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        聚氨酯各種原料對軟泡的影響

        2019-07-19 479

        1、聚醚

          聚醚作為主要原料,與異氰酸酯反應生成氨基甲酸酯,是泡沫制品的骨架反應。在官能度相同的情況下,分子量增加時,泡沫的拉伸強度、伸長率和回彈性提高,同類聚醚的反應活性下降;在當量值(分子量/官能度)相同的情況下,官能度增加,則反應相對加快,生成聚氨酯的交聯度提高,泡沫硬度隨之提高,伸長率下降。多元醇的平均關能度應在2.5以上,若平均關能度太低,泡沫體在受壓后回復性較差。

          若聚醚用量多,相當于其他原料(TDI、水、催化劑等)減少,易造成泡沫制品開裂或塌泡。

          若聚醚用量少,泡沫制品偏硬、彈性降低,手感不好。

        2、發泡劑

          一般在制造密度大于21的聚氨酯塊泡時,只使用水(化學發泡劑)做發泡劑,在低密度配方或超軟配方中才使用二氯甲烷(MC)等低沸點化合物(物理發泡劑)作輔助發泡劑。

          輔助發泡劑會使泡沫的密度及硬度下降,由于它的氣化吸收了部分反應熱會使固化減慢,需增加催化劑用量。由于吸收熱量,避免了燒芯的危險。

          發泡能力可用發泡指數(100份聚醚所用水或水的當量數)來體現:m---發泡劑用量

          發泡指數IF=m(水)+m(F-11)/10+m(MC.)/9(100分聚醚)

          水作為發泡劑與異氰酸酯反應生成脲鍵并放出大量的CO2及熱量,是一個鏈增長反應。

          水量多,泡沫密度降低,硬度增加,同時泡孔支柱變小、變弱,降低了承載能力,易塌泡、裂泡。消耗的TDI量增加,放熱量多,易燒心。若水量超過5.0份,則必須添加物理發泡劑以吸收部分熱量,避免燒芯現象的發生。

          水量少,催化劑用量相應減少,但密度增大 ""F'

        3、甲苯二異氰酸酯

          一般軟泡用TDI80/20,2,4和2,6異構體的混合物??捎美鋮s法制備T100即純2,4TDI。

          TDI用量=(8.68+m水×9.67)×TDI指數。TDI指數一般110-120。

          異氰酸酯指數在一定范圍內增大,則泡沫硬度增大,但達到某一點后硬度不再顯著增大,而撕裂強度、拉伸強度和伸長率下降,泡沫形成大孔,閉孔上升,回彈率下降,表面長時間發粘,熟化時間長,引起燒芯。

          異氰酸酯指數低,會造成泡沫裂紋,回彈性差,強度差,壓縮永久變形較大,表面有潮濕感。

        4、催化劑

          胺:一般用A33其作用是促進異氰酸酯和水的反應,調整泡沫密度、氣泡開孔率等,主要是促進發泡反應。

          胺多:泡沫制品出現劈裂,泡沫中有孔或泡眼

          胺少:泡沫出現收縮、閉孔,發出的泡沫制品底厚。

          錫:一般用辛酸亞錫T-9;T-19是催化活性很高的凝膠反應催化劑,主要是促進凝膠反應,即后期反應。

          錫多:膠化快,粘度增加,回彈性差,透氣性差,造成閉孔現象。若適當提高其用量可獲得松弛的良好開孔泡沫塑料,進一步增大用量使泡沫逐漸變得緊密,以致收縮、閉孔。

          錫少:凝膠不足,發泡過程造成劈裂。邊緣或頂部有開裂,并有脫坯、毛邊現象。

          減少胺或增加錫都可以在氣體大量發生時增加聚合物氣泡膜壁強度,從而減少中空或開裂現象。

          聚氨酯泡沫塑料是否具有理想的開孔或閉孔結構,主要取決于泡沫形成過程中的凝膠反應速度和氣體,膨脹速度是否平衡。此平衡可通過調節配方中的叔胺催化劑以及泡沫穩定及等助劑的種類和用量實現。

        5、泡沫穩定劑(硅油)

          泡沫穩定劑是一類表面活性劑,可使聚脲在發泡體系中良好分散,起著“物理交聯點”的作用,并能明顯提高泡沫混合物的早期粘度,避免裂泡。其一方面具有乳化作用,使泡沫物料各組分間的互溶性增強,另一方面加入有機硅表面活性劑后可降低液體的表面張力r,氣體分散時所需增加的自由能減少,使分散在原料中的空氣在攪拌混合過程中更易成核,有助于細小氣泡的產生,調整泡沫氣孔大小,控制泡孔結構,提高發泡穩定性;防止泡孔癟泡、破裂,使泡沫壁具有彈性,控制泡沫孔徑和均勻度。其在發泡初期穩定泡沫,在發炮中期防止泡沫的并泡,在發泡后期使泡孔連通。一般發泡劑、POP用量越多硅油用量越大。

          用量多:使后期泡沫壁彈性增加,不宜破裂,泡孔細。造成閉孔。

          用量少:泡沫破裂,起發后塌泡,孔徑較大,容易并泡。

        6、溫度的影響

          聚氨酯的發泡反應隨著物料溫度的上升而加快,在敏感的配方中將會引起燒芯和著火的危險。一般控制多元醇和異氰酸酯組分的溫度不變。發泡時泡沫密度降低料溫相應提高。同樣配方,料溫相同夏季氣溫高,反應速度加快,導致泡沫密度、硬度下降,伸長率增加,機械強度增加。夏季可適當提高TDI指數以糾正硬度的下降。

        7、空氣濕度的影響

          濕度增加,由于泡沫中的異氰酸酯基部分與空氣中的水分反應,造成硬度下降,所以發泡時可適當增加TDI用量。過大時會造成熟化溫度過高引起燒心。

        8、大氣壓的影響

          同樣配方,在海拔高的地方發泡,泡沫制品密度小。注:

          1、在泡沫塑料形成過程中,凝膠反應與發泡反應同在發生,但各反應間存在競爭,一般發泡反應速度大于凝膠反應速度。

          凝膠反應---氨基甲酸酯的形成反應,(與-OH的反應)

          發泡反應---指有水參加的反應,生成脲并產生氣泡

          2、成核劑---引起氣泡形成的物質,如體系中微細固體顆粒、液體

          泡沫穩定劑或是本來溶解在物料中的細微氣泡等;包括溶解在多元醇和異氰酸酯中的空氣或氮氣、二氧化碳、泡沫穩定劑、炭黑等填料??墒菤怏w在物料中產生更多的氣泡;穩定及越多生成的泡孔就越細。

          發泡體系中形成的氣泡數量和泡沫塑料中泡孔的大小取決于外加成核劑的作用;成核劑多,氣泡多,泡孔小。

          當溫度升高時,氣體在液體中溶解度降低,因而會有更多的氣泡形成或使先前的起跑長大。乳白時間長,有利于大氣泡的生長。

          增加催化劑量,可縮短乳白時間,由于凝膠反應和氣泡形成的競爭反應可得到細孔泡沫。

          3、泡沫是否具有理想的開孔或閉孔結構,主要取決于泡沫形成過程中的凝膠速度和氣體膨脹速度是否平衡。這一平衡可以通過調節配方中的叔胺催化劑以及泡沫穩定劑等助劑的種類和用量來實現。


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