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(xiàn)的問題是泡沫體與箱體外殼脫粘（外殼為硬質(zhì)的不銹鋼板）或因泡沫體的"收縮"導致外殼變形（外殼為軟質(zhì)的軋花鋁板）。 一般認為出現(xiàn)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(chǎn)生一定的壓力（泡孔內(nèi)壓），當泡孔壁支撐作用與泡孔內(nèi)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(nèi)壓力降低，這時產(chǎn)生的內(nèi)外壓差對泡孔壁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響：若泡孔壁結(jié)構(gòu)已經(jīng)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(jié)構(gòu)未達到穩(wěn)定，則會在內(nèi)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(jié)構(gòu)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(xiàn)使用的材料通過適當?shù)慕M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(jié)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(nèi)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(jié)構(gòu)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(jié)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(nèi)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(nèi)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(nèi)外壓差產(chǎn)生，對于并不太強硬的結(jié)構(gòu)來說，這一壓差可能會使泡沫體產(chǎn)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(chǎn)生較低的泡孔內(nèi)壓力，當泡沫停止生長后，因溫度變化較小使其內(nèi)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(xiàn)異常情況，例如冬季有時會發(fā)生泡沫的開裂現(xiàn)象，夏季偶爾會出現(xiàn)集熱管管口部位缺料現(xiàn)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(xiàn)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(jù)實用經(jīng)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(nèi)外壓力分別為孔內(nèi)氣壓和孔外模壓，且模壓是隨孔內(nèi)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(chǎn)中發(fā)泡過程使用模具，使其稍發(fā)軟的泡沫體也不出現(xiàn)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(zhì)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(jié)構(gòu)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(nèi)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(nèi)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(xiàn)的泡孔內(nèi)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(jié)合中尋找適合自己的操作工藝，以達到佳效果。
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