化剂：          0.05％～8％

颜料：            0.01％～2％

所述原材料的各个组分含量的百分数之和为100％；

所述回收料为聚氨酯喷射砂加工分类后干净、清洁的回收料，将回收料分门别类地进行回收，回收后筛分，清洁，浸泡，使用闪蒸烘干设备烘干除尘后，破碎，研磨备用，根据配方设计要求按比例与配方中的原料混合使用，回收料粒径为1μm～5mm；

根据产品的应用领域、用途，预先将聚醚、异氰酸酯、水、磨料、回收料、稳定剂、催化剂、颜料一次性计量配置成三组分的原料，其中，聚醚、水、颜料、稳定剂、催化剂配置成A组分，预先搅拌30～90分钟，异氰酸酯为独立的B组分，磨料及回收料为C组分，A、B组分分别泵送至双组分液体反应成型设备的恒温搅拌储料容器中，C组分泵送至磨料及回收料的恒温搅拌储料容器中；

③、根据产品的配方设计要求，调整好双组分液体反应成型设备计量系统的泵送量为每秒100～600克，调整好混合头的混合速度为每分钟3000～6000转，调整好混合时间为1～5秒，调整好磨料，回收料送入装置的泵送量与A、B组分泵送量的比例同步运行，高速混合后自动浇注至自动化流水生产线上的模框中，在常温常压条件下发泡成型时间控制为10～80秒，待固化后脱模得到制品，在常温条件下熟化壹周或在90℃～110℃的自动恒温设备中加速熟化2～3小时，将制品取出后用机械破碎至形状不规则的颗粒状产品。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯喷射砂制备方法，其特征在于：所述磨料的粒径为：1～1397μm，磨料为氧化物、碳化物、金属合金微粒、植物纤维中的一种以上，所述的磨料选择为：

选择氧化物磨料时，选采白刚玉或棕刚玉；

选择碳化物磨料时，选采黑碳化硅或绿碳化硅；

选择金属合金微粒磨料时，选采铁或铝合金微粒；

选择植物纤维磨料时，选采核桃壳粉或玉米芯粉或粉状木质纤维。

3.根据权利要求1所述的聚氨酯喷射砂制备方法，其特征在于：所述磨料的粒径为：1～1397μm，磨料为结晶体氧化物，选择结晶体氧化物磨料时，选采陶瓷珠或玻璃珠。

4.根据权利要求2所述的聚氨酯喷射砂制备方法，其特征在于：所述磨料选择配比如下：

当配方中选择氧化物、碳化物、金属合金微粒磨料按比例组合使用时，质量百分比为：氧化物∶碳化物∶金属合金微粒＝1～80％∶1～80％∶1～50％，或三种选择其中两种按比例组合使用时，其质量百分比为：氧化物∶碳化硅＝1～80％∶1～80％；

当配方中选择植物纤维磨料按比例组合使用时，其质量百分比为核桃壳粉∶玉米芯粉∶粉状木质纤维＝40～80％∶20～80％∶20～80％，或三种选择其中两种按比例组合使用时，其质量百分比为：核桃壳粉∶玉米芯粉＝40～80％∶20～60％，配方中磨料按比例组合使用时，各组分的含量应满足各组分百分比之和为100％。

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