外墙保温板专用胶
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［5］
， 所以选用羟值为 5%% ,*"DE + * 以上的蔗糖聚
第1期
仲婧宇等 ・ 聚氨酯胶粘剂在苯板夹心板生产中的应用
・ 1: ・
! ! " ! # 板面预热温度 为了保证彩钢板与聚苯乙烯泡沫塑料板的粘接 强度， 板面的预热温度最好应控制在 "# $ %#& 。 ! ! " ! ! 定型机的加热温度 为了使夹心板表面获得较佳的外观， 同时具有 较快的生产速度， 加热温度宜控制在 "# $ %#& 。否 则， 应适当增加 ’ 组分中催化剂用量。 !!$ 生产应用结果 根据上述要求所配制的 ’ 组分， 在室温条件下 与牌号为 ()*+,-./ %%01# 的 2’23 以 4 ! 5 6 4 的质量 比进行手工发泡试验， 电机搅拌速度为 "### / 7 +89， 搅拌 : *， 测得反应参数为： 拉丝时间 "1 *， 固化时间 %" *。自由发泡泡沫密度为 :5;< 7 +" 。 经现场应用， 夹心板的生产速度可达 1 ! 5 $ " 《 金属 + 7 +89。生产的夹心板质量符合 =>?@A B 4AA@ 面聚苯乙烯夹心板》 要求。盼盼新型建筑材料有限 公司至今已生产 5 万 +1 夹心板， 尚未发现彩钢板与
"%%" 年第 !2 卷第 " 期 "%%" # 345# !2 -4# "
聚 氨 酯 工 业 6/789:;<=(-; >-?9@<:8
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・ 生产与应用 ・
聚氨酯胶粘剂在苯板夹心板生产中的应用
仲婧宇! 陈智生" !!$%%%） 营口 !!$!!&）
（! # 营口市产品质量监督检验所 （" # 辽宁盼盼新型建筑材料有限公司 摘
采用双组分无溶剂发 要：简要介绍了聚氨酯胶粘剂在彩钢板 ’ 聚苯乙烯夹心板生产中的应用、
泡型聚氨酯胶粘剂生产夹心板的工艺。对胶粘剂配制中原料的选择和工艺参数的确定进行了讨 论。采用由聚醚、 水、 催化剂等配成的混合物为 ( 组分， 多异氰酸酯作为 ) 组分， 制成的发泡型聚 氨酯胶粘剂具有固化速度快、 成本低、 实用效果好等优点， 滴胶和抹胶Hale Waihona Puke Baidu施工方法工艺简单， 可满足 夹心板生产的需要。 关键词：胶粘剂； 聚氨酯； 施胶工艺； 夹心板； 聚苯乙烯泡沫塑料 “苯板” 夹心板是由内外两层彩色镀锌金属板作 面层、 聚苯乙烯泡沫板材作芯材的夹心板材。通过 自动化成型机， 将彩色钢板压型后， 用高强度胶粘剂 把面板和芯材粘接在一起。这种夹心板产品外形美 观、 结构新颖， 集轻质高强、 防寒保温等性能于一体， 使用寿命长， 是当今国际推行的新型建筑材料， 主要 用于公共建筑、 厂房、 库房等， 市场前景看好。 绝大多数生产企业采用无溶剂双组分发泡型聚 氨酯胶粘剂作为彩色钢板与聚苯乙烯板的粘接材 料。该种胶粘剂具有粘接强度高、 固化速度快等显 著优点， 获得了广泛的应用。然而市售的产品价格 较高， 售价在 !* 元 ’ +, 以上； 施胶量大， 每平方米用 胶量达 % # $ +,， 致使夹心板生产成本增加。目前夹 心板市场竞争日趋激烈， 在产品质量相差无几的情 况下， 谁的生产成本低， 谁就能掌握主动， 谁就能赢 得广阔的市场。因此， 开发使用成本低、 单位面积用 胶量小的聚氨酯胶粘剂就有重大的现实意义。我们 在这一方面做了很多工作， 取得了显著成效。 ! 聚氨酯胶粘剂类型的选择 目前， 用于苯板夹心板生产的聚氨酯胶粘剂从 使用 形 态 上 主 要 分 有 单 组 分 和 双 组 分 胶 粘 剂 两 。单组分聚氨酯胶粘剂是以端 -./ 基预聚体 为主要成分， 属湿固化型， 通过与空气中的水分以及 种
收稿日期
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虽然两组分原料的配比允许在一定范围内变 动， 但是也需要较为精确的计量设备， 才能保证胶粘 剂的粘接强度和固化速度。聚氨酯夹心板采用自动 化连续线生产， 不可能采用手工涂胶操作工艺， 因此 本工作选用 "#$ 型胶水计量泵。该泵转速低、 计量 精度高， 出胶量在 % ! & ’ ( ! % )* + ,-. 之间无级可调。 从满足生产需求出发， 本工作选用造价低廉， 简 便适用的滴胶和抹胶装置。所谓滴胶装置， 就是在 !&/ ,, 的无缝钢管上钻出等间距的 ! % ! 0 ,, 出 胶孔约 1% 个； 而抹胶装置就更为简单， 将一块长方 形 &&%% ,, 2 &%% ,, 小铁板连接到电机上， 将电机 的圆周运动转换为铁板的往复运动。生产时， 3、 4 两组分在各自计量泵的推动下， 通过出胶孔均匀地 滴到聚苯乙烯泡沫塑料板材或彩钢板表面。在往复 运动的铁板来回涂抹下， 甲、 乙两组分均匀地混合在 一起， 并分散涂抹到聚苯乙烯泡沫塑料板材或彩钢 板表面。经大量生产实践表明， 每平方米夹心板总 涂胶量不足 % ! 5 )*。 曾使用过聚氨酯夹心板连续生产线生产苯板夹 心板， 采用从意大利进口的自动喷胶设备， 每平方米 夹心板施胶量达 % ! 6 )*。因此， 若再考虑自制的 3 组分原料每吨生产成本不足 & ! ( 万元 （市售为 & ! / 万元） ， 则采用自制的胶粘剂和自己研发的涂胶工 艺， 每平方米夹心板生产成本可降低 1 ! 1 元以上。 以中等规模企业年产 5% 万 ,( 夹心板计算， 仅此一 项， 每年可节省资金 &5( 万元， 经济效益非常可观。 !!! 原料及反应时间参数的确定 从简单、 经济、 适用的原则出发， 选用发泡型双
［&］ 组分聚醚聚氨酯胶粘剂 ， 水、 催化 3 组分由聚醚、
剂、 匀泡剂等配制而成， 4 组分是多异氰酸酯。 3 组 分和 4 组分按一定比例混合后反应、 固化。 考虑反应产物应有一定的交联度和适中的固化 速度， 4 组分选用硬质聚氨酯泡沫塑料原料体系最 常用的多亚甲基多苯基多异氰酸酯 （ 7378） ， 如 49:;< 公司 的 牌 号 为 =;>,?@A< 11B(%， 其 官 能 度 适 中， 为 价格也较低， 比较适合于连续化生产夹心板。 ( ! C， 由于蔗糖聚醚多元醇具有价格上的优势， 其官 能度高， 制成的聚氨酯硬泡压缩强度高， 尺寸稳定性 好
聚苯乙烯泡沫塑料板材分离的严重质量问题。 本工作制备的 ’ 组分生产成本低， 不到 4 ! 1 万 元 7 C， 每平方米施胶量不足 # ! " ;<， 因此每平方米夹 心板消耗聚氨酯胶粘剂不足 % 元， 大大提高竞争力。 " 结论 采用由聚醚、 水、 催化剂、 匀泡剂等配成的混合 物为 ’ 组分， 多异氰酸酯作为 D 组分， 制成的发泡 型聚氨酯胶粘剂具有固化速度快、 成本低、 实用效果 好等显著优点， 可满足聚苯乙烯夹心板生产的需要。
［!］
板材表面吸附的水分发生化学反应而固化， 从而将 彩色金属板与聚苯乙烯泡沫板牢固地粘接在一起。 单组分胶在使用过程中不需要混合和计量设备， 只 要用刷子均匀地涂覆在板材表面， 然后压合在一起。 但这种胶粘剂生产过程中需制备预聚体， 而且单组 分胶粘剂固化速度较慢， 基本固化所需时间有时达 不适合于自动化连续生产。并且， 一般来 0 1 以上， 说， 单组分胶粘剂的贮存时间不是太长， 即使在严格 密封条件下， 有效期也只有 & 个月左右。 粘接夹心板的双组分聚氨酯胶粘剂， 通常 ( 组 分为羟基组分， 两组 ) 组分含有游离异氰酸酯基团， 分分开包装， 使用时将它们按一定比例混合。可以 通过选择合适的原料或加入催化剂， 方便地控制反 应速度， 还可以通过加热的方法加速固化。这种胶 粘剂具有较大的初始粘接力， 且最终粘合强度比使 用单组分胶粘剂的还大， 可以充分满足自动化连续 生产线的工艺要求。 双组分聚酯型聚氨酯胶粘剂的耐水解性较差， 且国内市场价格较高； 而聚醚型聚氨酯胶粘剂的粘 ［"］ 接强度虽稍差于聚酯型聚氨酯胶粘剂 ， 但其耐水 解性较好， 成本低， 粘接强度大于聚苯乙烯泡沫塑料 自身强度， 因此可以满足夹心板的质量要求。本工 作选择开发和使用双组分发泡型聚醚型聚氨酯胶粘 剂。
・ (0 ・ ! !!" 胶粘剂的制备及夹心板生产工艺参数 计量混合和涂刷设备的选定
聚氨酯工业
第 &C 卷
醚作为 3 组分的主要原料， 然后加入适量水、 催化 剂以及匀泡剂等混合均匀。所配制的 3 组分与 73# 假如生产线生产 78 的反应速度可用下述方法确定： （, + ,-.） ， 从抹胶处至定型机入口处距离为 速度为 ! ， 定型机长度为 "（ ， 则室温下胶的反应参 "（ & ,） ( ,） 数为： 拉丝时间 （ >） !0% " & # ! 固化时间（ >）"0% 2 （ "& F "(） #! 拉丝时间不宜短 （即泡沫固化不能太快） 的原 因， 主要是保证彩钢板与胶粘剂接触时有合适的粘 性。确定最佳固化时间是为了保证当夹心板离开定 型机时有一定强度， 使得彩钢板不与聚苯乙烯泡沫 塑料板分离。上述反应速度是指实际生产时的数 据， 若用手工自由发泡实验来确定生产工艺参数， 将 发生较大偏离， 这主要源于两者的搅拌方式不同。 以本公司的实验数据为例， 实验室手工发泡拉丝 （固 化） 时间参数与实际生产中的拉丝 （固化） 时间两者 在实验室确定 3 组分配方 相差达 &6 > 左右。因此， 时， 反应速度应满足下述要求： 拉丝时间 （ >）!0% " & # ! G &6 固化时间 （ >）"0% 2 （ "& F "(） # ! G &6 但拉丝时间和固化时间的差值也不能太小， 否 则胶粘剂浸润时间太短， 粘接强度不易保证。本公 司的生产实践经验表明， 两者的差值最好能保持在 &% > 以上。 选用水作为发泡剂的原因主要有： （&） 水的发泡 （ (） 使反应产 效率高， & 份水约等效于 &% 份 HIH#&&， 物脲基含量增加， 有利于增加粘接强度， （ 5） 与常规 发泡剂相比， 水在常温下几乎不挥发。水的加入量 应根据粘接层的密度来确定， 我们推荐粘接层密度 应控制在 C% )* + ,5 以上。 此外， 有时还需考虑计量泵的类型会受到双组 分配比的限制。 "#$ 型胶水计量泵两组分的输出比 是个定值， 因此 必 须 根 据 3 组 分 的 水 的 质 量 分 数 （水） 、 异氰酸酯基团的质量分数 $ （ JHD） 确定合 $ 计算公式为： 适的 3 组分中聚醚的羟值 % ， ［& 2 $ （JHD） （水） % K 60%%% 2 + 1( G $ + $］ 式中， & 为 4 组分与 3 组分的输出质量比。 上式实际羟值还需根据实际生产情况做相应调 整。 !!# 设备参数
参
4 1 "
考
文
献
李绍雄， 刘益军 ! 聚氨酯胶粘剂 ! 北京： 化学工业出版社， 4AA@ ! "； %1 傅明源， 孙酣经 ! 聚氨酯弹性体及其应用 ! 北京： 化学工业出版社， 4AA% ! 4"" 李俊贤 ! 塑料工业手册 ! 聚氨酯 ! 北京： 化学工业出版社， 4AAA ! 1"" 1##1 B #4 B 15 修回日期 1##1 B #% B 4@
， 所以选用羟值为 5%% ,*"DE + * 以上的蔗糖聚
第1期
仲婧宇等 ・ 聚氨酯胶粘剂在苯板夹心板生产中的应用
・ 1: ・
! ! " ! # 板面预热温度 为了保证彩钢板与聚苯乙烯泡沫塑料板的粘接 强度， 板面的预热温度最好应控制在 "# $ %#& 。 ! ! " ! ! 定型机的加热温度 为了使夹心板表面获得较佳的外观， 同时具有 较快的生产速度， 加热温度宜控制在 "# $ %#& 。否 则， 应适当增加 ’ 组分中催化剂用量。 !!$ 生产应用结果 根据上述要求所配制的 ’ 组分， 在室温条件下 与牌号为 ()*+,-./ %%01# 的 2’23 以 4 ! 5 6 4 的质量 比进行手工发泡试验， 电机搅拌速度为 "### / 7 +89， 搅拌 : *， 测得反应参数为： 拉丝时间 "1 *， 固化时间 %" *。自由发泡泡沫密度为 :5;< 7 +" 。 经现场应用， 夹心板的生产速度可达 1 ! 5 $ " 《 金属 + 7 +89。生产的夹心板质量符合 =>?@A B 4AA@ 面聚苯乙烯夹心板》 要求。盼盼新型建筑材料有限 公司至今已生产 5 万 +1 夹心板， 尚未发现彩钢板与
"%%" 年第 !2 卷第 " 期 "%%" # 345# !2 -4# "
聚 氨 酯 工 业 6/789:;<=(-; >-?9@<:8
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聚氨酯胶粘剂在苯板夹心板生产中的应用
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采用双组分无溶剂发 要：简要介绍了聚氨酯胶粘剂在彩钢板 ’ 聚苯乙烯夹心板生产中的应用、
泡型聚氨酯胶粘剂生产夹心板的工艺。对胶粘剂配制中原料的选择和工艺参数的确定进行了讨 论。采用由聚醚、 水、 催化剂等配成的混合物为 ( 组分， 多异氰酸酯作为 ) 组分， 制成的发泡型聚 氨酯胶粘剂具有固化速度快、 成本低、 实用效果好等优点， 滴胶和抹胶Hale Waihona Puke Baidu施工方法工艺简单， 可满足 夹心板生产的需要。 关键词：胶粘剂； 聚氨酯； 施胶工艺； 夹心板； 聚苯乙烯泡沫塑料 “苯板” 夹心板是由内外两层彩色镀锌金属板作 面层、 聚苯乙烯泡沫板材作芯材的夹心板材。通过 自动化成型机， 将彩色钢板压型后， 用高强度胶粘剂 把面板和芯材粘接在一起。这种夹心板产品外形美 观、 结构新颖， 集轻质高强、 防寒保温等性能于一体， 使用寿命长， 是当今国际推行的新型建筑材料， 主要 用于公共建筑、 厂房、 库房等， 市场前景看好。 绝大多数生产企业采用无溶剂双组分发泡型聚 氨酯胶粘剂作为彩色钢板与聚苯乙烯板的粘接材 料。该种胶粘剂具有粘接强度高、 固化速度快等显 著优点， 获得了广泛的应用。然而市售的产品价格 较高， 售价在 !* 元 ’ +, 以上； 施胶量大， 每平方米用 胶量达 % # $ +,， 致使夹心板生产成本增加。目前夹 心板市场竞争日趋激烈， 在产品质量相差无几的情 况下， 谁的生产成本低， 谁就能掌握主动， 谁就能赢 得广阔的市场。因此， 开发使用成本低、 单位面积用 胶量小的聚氨酯胶粘剂就有重大的现实意义。我们 在这一方面做了很多工作， 取得了显著成效。 ! 聚氨酯胶粘剂类型的选择 目前， 用于苯板夹心板生产的聚氨酯胶粘剂从 使用 形 态 上 主 要 分 有 单 组 分 和 双 组 分 胶 粘 剂 两 。单组分聚氨酯胶粘剂是以端 -./ 基预聚体 为主要成分， 属湿固化型， 通过与空气中的水分以及 种
收稿日期
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虽然两组分原料的配比允许在一定范围内变 动， 但是也需要较为精确的计量设备， 才能保证胶粘 剂的粘接强度和固化速度。聚氨酯夹心板采用自动 化连续线生产， 不可能采用手工涂胶操作工艺， 因此 本工作选用 "#$ 型胶水计量泵。该泵转速低、 计量 精度高， 出胶量在 % ! & ’ ( ! % )* + ,-. 之间无级可调。 从满足生产需求出发， 本工作选用造价低廉， 简 便适用的滴胶和抹胶装置。所谓滴胶装置， 就是在 !&/ ,, 的无缝钢管上钻出等间距的 ! % ! 0 ,, 出 胶孔约 1% 个； 而抹胶装置就更为简单， 将一块长方 形 &&%% ,, 2 &%% ,, 小铁板连接到电机上， 将电机 的圆周运动转换为铁板的往复运动。生产时， 3、 4 两组分在各自计量泵的推动下， 通过出胶孔均匀地 滴到聚苯乙烯泡沫塑料板材或彩钢板表面。在往复 运动的铁板来回涂抹下， 甲、 乙两组分均匀地混合在 一起， 并分散涂抹到聚苯乙烯泡沫塑料板材或彩钢 板表面。经大量生产实践表明， 每平方米夹心板总 涂胶量不足 % ! 5 )*。 曾使用过聚氨酯夹心板连续生产线生产苯板夹 心板， 采用从意大利进口的自动喷胶设备， 每平方米 夹心板施胶量达 % ! 6 )*。因此， 若再考虑自制的 3 组分原料每吨生产成本不足 & ! ( 万元 （市售为 & ! / 万元） ， 则采用自制的胶粘剂和自己研发的涂胶工 艺， 每平方米夹心板生产成本可降低 1 ! 1 元以上。 以中等规模企业年产 5% 万 ,( 夹心板计算， 仅此一 项， 每年可节省资金 &5( 万元， 经济效益非常可观。 !!! 原料及反应时间参数的确定 从简单、 经济、 适用的原则出发， 选用发泡型双
［&］ 组分聚醚聚氨酯胶粘剂 ， 水、 催化 3 组分由聚醚、
剂、 匀泡剂等配制而成， 4 组分是多异氰酸酯。 3 组 分和 4 组分按一定比例混合后反应、 固化。 考虑反应产物应有一定的交联度和适中的固化 速度， 4 组分选用硬质聚氨酯泡沫塑料原料体系最 常用的多亚甲基多苯基多异氰酸酯 （ 7378） ， 如 49:;< 公司 的 牌 号 为 =;>,?@A< 11B(%， 其 官 能 度 适 中， 为 价格也较低， 比较适合于连续化生产夹心板。 ( ! C， 由于蔗糖聚醚多元醇具有价格上的优势， 其官 能度高， 制成的聚氨酯硬泡压缩强度高， 尺寸稳定性 好
聚苯乙烯泡沫塑料板材分离的严重质量问题。 本工作制备的 ’ 组分生产成本低， 不到 4 ! 1 万 元 7 C， 每平方米施胶量不足 # ! " ;<， 因此每平方米夹 心板消耗聚氨酯胶粘剂不足 % 元， 大大提高竞争力。 " 结论 采用由聚醚、 水、 催化剂、 匀泡剂等配成的混合 物为 ’ 组分， 多异氰酸酯作为 D 组分， 制成的发泡 型聚氨酯胶粘剂具有固化速度快、 成本低、 实用效果 好等显著优点， 可满足聚苯乙烯夹心板生产的需要。
［!］
板材表面吸附的水分发生化学反应而固化， 从而将 彩色金属板与聚苯乙烯泡沫板牢固地粘接在一起。 单组分胶在使用过程中不需要混合和计量设备， 只 要用刷子均匀地涂覆在板材表面， 然后压合在一起。 但这种胶粘剂生产过程中需制备预聚体， 而且单组 分胶粘剂固化速度较慢， 基本固化所需时间有时达 不适合于自动化连续生产。并且， 一般来 0 1 以上， 说， 单组分胶粘剂的贮存时间不是太长， 即使在严格 密封条件下， 有效期也只有 & 个月左右。 粘接夹心板的双组分聚氨酯胶粘剂， 通常 ( 组 分为羟基组分， 两组 ) 组分含有游离异氰酸酯基团， 分分开包装， 使用时将它们按一定比例混合。可以 通过选择合适的原料或加入催化剂， 方便地控制反 应速度， 还可以通过加热的方法加速固化。这种胶 粘剂具有较大的初始粘接力， 且最终粘合强度比使 用单组分胶粘剂的还大， 可以充分满足自动化连续 生产线的工艺要求。 双组分聚酯型聚氨酯胶粘剂的耐水解性较差， 且国内市场价格较高； 而聚醚型聚氨酯胶粘剂的粘 ［"］ 接强度虽稍差于聚酯型聚氨酯胶粘剂 ， 但其耐水 解性较好， 成本低， 粘接强度大于聚苯乙烯泡沫塑料 自身强度， 因此可以满足夹心板的质量要求。本工 作选择开发和使用双组分发泡型聚醚型聚氨酯胶粘 剂。
・ (0 ・ ! !!" 胶粘剂的制备及夹心板生产工艺参数 计量混合和涂刷设备的选定
聚氨酯工业
第 &C 卷
醚作为 3 组分的主要原料， 然后加入适量水、 催化 剂以及匀泡剂等混合均匀。所配制的 3 组分与 73# 假如生产线生产 78 的反应速度可用下述方法确定： （, + ,-.） ， 从抹胶处至定型机入口处距离为 速度为 ! ， 定型机长度为 "（ ， 则室温下胶的反应参 "（ & ,） ( ,） 数为： 拉丝时间 （ >） !0% " & # ! 固化时间（ >）"0% 2 （ "& F "(） #! 拉丝时间不宜短 （即泡沫固化不能太快） 的原 因， 主要是保证彩钢板与胶粘剂接触时有合适的粘 性。确定最佳固化时间是为了保证当夹心板离开定 型机时有一定强度， 使得彩钢板不与聚苯乙烯泡沫 塑料板分离。上述反应速度是指实际生产时的数 据， 若用手工自由发泡实验来确定生产工艺参数， 将 发生较大偏离， 这主要源于两者的搅拌方式不同。 以本公司的实验数据为例， 实验室手工发泡拉丝 （固 化） 时间参数与实际生产中的拉丝 （固化） 时间两者 在实验室确定 3 组分配方 相差达 &6 > 左右。因此， 时， 反应速度应满足下述要求： 拉丝时间 （ >）!0% " & # ! G &6 固化时间 （ >）"0% 2 （ "& F "(） # ! G &6 但拉丝时间和固化时间的差值也不能太小， 否 则胶粘剂浸润时间太短， 粘接强度不易保证。本公 司的生产实践经验表明， 两者的差值最好能保持在 &% > 以上。 选用水作为发泡剂的原因主要有： （&） 水的发泡 （ (） 使反应产 效率高， & 份水约等效于 &% 份 HIH#&&， 物脲基含量增加， 有利于增加粘接强度， （ 5） 与常规 发泡剂相比， 水在常温下几乎不挥发。水的加入量 应根据粘接层的密度来确定， 我们推荐粘接层密度 应控制在 C% )* + ,5 以上。 此外， 有时还需考虑计量泵的类型会受到双组 分配比的限制。 "#$ 型胶水计量泵两组分的输出比 是个定值， 因此 必 须 根 据 3 组 分 的 水 的 质 量 分 数 （水） 、 异氰酸酯基团的质量分数 $ （ JHD） 确定合 $ 计算公式为： 适的 3 组分中聚醚的羟值 % ， ［& 2 $ （JHD） （水） % K 60%%% 2 + 1( G $ + $］ 式中， & 为 4 组分与 3 组分的输出质量比。 上式实际羟值还需根据实际生产情况做相应调 整。 !!# 设备参数
参
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考
文
献
李绍雄， 刘益军 ! 聚氨酯胶粘剂 ! 北京： 化学工业出版社， 4AA@ ! "； %1 傅明源， 孙酣经 ! 聚氨酯弹性体及其应用 ! 北京： 化学工业出版社， 4AA% ! 4"" 李俊贤 ! 塑料工业手册 ! 聚氨酯 ! 北京： 化学工业出版社， 4AAA ! 1"" 1##1 B #4 B 15 修回日期 1##1 B #% B 4@