聚氨酯泡沫塑料应用
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• 消除静电 • 稳定油箱内的燃油 • 满足设计要求
国内外现状
• 北京星月泡沫塑料有限公司具有国内唯一的生产规 模生产线，是唯一规模化网状泡沫生产厂，唯一具 有军方许可资格的抑爆油箱网状泡沫供应商。
• 其它厂家多为民用过滤用网状泡沫，如“洛阳市金 玲网状泡沫厂”、“深圳市信诚发过滤器材有限公 司”和“深圳市国志汇富高分子材料股份有限公 司”。
网状聚氨酯泡沫塑料
研制生产单位：北 京 化 工 大 学
• 装备抑爆泡沫必要性
应用部位：飞机整体油箱 • 主要目标：聚酯型
抑爆原理
射弹 雷击 静电 迫降
爆炸 燃烧 气化 放热 引燃
抑爆泡沫特点
• 消除静电－防止飞行事故 • 稳定油面－提高机动性能 • 安全迫降－避免油箱与地面摩擦燃烧爆炸 • 提高生存能力－作战中防止油箱爆炸 • 维修简单－适用期内免维护
•不放电
抗静电处理 工艺 浸涂抗静电 剂 添加抗静电 剂 导电碳黑
导电填料
泡沫成型工 艺性 可行
可行
较困难
困难
油箱使用状态
长久性差
易浸出
燃料保留量加 大 破坏泡孔结构
导电纤维
困难
易尖端放电
导电空心微球的制备
制备聚合物乳液 聚合物外壳交联 微球表面SnO2沉淀 煅烧去除聚合物微球
导电空心微球
导电空心微球 （ZL200410039474.3）
• 高压釜拉强损失％ 40
性能指标 Ⅱ型 Ⅲ型 Ⅳ型
0－5 0－12 0－10 388 40
0－5 0－12 0－10 388 40
0－15 0－37 0－25 388
30
Ⅴ型
0－15 0－37 0－25 388
30
• 美国主要生产厂商：美国CREST泡沫塑料有限公司
网状泡沫性能比较
聚酯型实测值
聚醚型报道
2068
2068
2413
Ⅴ型 浅蓝 聚醚
20-30 6.8-9.4 103425
100 53.5 30 2413
美军飞机油箱抑爆泡沫性能指标2
• 项目
• 型号
Ⅰ型
• 65%压缩畸变 4137
• 置换油亮%
3.0
• 保留油量%
2.5
• 最大可燃性mm/分 254
• 最大蒸馏材料% 3.0
•
性能指标
Ⅱ型
拉伸强度, kPa
扯断伸长 率, %
撕裂强度, N/cm
体积电阻 Ω·cm
167—232
306—317
14.5---18.1
１ .0×107 ～ 5×109Ω·cm
117-150
230-251
9.88-12 1× 1012～ ×1013Ω·cm
网状泡沫研制
• 保证油箱在各种突发条件下延迟爆 炸，提高战机战时生存能力
聚醚型网状泡沫表面憎油化技术
覆盖型表面处理技术
•影响抗静电性
等离子体表面极性化处理
等离子表面处理
RH+O∶─→R·+·OH R′R″+O∶─→R′·+R″O·
R·+O2 ─→ROO· R·+O∶─→RO· RO·+R′─→HROH+R′· ROO·+R′H─→ROOH+R′· RR'OOH─→R′=O+ROH
8-18
• 空气压降Pa 4.83-7.24 4.83-5.84 6.09-8.38 3.6-5.8
• 最低拉强Pa 103452 103425
103425
68950
• 最大拉伸% 220
220
220
100
• 最小撕裂kg/m 89.29
53.5
• 压缩变定% 30
35
35
30
• 25压缩畸变Pa 2758
填充方式
• 完全填充 • 中空填充
防护作用大 增加重量大 工艺复杂
防护作用较小 增加重量小 工艺简单
填充方式
• 全填充
• 直壁式
• 实心球式
• 空心圆柱
S－27系列战机
应用情况
F－15S战斗机
F－4战斗机
F－18S战斗机
F－5战斗机
F－22战斗机 C－130运输机 T－1AZ战机
F－14战斗机 A－10战机 A－37战机
表面就可能产生极性基团: -C-OH，-C-O-，-C-OOH，-COO-
阻燃聚醚组和料配制技术
阻燃聚醚 阻燃பைடு நூலகம்素 苯环密度高
应用液化MDI
阻燃
耐浸泡 不迁移
长期稳定
攻克的关键技术
“晶影”分子链段设计与合成技术 • 导电空心微球制备技术 • 聚醚型网状泡沫表面憎油化技术
•原有技术 •新完成技术
• 阻燃聚醚组和料配制技术
MIL－B－8305B用于飞机油箱抑爆的聚氨酯网状泡沫材料
美军飞机油箱抑爆泡沫性能指标1
• 项目
性能指标
• 型号
Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型 Ⅳ型
• 颜色
桔黄
黄
红
深蓝
• 醇类
聚酯
聚酯 聚酯 聚醚
• 密度kg/m3 27.2～32.2 19.7～21.63 19.2～23.2
• 孔数个/mm
7-15
8-18
20-30
聚酯型网状特点
• 长期浸水性不好
•
•耐油性好 •阻燃性好
•伸长率 大
•强度高
•抗静电 好
聚醚型网状泡沫特点
• 耐油差
• 阻燃差
• 耐水解好
• 抗静电差
•技术路线
“晶影”聚氨酯链段合成 导电空心微球制备
聚酯型 力学性能改进 抗静电性能改进
达到俄军品实物技术要求
阻燃聚醚组和料配置 网状泡沫表面憎油处理
Ⅲ型 Ⅳ型
3447
3447
4137
2 .5
2.5
2.5
2.5
4.5
2.5
381
381
381
3.0
3.0
3.0
Ⅴ型
4137 2.5 4.5 381 3.0
美军飞机油箱抑爆泡沫性能指标3
• 项目
• 型号
Ⅰ型
• 体积增加
• Ⅰ类液体
0－5
• Ⅲ类液体
0－12
• JP-4燃油
0－10
• 固体杂质mg/㎡ 388
• 俄样品结构信息探察，产品参数、性能指标体系建 立
• 多阶发泡工艺和网化工艺
聚醚型 聚醚型材料、配方、工艺 抗静电性及阻燃性改进
达到美军标要求
制备高强度和高伸长率的网状泡沫
Ｆ
Ｆ
• “晶影”分子链段应力拉伸结晶过程
分子链规整 分子间作用力大
MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯） 聚己二酸／1，4丁二醇二醇 聚己内酯二醇
传统抗静电方法
•要求:不渗出、不迁移、不污染染油、长期有效
•不脱落 •抗浸出 •不吸油 •易加工
国内外现状
• 北京星月泡沫塑料有限公司具有国内唯一的生产规 模生产线，是唯一规模化网状泡沫生产厂，唯一具 有军方许可资格的抑爆油箱网状泡沫供应商。
• 其它厂家多为民用过滤用网状泡沫，如“洛阳市金 玲网状泡沫厂”、“深圳市信诚发过滤器材有限公 司”和“深圳市国志汇富高分子材料股份有限公 司”。
网状聚氨酯泡沫塑料
研制生产单位：北 京 化 工 大 学
• 装备抑爆泡沫必要性
应用部位：飞机整体油箱 • 主要目标：聚酯型
抑爆原理
射弹 雷击 静电 迫降
爆炸 燃烧 气化 放热 引燃
抑爆泡沫特点
• 消除静电－防止飞行事故 • 稳定油面－提高机动性能 • 安全迫降－避免油箱与地面摩擦燃烧爆炸 • 提高生存能力－作战中防止油箱爆炸 • 维修简单－适用期内免维护
•不放电
抗静电处理 工艺 浸涂抗静电 剂 添加抗静电 剂 导电碳黑
导电填料
泡沫成型工 艺性 可行
可行
较困难
困难
油箱使用状态
长久性差
易浸出
燃料保留量加 大 破坏泡孔结构
导电纤维
困难
易尖端放电
导电空心微球的制备
制备聚合物乳液 聚合物外壳交联 微球表面SnO2沉淀 煅烧去除聚合物微球
导电空心微球
导电空心微球 （ZL200410039474.3）
• 高压釜拉强损失％ 40
性能指标 Ⅱ型 Ⅲ型 Ⅳ型
0－5 0－12 0－10 388 40
0－5 0－12 0－10 388 40
0－15 0－37 0－25 388
30
Ⅴ型
0－15 0－37 0－25 388
30
• 美国主要生产厂商：美国CREST泡沫塑料有限公司
网状泡沫性能比较
聚酯型实测值
聚醚型报道
2068
2068
2413
Ⅴ型 浅蓝 聚醚
20-30 6.8-9.4 103425
100 53.5 30 2413
美军飞机油箱抑爆泡沫性能指标2
• 项目
• 型号
Ⅰ型
• 65%压缩畸变 4137
• 置换油亮%
3.0
• 保留油量%
2.5
• 最大可燃性mm/分 254
• 最大蒸馏材料% 3.0
•
性能指标
Ⅱ型
拉伸强度, kPa
扯断伸长 率, %
撕裂强度, N/cm
体积电阻 Ω·cm
167—232
306—317
14.5---18.1
１ .0×107 ～ 5×109Ω·cm
117-150
230-251
9.88-12 1× 1012～ ×1013Ω·cm
网状泡沫研制
• 保证油箱在各种突发条件下延迟爆 炸，提高战机战时生存能力
聚醚型网状泡沫表面憎油化技术
覆盖型表面处理技术
•影响抗静电性
等离子体表面极性化处理
等离子表面处理
RH+O∶─→R·+·OH R′R″+O∶─→R′·+R″O·
R·+O2 ─→ROO· R·+O∶─→RO· RO·+R′─→HROH+R′· ROO·+R′H─→ROOH+R′· RR'OOH─→R′=O+ROH
8-18
• 空气压降Pa 4.83-7.24 4.83-5.84 6.09-8.38 3.6-5.8
• 最低拉强Pa 103452 103425
103425
68950
• 最大拉伸% 220
220
220
100
• 最小撕裂kg/m 89.29
53.5
• 压缩变定% 30
35
35
30
• 25压缩畸变Pa 2758
填充方式
• 完全填充 • 中空填充
防护作用大 增加重量大 工艺复杂
防护作用较小 增加重量小 工艺简单
填充方式
• 全填充
• 直壁式
• 实心球式
• 空心圆柱
S－27系列战机
应用情况
F－15S战斗机
F－4战斗机
F－18S战斗机
F－5战斗机
F－22战斗机 C－130运输机 T－1AZ战机
F－14战斗机 A－10战机 A－37战机
表面就可能产生极性基团: -C-OH，-C-O-，-C-OOH，-COO-
阻燃聚醚组和料配制技术
阻燃聚醚 阻燃பைடு நூலகம்素 苯环密度高
应用液化MDI
阻燃
耐浸泡 不迁移
长期稳定
攻克的关键技术
“晶影”分子链段设计与合成技术 • 导电空心微球制备技术 • 聚醚型网状泡沫表面憎油化技术
•原有技术 •新完成技术
• 阻燃聚醚组和料配制技术
MIL－B－8305B用于飞机油箱抑爆的聚氨酯网状泡沫材料
美军飞机油箱抑爆泡沫性能指标1
• 项目
性能指标
• 型号
Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型 Ⅳ型
• 颜色
桔黄
黄
红
深蓝
• 醇类
聚酯
聚酯 聚酯 聚醚
• 密度kg/m3 27.2～32.2 19.7～21.63 19.2～23.2
• 孔数个/mm
7-15
8-18
20-30
聚酯型网状特点
• 长期浸水性不好
•
•耐油性好 •阻燃性好
•伸长率 大
•强度高
•抗静电 好
聚醚型网状泡沫特点
• 耐油差
• 阻燃差
• 耐水解好
• 抗静电差
•技术路线
“晶影”聚氨酯链段合成 导电空心微球制备
聚酯型 力学性能改进 抗静电性能改进
达到俄军品实物技术要求
阻燃聚醚组和料配置 网状泡沫表面憎油处理
Ⅲ型 Ⅳ型
3447
3447
4137
2 .5
2.5
2.5
2.5
4.5
2.5
381
381
381
3.0
3.0
3.0
Ⅴ型
4137 2.5 4.5 381 3.0
美军飞机油箱抑爆泡沫性能指标3
• 项目
• 型号
Ⅰ型
• 体积增加
• Ⅰ类液体
0－5
• Ⅲ类液体
0－12
• JP-4燃油
0－10
• 固体杂质mg/㎡ 388
• 俄样品结构信息探察，产品参数、性能指标体系建 立
• 多阶发泡工艺和网化工艺
聚醚型 聚醚型材料、配方、工艺 抗静电性及阻燃性改进
达到美军标要求
制备高强度和高伸长率的网状泡沫
Ｆ
Ｆ
• “晶影”分子链段应力拉伸结晶过程
分子链规整 分子间作用力大
MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯） 聚己二酸／1，4丁二醇二醇 聚己内酯二醇
传统抗静电方法
•要求:不渗出、不迁移、不污染染油、长期有效
•不脱落 •抗浸出 •不吸油 •易加工