聚氨酯

聚氨酯软泡发泡配方汇总,盘点影响因子及参

发布时间:2022/5/1 16:53:57   
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1、基本反应及数据

聚氨酯软泡的形成包括2个基本反应:发泡反应和聚合反应(也称凝胶反应)。

发泡反应:异氰酸酯与水反应生成双取代脲和二氧化碳的反应。反应式如下:

2R-N=C=O+HOH→R-NH-CO-NH-R+CO2↑

若使用TDI,根据上反应式,得出1份水反应需9.67份(约9.7份的TDI)

放出的二氧化碳成为泡核,使反应混合物膨胀,得到具有开孔结构的泡沫。

聚合反应:聚醚中的羟基与异氰酸酯发生逐步聚合反应形成氨基甲酸酯的反应。反应式如下:

R=N=C=O+R′-OH→R-NH-COO—R′

若使用TDI,根据上反应式,得出份羟值56的聚醚反应需8.68份(约8.7份的TDI)

2、多元醇

国内块泡生产采用3官能度,分子量(羟值56)或(羟值48,用的少)的软泡聚醚。如我公司的JH-K、JH-D、JH-等。

3、多异氰酸酯

主要使用甲苯二异氰酸酯(TDI),TDI工业品主要有3种:纯2,4TDI(或称TDI)、TDI80/20、TDI65/35。TDI80/20生产成本最低,是工业应用最广用量最大的品种。

TDI分子量为174,其中含有2个异氰酸酯团(-N=C=O)的分子量为84,所以TDI中异氰酸酯含量为48.28%。

TDI用量对泡性能有很大影响,在泡沫配方中,TDI过量程度以异氰酸酯指数表示,异氰酸酯指数是指实际用量与理论计算量的比值。在生产软泡时,一般指数为105-115(100是等于理论计算量)(或写为1.05-1.15,1为理论计算量),在此范围内,TDI指数增大,泡沫硬度增大,撕裂强度变小,拉伸强度变小,断裂伸长率变小。若TDI指数过高,则会形成大孔和闭孔,熟化时间过长,还会引起泡沫烧心;TDI指数过低,则易产生裂纹,回弹性差,强度差,压缩永久变形较大。

4、发泡剂

水与TDI反应产生二氧化碳是软泡发泡中使用的主要发泡剂,增加配方中水量,将会提高脲的含量,加大泡沫硬度,降低泡沫密度,泡沫荷载能力下降。但是TDI与水反应生产大量的热量,水用量过高,会使泡沫出现烧心或燃烧。

二氯甲烷是物理发泡剂,其沸点39.8℃,是不燃性气体,可在发泡中气化,降低泡沫密度,硬度也下降。加入二氯甲烷的数量,即要防止泡沫发生烧心现象,又要保证不因二氯甲烷过多而代走过多热量影响泡沫熟化,同时要保证泡沫物性没有明显下降,因此二氯甲烷用量有个限制。

水与二氯甲烷的发泡效率(即产生相同体积的气体)有如下经验关系:

1份水=9份二氯甲烷

发泡指数:即配方中,以份聚醚为基础配比,所用发泡剂的数量。

发泡指数=水+二氯甲烷/9

发泡指数与密度近似关系为/发泡指数,此为配方中未加填料时公式。当加填料时,密度要比此公式计算的大。

5、催化剂

催化剂的主要作用是调节发泡反应和凝胶反应的速度,使之处于良好的平衡状态。

三乙烯二胺(A33,含量33%的二丙二醇或丙二醇溶液)是软泡生产中最重要的叔胺催化剂剂,它有60%功效用于促进异氰酸酯与水反应,即发泡反应,40%用于促进羟基与异氰酸酯反应,即凝胶反应。

双(2,2-二甲胺基乙基)醚(A-1)是软泡通用型叔胺催化剂,它有80%功效用于促进发泡反应,20%用于促进凝胶反应。大多与三乙烯二胺合用。

胺催化剂用量不当对制品有很大影响,胺用量过多,将造成(1)反应时间短,起始粘度增加太快,发泡是冒烟大。(2)泡沫开裂。胺用量过少,将造成起发速度太慢,影响发泡高度。

辛酸亚锡是最常用的有机锡催化剂,它在含水及叔胺催化剂的聚醚混合物中极容易水解和氧化。

泡沫密度越低,辛酸亚锡的可调范围越窄,锡用量对泡沫影响如下:

用量太少:泡沫开裂。

用量太多:粘度增加快,泡沫形成闭孔而收缩,形成底皮和边皮。

6、泡沫稳定剂(又称硅油)

  泡沫稳定剂可降低发泡体系混合料的表面张力,从而稳定泡孔,防止泡沫倒塌,并控制抛空的大小和均匀度。

将硅油用量由最低量提高到适当程度,可获得良好开孔的泡沫塑料。当用量偏高时泡沫闭孔率增加。其用量与密度关系如下:

泡沫密度(kg/立方米)   份聚醚硅油用量

  35               0.7-1.0

  25               0.8-1.2

   20               1.0-1.5

   小于20           1.5-2.0

7、其他影响因素

除配方外,工艺参数,环境等对泡沫性能有一定影响。

原料温度:在比较正常的环境温度(20-28度)下,原料温度控制在25±3度,最好正负1度范围内。也有控制在28-30度范围的。

原料温度上升或降低对发泡和凝胶反应的速度影响不一样。温度升高,聚合反应增加值比发泡反应增加值要大的多。温度变化催化剂要调整。

对同一配方而言,使用相同数量的发泡剂,泡沫密度与海拔高度也有关,在海拔高的地区时,泡沫密度明显降低。

8、一些参考配方(来自相关资料,未经实验验证,供参考了解)

1)密度为8Kg/立方米的软泡配方

                    重量份

聚醚                  

水                   7

硅油                  2.8

辛酸亚锡               0.7

胺催化剂               0.17 

二氯甲烷               30

TDI指数             (即78*9.7+8.7=76.6*1.17=89.6)

2)密度为12Kg/立方米的软泡配方

                    重量份

聚醚                  

水                   6

硅油                  1.5

辛酸亚锡               0.3

胺催化剂               0.14 

二氯甲烷               15

TDI指数             

3)密度为16Kg/立方米的软泡配方

                    重量份

聚醚                  

水                   4.9

硅油 (L-580)      1.3

辛酸亚锡               0.3

A33催化剂            0.12 

二氯甲烷               9.3

填料                  8

TDI                62

4)密度为18Kg/立方米的软泡配方

                    重量份

聚醚                  

水                   4.6

硅油 (L-580)      1.2

辛酸亚锡               0.26

A33催化剂            0.12 

二氯甲烷               4.9

填料                  8

TDI                58

5)密度为20Kg/立方米的高承载软泡配方

                    重量份

聚醚                  

聚合物多元醇            20

水                   4.5

硅油 (L-580)      1.3

辛酸亚锡               0.26

A33催化剂            0.1

二氯甲烷             4.0

TDI指数             55.4

              

6)密度为23Kg/立方米的软泡配方

                    重量份

聚醚                  

水                   3.6

硅油                  1.14

辛酸亚锡               0.35

A33                0.06

A-1                0.02

二氯甲烷               3.5

TDI指数          (即3.6*9.7+8.7=43.62*1.09=47.55)

7)密度为26Kg/立方米的软泡配方

                    重量份

聚醚                  

水                   3.6

硅油                  1.0

辛酸亚锡             0.15

A33                0.3

二氯甲烷               0

TDI指数            (即3.68*9.7+8.7=43.63*1.07=46.67)

8)密度为30Kg/立方米的软泡配方

                    重量份

聚醚                  

水                   3.3

硅油                  1.1

辛酸亚锡               0.23

A33                0.34

TCPP               5.0

TDI指数             

9)密度为35Kg/立方米的软泡配方

                    重量份

聚醚                  

水                   2.5

硅油                  1.0

辛酸亚锡               0.30

胺催化剂               0.10

TDI指数             

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