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[据PUWORLD2月19日报道]方舱是航天工业地面设备中的一种新型装备,在其它部门应用也很广泛,它是一种独立厢体,能在恶劣的外在环境条件下提供良好的内部工作环境,具有多种防护能力。它能适应多种运输形式,机动性能好。在方舱的生产中,聚氨酯材料的应用比较广泛,例如:复合板夹层中所使用的隔热材料是硬质聚氨酯泡沫塑料,舱体的地板装饰采用聚氨酯弹性体,舱体外表喷涂的是聚氨酯涂料或其改性物,舱体上大多数粘接部位和密封部位使用聚氨酯胶粘剂或聚氨酯密封剂。可以说,在方舱的生产中,有60%-80%的非金属材料与聚氨酯材料有关。 　　1 硬质聚氨酯泡沫塑料 　　航天地面设备所用的方舱,是一种可移动的遮蔽体,它可以移动到寒冷的地方,也可以移动到炎热的地方。因此,为了适应工作人员和仪器设备对工作环境的要求,在舱体设计时必须考虑其绝热保温性。绝热材料的种类较多,常用的有硬质聚氨酯泡沫塑料、泡沫玻璃、酚醛泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、玻璃棉、岩棉、珍珠岩、硅酸钙、超轻量硅酸钙、陶瓷纤维、蛭石等,在这些材料中硬质聚氨酯泡沫塑料的导热系数最小。 　　硬质聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯材料中应用较多的一种材料,其主要用于建筑业、冷藏业作各种隔热材料。聚氨酯泡沫塑料具有重量轻、比强度大、隔热、隔音、隔潮、耐腐蚀、防渗漏等性能,以及良好的粘接性能,既可以现场施工,又可以预制成构件,是方舱绝热材料的首选。 　　　　地面设备中使用的聚氨酯泡沫塑料,密度一般在0.05-0.08ｇ/ｃｍ3范围,其压缩强度≥0.2ＭＰａ,能够满足设计要求。硬质聚氨酯泡沫塑料能耐大多数有机溶剂,而一般溶剂会使聚苯乙烯泡沫塑料(ＥＰＳ)溶解或溶胀。 　　　　硬质聚氨酯泡沫塑料耐温范围较宽,它既可以作为冷藏用的绝热材料,又可以作为较高温度下的保温材料。它可以用于低于-100℃的超低温保冷场合、-100～0℃的低温保冷场合,也可以用于130℃以内的保温领域。这种材料的耐温性,完全覆盖了地面设备所使用的温度范围(-45-100℃),因此选用此种材料作为方舱大板的绝热材料是非常合适的。硬质聚氨酯泡沫塑料是所有绝热材料中施工工艺最简单、最方便的一种材料。它在成型以前以液体的形式存在,当双组分液体按比例混合以后,在1-2ｍｉｎ内就成型为固态泡沫。还可在发泡原液中加入一定的阻燃剂等,使成型后得到的泡沫塑料具有阻燃性。 　　2　聚氨酯弹性地面材料 　　2.1 聚氨酯材料在方舱地板铺装中的应用 　　　　浇注聚氨酯弹性体在成型前也是以粘性液体的形式存在,俗称“液体橡胶”,成型以后成为一种有弹性的固体。浇注聚氨酯弹性体既可以加压固化,又可以常压硫化;既可热固化,又可室温固化。在实际应用中,胶辊、胶轮等是高温硫化的典型事例;铺装材料(如塑胶跑道、健身房地板)则是常温固化的典型事例。 　　　　航天工业地面设备方舱的地板采用聚氨酯铺装材料施工。这种聚氨酯铺装材料的阻燃、防静电、耐磨和弹性要求比一般用途的高。 　　　　作为地面设备地板的装饰材料,要考虑聚氨酯铺装材料的工艺涂装性,具体体现在以下几个方面:(1)地面设备一般处于半封闭状态,要考虑装饰材料中的溶剂挥发对仪器及其壁面的影响;(2)方舱是一种已成型设备,在方舱中使用的铺装材料必须在常温常压下固化,不能高温高压固化;(3)材料的固化时间和保养期要尽可能短;(4)材料应尽可能自流平或稍加人工涂抹后自流平;(5)不能在未流平前就凝胶。 　　　　聚氨酯地板是一次铺装成型的,因此,固化后整体厚度均匀,无接缝,表面光滑平整,颜色均匀,表层有柔性感,色泽鲜亮。此外,这种材料还和铝合金基材粘接牢固,不会脱离。总之,成型后的聚氨酯地板材料具有良好的整体表观性能。聚氨酯浇注材料应用于地面设备的工艺性良好,我们已成功地完成了几百台方舱的生产。 2.2 聚氨酯弹性地板的性能 　　　　用于方舱的浇注成型聚氨酯弹性地面的耐磨性较好,经过测定,它的磨耗量≤1.0ｃｍ3/1.61ｋｍ。另外,这种聚氨酯弹性体材料的弹性、韧性均很好,邵Ａ硬度可以在50-100范围内调整,其拉伸强度≥1.2ＭＰａ,伸长率≥100%;压缩复原率≥95%。在-55-100℃温度范围内,聚氨酯弹性材料的各项性能比较稳定,因此可以长期在此温度范围使用。它耐一般的化学溶剂,耐油性较好。 　　　　方舱中一般配有高性能的电子设备,因此对材料的防静电和阻燃要求比较高。聚氨酯材料是高分子材料,其阻燃性和防静电性很差,因此在成型前,必须在聚氨酯原液中添加阻燃剂和防静电剂。经过配方调试,从实验的结果看,这些添加剂和基料的互溶性好,而且成型后几乎不迁移、不渗出,这为材料的长期阻燃和防静电奠定了基础。阻燃性:表观上材料离火自熄,经测试氧指数(ＯＩ)≥26。防静电性能:表面电阻102-108欧,耐电压500Ｖ。 　　3 聚氨酯粘接和密封材料 　　　　对于地面设备而言,其在制造过程中,很多部件的连接不是依靠铆接和焊接,而是用胶粘剂粘接而成,这有几个优点:(1)局部应力不集中,材料不变形、不锈蚀;(2)工艺易实现,技术上容易突破;(3)成本低,重量轻。地面设备的密封部位很多,需要水密封、气密封、光密封、尘密封等,特殊的地面设备还需“三防”(核、生、化)密封 　　缺点不足 　　为防止将来不幸事故再次发生，美国宇航局(NASA)计划利用铜板来取代泡沫聚氨酯绝缘板来保护航天飞机燃料箱。 NASA曾为聚氨酯泡沫块损坏“哥伦比亚”号航天飞机左机翼而担心，“哥伦比亚”号在2003年2月1日返回时解体使7名宇航员全部遇难。在起飞时脱落的一块聚氨酯泡沫在“哥伦比亚”号机翼上打出一个孔洞，从而使航天飞机在返回时无法承受高压而解体。 　　泡沫聚氨酯绝缘板从航天飞机计划一开始就被用作燃料箱的绝缘材料，是基于在发射升空时其外表不会出现结冰，原因是燃料箱充满非常冷的液态氢燃料。现在泡沫聚氨酯绝缘板应该用安放在铜板上的4个加温元件来代替，但是NASA飞行控制中心专家证实，引起灾难的不是聚氨酯本身，而是它的涂敷过程使泡沫聚氨酯板出现了缺陷。 　　装备有新型电子加温元件的第一个燃料箱将被运送到佛罗里达卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心，预计在今年10月前，NASA负责人会拟定2005年3月恢复航天飞机飞行。 　　聚氨酯弹性体的不足之处 　　但聚氨酯弹性体并非十全十美，它的主要缺点是： 　　1.内生热大，耐高温性能一般。正常使用温度范围是-40-120℃使用。若需在高频振荡条件或高温条件下长期作用，则必须在结构设计或配方上采取相应改性措施。 　　2.不耐强极性溶剂和强酸碱介质。在一定温度下，醇、酸、酮会使聚氨酯弹性体溶胀和降解，氯仿、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、三氯乙烯等溶剂在常温下就会使聚氨酯弹性体溶胀。