全水低密度超柔软块状聚氨酯软泡技术研究.doc

全水低密度超柔软块状聚氨酯软泡技术研究 ? l6? 聚氨酯工业 POLY1JR王HHANEINDUSTRY 2OO2年第17卷第2期 2I.V01.17No.2 全水低密度超柔软块状聚氨酯软泡技术研究 朱彬纪学锋 (天津石化公司研究所300271) 摘要:通过降低TDI指数的方法,全水发泡,制备了低密度超柔软聚氨酯泡沫,制得的密度为l7 ～ 19kg/m3的泡沫,25%压陷硬度小于50N.对泡沫制备过程的各种影响因素及影响泡沫性能的 因素进行了详细的讨论. 关键词:软质泡沫塑料;聚氨酯;全水发泡;低密度;超软泡沫;低TDI指数 “蒙特利尔协定书”生效后,无氟发泡技术成为 聚氨酯工业研究的重点内容.而全水发泡技术被认 为是解决环保问题的最终途径. 全水发泡的优点是无需辅助发泡剂,不破坏环 境;缺点是泡沫的压陷硬度大,手感差.全水发泡的 另一缺点是体系中水的含量不能过高,否则,泡沫产 生烧芯,甚至发生火灾.所以生产密度低于 22kg/m3的泡沫,仍需大量使用辅助发泡剂.在高 水量(大于5份水)的配方中,不使用辅助发泡剂而 能保证不烧芯的唯一办法是降低TDI指数,减少发 泡过程中的放热量.但采用通用聚醚多元醇的低指 数配方在发泡过程中,会发生泡沫开裂等问题. 本工作的目的是解决全水低密度聚氨酯软泡技 术中的一些问题:通过降低TDI指数解决泡沫烧芯 问题;在配方中使用低分子量交联剂来提高泡沫的 交联度,避免泡沫开裂;加开孔剂,增加了发泡配方 中锡催化剂的用量范围;通过软化剂软化泡沫. 1实验部分 1.1原料及规格 甲苯二异氰酸酯(rmI),工业级,国产或进口;聚 醚三醇3050(羟值54.5～57.5mgKOH/g),450L (羟值43.5～46.5mgKOH/g),工业级,天津石化公 司第三石油化工厂;1,4.丁二醇,化学纯;二乙醇胺, 化学纯;匀泡剂L-580,美国康普顿公司;辛酸亚锡 K29,德国德固萨.高施米特公司;叔胺催化剂BDE, 德国德固萨.高施米特公司;软化剂Orgeol310,德国 德固萨.高施米特公司;聚氧化乙烯甘油醚开孔剂, 牌号CP1000(羟值160～180mgKOH/g),CP1500(羟 值110～120mgKOH/g),自制;液体石蜡,沸点300oC 以上,化学纯. 1.2实验方法 在3000mL烧杯中依次称量聚醚,水,硅油,交联 剂,软化剂,开孔剂,胺催化剂,混合搅拌,静置片刻, 加入催化剂辛酸亚锡,搅匀,迅速加入已称好的 TDI,搅拌5～8s,倒人发泡箱中自由发泡.分别记 录泡沫的乳白时间,上升时间,起发高度及中心温度 等数据,然后放人120oC烘箱中熟化20～30min.并 在室温下熟化24h.熟化好的泡沫用于测定物理性 能. 1.3典型配方及性能 低密度超软聚氨酯泡沫的典型配方及性能如 下: 配方(质量份): 聚醚 总水量 匀泡剂L-580 软化剂Orgeol310 二乙醇胺 开孔剂CP1000 催化剂BDE 辛酸亚锡 TDI指数 性能: 密度/kg?mI3 25%压陷硬度/N 65%压陷硬度/N Sag系数 拉伸强度/kPa .-I..,I..._._.,-.._●.●.-.●...●●I●●●●●,● ● ∞∞∞∞∞∞B掩钉町 62l050O. 第2期朱彬等?全水低密度超柔软块状聚氨酯软泡技术研究’17. 撕裂强度/iN’cm’2.6 伸长率/%180’ 回弹率/%38 1.4泡沫性能测试 泡沫物理性能按照国标方法测试:GB6343— 1995泡沫塑料和橡胶表观(体积)密度测定方法; GB6344—1996软性泡沫聚合物材料抗拉伸强度和 断裂伸长率的测定方法;GB6669—86软性泡沫聚合 物材料压缩永久变形的测定方法;GB6670—1997软 性聚氨酯泡沫塑料回弹性能的测定方法;GB10807— 89软性泡沫聚合材料压陷硬度的实验方法; GB10808—1997软性泡沫聚合材料撕裂性能实验方 法. 2结果与讨论 2.1高水量下影响泡沫中心温度的因素 2.1.1TIDI指数 在块状聚氨酯软泡生产中,当TDI指数为105～ 115时,配方中允许最高水量为4～4.5份(相对于 100份聚醚而言),否则就会产生烧芯.对于4～4.5 份水的配方,生产出的泡沫密度在22kg/m3以上, 发泡过程中泡沫中心温度最高在160~C以下.为了 生产低密度泡沫,一般只能使用物理发泡剂(如 CFC一11,CH202)等来降低泡沫温度,防止烧芯. 本工作采用低TDI指数的办法,可以有效地降 低泡沫体的温度,这样就可以在高达6份水的高水 量条件下进行全水发泡,制备低密度全水发泡的PU 泡沫. 图1TIDI指数对泡沫中心温度的影响 图1为采用6份水,在不同TDI指数条件下,箱 式发泡泡沫中心的最高温度,其中曲线1代表