0 前言
随着科学技术的不断进步，防水涂料的品种日渐增多，但迄今为止聚氨酯防水涂料在世界各国仍视为功能好的，被誉为液体橡胶，是聚氨酯甲酸酯橡胶的简称，具有耐水、耐低温、拉伸强度高、延伸率大、硬度和模量变化大以及粘结性好、耐磨、耐油、耐化学介质腐蚀等特性，广泛用于各领域的防水。
聚氨酯防水涂料在我国的生产和应用也已有20余年的历史。并自“九五”至今，始终是建设部向建筑业推广的产品。北京东方雨虹防水工程有限公司为适应市场对聚氨酯防水涂料的需求和完善防水涂料体系，形成低、中、高性能档次的防水涂料系列，于2004年5月建成年产5000t聚氨酯防水涂料生产线，该生产线自投产至今已累计生产单、双组份聚氨酯和喷涂型聚脲涂料等近万吨，产品用于工业与民用建筑的厨厕间及阳台、地下室、泳池、污水处理池、地铁、高速铁路等多种领域和部位的防水。笔者主持了该生产线的建设，主管生产线投产以来的生产，几年的生产实践证明，该生产线系统完善、具有生产多种产品功能、核心设备和控制满足生产高质量涂料工艺条件。本文着重介绍生产线设计、运行情况、对涂料生产及性能影响的主要因素。
1 生产线工艺技术方案
建设一条功能多、规模大、工艺装备先进，电器控制现代化，总体技术具有当代先进水平的生产线，是本公司聚氨酯防水涂料生产线设计的目标，也是生产线建设遵循的原则。
1．1 生产线设计功能及规模
聚氨酯是聚合物主链上含有较多氨基甲酸酯基团(_N HCO)的系列弹性体，按形态和功能不同分为液态涂料、膏状密封材料、粘结材料和防腐、耐磨材料等多种产品；根据包装形式的不同，可分为双组分(多组分)和单组分2大类。单组分是通过聚氨酯预聚物的一NCo_-端基与空气中的湿气反应而固化成膜，而双组分是A、B组分按比例混合后，A组分中的—NC0一端基与B组分中的催化剂反应而固化成膜。另据对当时聚氨酯类材料国内外市场的调查，喷涂型聚脲弹性防水涂料已悄然兴起。聚氨酯防水涂料的品种规格、性能、颜色也有多样化的趋势。
为使建成的生产线大限度地发挥作用，适应市场多品种、高质量、大批量的需求，我们确定了生产线设计目标为：兼具生产单、双组分聚氨酯防水涂料、双组分喷涂聚脲弹性防水涂料、双组分建筑密封膏和道桥密封膏等多种产品的功能，设计规模为年产5000 t(工艺管道等配套系统能力按年产1万t，主设备预留位置)。
1．2 生产线系统构成及工艺流程
聚氨酯类材料由原料加入到制各完成是一个化学反应过程，按其组成和工艺应属于精细化工产品，对配比、工艺控制参数、操作步骤要求极为严格。为此，我们对生产线建设做了充分的前期调研，对国外聚氨酯涂料工艺装备进行了深入地了解和考察，在此基础上确定的生产线由液料贮存、计量及输送管道、反应釜、抽真空系统、充氮保护系统、供热和冷却系统，废气和清洗液回收处理系统、PLC控制系统、自动包装系统构成。为节省建设投资，单、双组分反应釜是分开设置，工艺管道系统等配套系统为共用。
1．3 生产线工艺流程(见图1)
2 核心设备及计量与控制系统的技术特点
保证聚氨酯涂料生产和产品质量的核心设备是反应釜和计量与控制系统。我们在消化吸收国外先进技术的基础上，结合本生产线对功能、规模及总体技术水平的目标要求，在设计思路上大胆创新并获得了成功。
2．1 反应釜
聚氨酯防水涂料生产线的核心设备为5个有效容积3 m和3个1 m3的双搅拌、双螺旋换热反应釜。其结构如图2所示。
聚氨酯生产是一个较为复杂的物理、化学过程，改善其传质、传热过程非常重要，特别是对反应速度相对较慢和存在一定程度逆反应的有机反应更为关键，如何保证参与反应的各组分在反应釜中充分、均匀的混合，尽可能增大参与反应组分的传质界面和保证反应釜内各层面的温度基本一致，是保证反应速度和反应程度的关键。考虑聚氨酯各组分具有一定的黏稠度，Ф1600的反应釜依靠单一的高速搅拌型式不能很好地解决问题。本反应釜参照先进水平除设置750 r／min变频调速高速桨式搅拌外，同时还配置了50 r／min锚式低速刮边搅拌，以保证刮边效果。锚式搅拌叶与反应釜壁之间为仅5 mm的均匀间隙，反应釜和搅拌器的制作都具有不小的难度。依靠与化工设备专业制造厂家的密切合作，设备较好地达到设计要求。聚氨酯生产同时也是一个反复的升温、降温过程：聚醚升温脱水、降温反应、反应放热升温(需及时移走热量)、降温出料等。为保证产品质量，根据工艺条件的要求对各阶段的温度控制和持续时间都有较高和精确的要求。如采用蒸汽升温和冷却水降温，基本能满足要求。但我公司没有蒸汽锅炉，如果因为此生产线的需要增设蒸汽锅炉，在项目投资、人员配备、管理等各方面都要增加较大的投入。经过反复斟酌，后创造性地采用了双螺旋加热、降温方式，采用一路螺旋通导热油加热，一路螺旋通冷却水降温来满足工艺条件的要求。较好的保证了生产各阶段对温度控制的要求和升降温速度。相比夹套式反应釜，螺旋本身可以起到加强筋的作用，降低了对反应釜的要求、提高了反应釜的承压能力。
2．2 计量与控制
