聚氨酯化学与工艺泡沫..ppt

聚氨酯化学与工艺 Chap.4　聚氨酯泡沫塑料 4.5 软质聚氨酯泡沫塑料 4.6 硬质聚氨酯泡沫塑料 4.7　聚氨酯半硬泡 教学目的及要求 通过本章的学习，了解聚氨酯泡沫材料的分类，熟悉掌握形成泡沫的化学反应、成泡原理、稳定原理，了解泡沫材料的加工工艺方法，了解块状泡沫、模塑泡沫的制备方法，掌握制备泡沫材料所用原料种类，熟悉软泡、硬泡、高回弹等泡沫的配方计算方法，了解泡沫材料的用途。 3.垂直发泡工艺及设备 　　　垂直发泡(又称竖式发泡)工艺即在垂直输送带上完成发泡的工艺。其基本工艺过程是：将经混合头充分混合的发泡物料送入发泡装置底部，物料向上发泡，进入衬有聚乙烯薄膜的定型槽，在泡沫四周，用垂直方向的传送带以与泡沫上涨相同的速度把连续的泡沫体向上输送。泡沫基本固化后，被发泡机顶部的切刀切割成泡沫块，然后用水平输送机把泡沫块输送到熟化区熟化和后加工。 垂直发泡工艺的优点如下： ①可以用较小的流量（如40～70kg/min)得到大截面积（如1m×2m)的泡沫块料，而通常用水平发泡机要得到同样截面的块料，流量水平要比垂直发泡大3～5倍； ②由于泡沫块横截面大，不存在上下表皮，边皮也较薄，因而大大减少了切割损失； ③设备占地面积小，厂房高度约12～13m，厂房和设备投资费用较水平发泡工艺的低； ④可以方便地通过更换料斗及模型，可生产圆柱形或矩形泡沫体，特别是可生产供旋切的圆块泡坯料。 　　 垂直发泡机生产的泡沫块料的长度不能太长，密度过大或过小的泡沫在生产上也有一定困难。但垂直发泡机的经济性(投资省、成品率高)及生产灵活性，使得到迅速发展。 4.5.2.4 软泡的后加工 4.5.2.5　配方原料体系对块泡性能的影响 1、多元醇 　　 用于普通块状泡沫的聚醚多元醇，分子量一般为3000～4000，以聚醚三醇为主。高回弹泡沫则多采用分子量在4500～6000的聚醚三醇。 　 　分子量增加时，泡沫的拉伸强度、伸长率和回弹性提高；同类聚醚的反应活性下降。聚醚的官能度增加，则反应相对加快，生成聚氨酯的交联度提高，泡沫硬度随之提高，伸长率下降。 2、异氰酸酯 　　 聚氨酯软块泡的异氰酸酯原料以甲苯二异氰酸酯（TDI－80)为主。而活性相对较低的TDI－65仅用于聚酯型聚氨酯泡沫或特殊的聚醚型泡沫。 　 为了使泡沫中生成脲基甲酸酯和缩二脲而提高泡沫交联度，一般异氰酸酯指数可控制在105～115，在此范围内可以方便而安全地控制泡沫体的硬度。TDI指数在一定范围内增大，则泡沫硬度增大。但达到某一点后硬度不再显著增大，而撕裂强度、拉伸强度和伸长率下降，闭孔率上升，回弹率下降，表面长时间发粘，还会引起泡沫烧芯。若TDI指数过低，泡沫易产生裂纹，强度低，回弹差，压缩永久变形大、表面有潮湿感。 3、催化剂 　　块状软泡发泡用的催化利大致分为二类：一类是有机金属化合物，以辛酸亚锡最为常用；另一类是叔胺、以双(二甲氨基乙基)醚(美国康普顿公司OSI部产品牌号为A-1，美国联碳公司牌号Niax A-1，我国一些厂家也采用“A-1”称谓这种催化剂)和三亚乙基二胺（TEDA，或称“A-33”）常用。 4、泡沫稳定剂 　　泡沫稳定剂是泡沫配方中不可缺少的组分，在聚酯型聚氨酯块状泡沫中以非硅系表面活性剂为主，聚醚型块状发泡中主要采用有机硅—氧化烯烃共聚合物。一般对于低密度软泡采用高活性泡沫稳定剂如L-580、L-582等；对于密度为30～40kg／立方米的高密度软泡，采用较低活性的泡沫稳定剂，如L- 520、L-6202等。 5.发泡剂　 　　 一般在制造密度大于21千克每立方米的聚氨酯软块泡时，只使用水作发泡剂；在低密度配方中才使用二氯甲烷（MC）等低沸点化合物作辅助发泡剂。 　　为了方便地表述配方中发泡剂的发泡能力，可采用“发泡指数”的概念，即把相当于在100份聚醚中使用的水的份数定义为发泡指数(IF)。 发泡指数可以用以下经验式来表述(m表示发泡剂用量)： IF＝m(水）+ m（CFC－11）/10+ m(MC)/7.5(每100份聚醚） 　　一般来说，发泡指数越大，泡沫塑料的密度就越低。这一经验关系依赖于温度和大气压力等条件，还与配方中的其它因素，如加入阻燃剂、填充剂等有关。 4.5.2.6　环境因素对块泡物性的影响 1.温度的影响 　　 聚氨酯的发泡反应随着物料温度上升而加快，在敏感的配方中将会引起烧芯和着火的危险。 　　 在生产聚氨酯软泡时，发泡时的气温环境对反应性及泡沫塑料的物理性能也有一定的影响。例如，同样的配方，在夏季由于气温高，反应加快引起泡沫密度下降、硬度降低、伸长率增加、机械强度增加。 　　软泡最好在装备空调的车间中生产。为了得到所需性能的泡沫，可调节发泡配方