聚氨酯化学与工艺8泡沫共95页
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经化学反响并发泡后即得到泡沫塑料。
在我国,一些中小型工厂中手工发泡仍占有重要的地位。
手工浇注也是机械浇注的根底。
但在批量大、模具多的情况下手工浇注是不适宜的。
批量生产、规模化施工,一般采用发泡机机械化操作,效率高。
2.一步法及预聚法目前,硬质聚氨酯泡沫塑料都是用一步法生产的,也就是各种原料进行混合后发泡成型。
为了生产的方便,目前不少厂家把聚醚多元醇或(及)其它多元醇、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂等原料预混在一起,称之为“ 白料〞,使用时与粗MDI(俗称“ 黑料〞)以双组分形式混合发泡,仍属于“ 一步法〞,因为在混合发泡之前没有发生化学反响。
早期的聚氨酯硬泡采用预聚法生产。
这是因为当时所用的多异氰酸酯原料为TDI-80。
由于TDI 粘度小,与多元醇的粘度不匹配;TDI 在高温下挥发性大;且与多元醇、水等反响放热量大,假设用一步法生产操作困难,故当时多用预聚法。
假设把全部TDI 和多元醇反响,制得的端异氰酸酯基预聚体粘度很高,使用不便。
硬泡生产中所指的预聚法实际上是“ 半预聚法〞。
即首先TDI 与局部多元醇反响,制成的预聚体中NCO 的质量分数一般为20%~25%。
由于TDI大大过量,预聚体的粘度较低。
预聚体再和聚酯或聚醚多元醇、发泡剂、外表活性剂、催化剂等混合,经过发泡反响而制得硬质泡沫塑料。
预聚法优点是:发泡缓和,泡沫中心温度低,适合于模制品;缺点是:步骤复杂、物料流动性差,对薄壁制品及形状复杂的制品不适用。
自从聚合MDI 开发成功后,TDI 已根本上不再用作硬质泡沫塑料的原料,一步法随之取代了预聚法。
浇注成型工艺浇即就是将各种原料混合均匀后,注入模具或制件的空腔内发泡成型。
聚氨酯硬泡的浇注成型可采用手工发泡或机械发泡,机械发泡可采用间歇法及连续法发泡方式。
机械浇注发泡的原理和手工发泡的相似,差异在于手工发泡是将各种原料依次称入容器中,搅拌混合;而机械浇注发泡那么是由计量泵按配方比例连续将原料输入发泡机的混合室快速混合。
聚氨酯泡沫生产工艺
聚氨酯泡沫是一种常见的绝缘材料和填充材料,具有轻质、隔音、隔热、耐用等特点。
其生产工艺主要包括原料准备、反应混合、发泡、硬化和加工等环节。
首先,原料准备是聚氨酯泡沫生产的第一步。
常见的原料包括多元醇、异氰酸酯、发泡剂、催化剂、表面活性剂等。
这些原料需要按照一定比例进行配比,并且需要保证其质量和纯度。
接下来,原料进行反应混合。
首先将多元醇与异氰酸酯进行混合,形成聚合反应。
催化剂和表面活性剂的添加可以促进反应的进行,并提高聚氨酯泡沫的物理性能。
然后,将反应混合物进行发泡。
在混合过程中加入发泡剂,通过空气的释放形成气泡,使混合物膨胀成泡沫状。
发泡剂的添加量和质量直接影响到泡沫的发泡性能和质量。
发泡完成后,泡沫需要经过硬化。
这个过程需要一定的时间,以便让泡沫中的化学反应充分进行,使泡沫能够形成坚固的结构。
硬化时间一般需要几小时到几天不等,具体时间取决于泡沫的厚度和环境温度。
最后,经过硬化的聚氨酯泡沫可以进行加工和成型。
泡沫可以根据需要进行切割、打磨、抛光等加工,以适应不同的使用需求。
此外,聚氨酯泡沫还可以进行表面处理,如涂覆、印刷等,以提高其外观和使用性能。
综上所述,聚氨酯泡沫生产工艺涉及原料准备、反应混合、发泡、硬化和加工等多个环节。
合理控制每个环节的操作和参数,可以生产出质量优良的聚氨酯泡沫产品。
聚氨酯化学与工艺反应注射成型(RIM)聚氨酯•6.1 反应注射成型简介•6.2 RIM-聚氨酯加工机械简介•6.3 RIM-聚氨酯的化学反应特性•6.4 RIM-聚氨酯用原料•6.5 增强RIM材料•6.6 RIM聚氨酯的应用第六章反应注射成型(RIM)聚氨酯6.1 反应注射成型简介反应注射成型又称反应注塑模制RIM(ReactionInjection Moulding),是由分子量不大的齐聚物以液态形式进行计量,瞬间混合的同时注入模具,而在模腔中迅速反应,材料分子量急骤增加,以极快的速度生成含有新的特性基团结构的全新聚合物的工艺。
它是集液体输送、计量、冲击混合、快速反应和成型同时进行为特征的、一步完成的全新加工新工艺,其加工简单、快捷。
RIM加工技术的优点包括以下几点:⑴RIM加工技术能量消耗低。
它与传统热塑型合成材料加工成型相比,由于加工时物料为低粘度液体状态,注模压力较低。
反应放热量大,模温较低,模具的夹持力较少,因此,其设备和加工费用相对较低。
尤其对大型制品的生产尤为突出。
(2)模具强度要求较低。
物料呈液体状态注入模具,模腔内压较低,模具承压能力较传统塑料成型模要低得多。
(3)所用原料体系比较广泛。
该项新工艺除了适用于聚氨酯、聚脲材料的生产,同时还可以用于环氧树脂、尼龙、双环戊二烯、聚酯等材料的加工成型。
(4)与传统塑料加工成型法相比,RIM工艺对制备大型制品、形状复杂制品、薄壁制品更为有利,产品表面质量好,花纹图案清晰,重现性好。
(5)该工艺加工勿需普通塑料热塑成型所需的昂贵的热流道体系,设备费仅为热塑型结构泡沫塑料成型设备的1/2~1/3,且生产出的制品无成型应力、成型周期短、生产效率高,尤其对于大批量、大尺寸制品的生产,生产成本的降低更为明显。
(6)物料以液体形态注入模具,有利于生产断面形状复杂的制品,可嵌入插入件一次成型,也可以在液体原料中添入某些增强材料。
生产增强型反应注塑模制(RRIM——Reinforced Reaction lnjection Moulding)以及在模腔中预置增强片材等生产结构增强型反应注塑模制品(SRIM——Structural Reaction Injection Moulding)等。
聚氨酯泡沫材料一、概况聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。
凡是在高分子主链上含有许多重复的-NHCOO-基团的高分子化合物统称为聚氨基甲酸酯。
一般聚氨酯系由二元或多元有机异氰酸酯(通常为甲苯二异氰酸酯,简称TDI)与多元醇化合物(聚醚多元醇或聚酯多元醇)相互作用而得。
由于聚氨酯的结构不同,性能也不一样。
利用这种性质,聚氨酯类聚合物可以分别制成塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等。
近二十年来,聚氨酯在这几个方面的应用都发展很快,特别是聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯橡胶、聚氨酯涂料发展更加迅速。
泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品种之一,它的主要特征是具有多孔性,因而相对密度较小,质轻,隔热隔音,比强度高,减振等优异特性。
根据所用原料不同和配方的变化,可制成软质、半硬质和硬质聚氨酯泡沫塑料几种。
图1 聚氨酯泡沫合成主要原料聚氨酯原料异氰酸酯脂肪族脂环族芳香族多元醇聚酯多元醇聚醚多元醇其它多元醇扩链剂胺类扩链剂醇类扩链剂催化剂叔胺类催化剂金属有机催化其它助剂阻燃剂抗氧剂紫外线吸收剂着色剂增塑剂1.1聚氨酯泡沫形成的化学机理多元醇与多异氰酸酯生成聚氨酯的反应,是所有聚氨酯泡沫塑料制备中都存在的反应。
发泡过程中的“凝胶反应”一般即指氨基甲酸酯的形成反应。
因为泡沫原料采用多官能度原料,得到的是交联网络,这使得发泡体系能够迅速凝胶。
基团反应如下:—NCO+—OH→—NHCOO—在有水存在的发泡体系中,例如聚氨酯软泡发泡体系、水发泡聚氨酯硬泡体系,多异氰酸酯与水的反应不仅生成脲的交联(凝胶反应),而且是重要的产气发泡反应。
所谓“发泡反应”,一般是指有水参加的反应。
—NCO+H2O+OCN—→—NHCONH—+CO2↑上述几个反应产生大量的热,这些热量可促使反应体系温度迅速增加,是发泡反应在短时间内完成。
并且,反应热为物理发泡剂(辅助发泡剂)的气化发泡提供了能量二、软质聚氨酯泡沫塑料软质聚氨酯泡沫塑料(简称聚氨酯软泡)是指具有一定弹性的一类柔软性聚氨酯泡沫塑料,它是用量最大的一种聚氨酯产品。
聚氨酯合成工艺设计聚氨酯是一种重要的高分子材料,广泛应用于建筑、汽车、航空航天、家具等领域。
其中,聚氨酯泡沫材料由于具有良好的隔热、耐腐蚀、吸震、节能、环保等优良特性,已成为建筑节能领域中不可或缺的重要材料。
聚氨酯泡沫材料的制备主要采用聚合物反应法,这种方法的优点是具有高效、稳定的反应过程,制备出的聚氨酯泡沫材料性能稳定、质量可靠。
在制备聚氨酯泡沫材料的过程中,需要充分掌握聚合反应原理、反应条件、催化剂选择、配比比例、反应装置设计等方面的知识,才能真正做到科学合理、高效可控的制备过程。
下面,我们就来详细介绍聚氨酯泡沫材料的制备工艺。
一、反应原理聚氨酯泡沫材料是通过异氰酸酯化学反应制备而成。
在反应过程中,异氰酸酯与多元醇反应,生成聚氨酯的骨架结构,同时在反应中加入催化剂、发泡剂等辅助剂料,可以得到泡沫聚氨酯材料。
反应机理:① 异氰酸酯反应(NCO)+(HO-R-NH)→(NHCOOR-NH)③ 发泡反应二、反应条件反应温度:分为两个阶段,首先高温状态下发生聚合反应,通常反应温度为80℃至100℃,直到混合物达到了“胶状”状态;然后在室温状态下完成发泡反应,反应温度一般为20℃至25℃。
反应时间:根据不同的配比比例、混合速度等条件而定,一般情况下,聚合反应时间为5分钟至10分钟,发泡反应时间为20分钟至30分钟。
三、催化剂的选择聚氨酯泡沫材料制备过程中,会用到催化剂作为反应的辅助材料。
催化剂的选择应根据反应物的种类和比例而定,以保证聚合反应的进行以及材料性能的稳定。
催化剂的主要作用是降低反应温度,缩短反应时间,提高反应效率。
主要催化剂:双酸盐类催化剂:T-9、T-12、T-15等。
有机金属催化剂:DBTDL、咪唑等。
四、配比比例聚氨酯泡沫材料的配比比例受到很多因素的影响,如反应温度、催化剂种类及用量、发泡剂的种类及用量、反应时间等。
一般配比比例如下:异氰酸酯:多元醇:水:催化剂:发泡剂=5:4:1.5-2:0.5-1.5:0.5-1.5五、反应装置设计聚氨酯泡沫材料的反应装置主要由以下几部分组成:反应釜、进料泵、管道、搅拌装置、温控装置、压力传感器等。