聚氨酯化学与工艺_反应注射成型(RIM)聚氨酯

反应注射成型技术在聚氨酯材料合成中的研究与应用摘要：主要介绍反应型注射技术，以及在聚氨酯合成中的研究与应用，并对几种不同的类型的RIM-PU注射成型技术进行介绍关键词：反应型注射聚氨酯自增强1. 前言：反应注射成型，简称RIM( Reaction Injection Molding)，是将两种或两种以上具有反应性的液体组分在一定温度下注入模具型腔内，在其中直接生成聚合物的成型技术。

即将聚合与成型加工一体化，或者说，直接从单体得到制品的“ 一步法注射技术”。

和传统的热塑性注射成型 (TIM)不同，RIM是单体在模具中聚合而形成固体聚合物，而TIM是聚合物在模具中冷却才成型。

其它反应成型加工方法，如单体浇铸成型、热固性塑料的注射成型，虽然也是在形成部件的形状后完成聚合反应。

而在RIM中，单体和模具的温度没有很大的不同，而是靠基体激烈撞击混合来活化反应。

和各种聚合物加工方法相比RIM制品最节能，RIM 是目前聚合物加工领域中引人注目的新方向。

RIM技术可用于聚氨酯、硅橡胶、环氧树脂和尼龙的成型加工。

RIM聚氨酯发展尤为迅速，现已用于制造汽车内饰件、机器外壳和家具等。

汽车行业为了获得高模量的聚氨酯制品，又发展了增强反应注射成型(RRIM)。

聚氨酯(PU) 反应注射成型(RIM) 近年来发展十分迅速，其主要原料有 A料和B料。

A料通常为低分子量聚酯或聚醚，有时也加入其他添加剂。

B料为各种异氰酸酯，目前国内外常用二苯甲烷二异氰酸酯(MDI )或液化改性MDI (L—MDI)。

反应注射成型聚氨醋( RIM—PU) 是70年代初聚合物加工领域中研制开发的一门新型交叉成型技术，它是由低粘度高活性的异氰酸酯和多元醇经高压碰撞混合，通过化学、物理等变化而成型的。

它具有成型温度和压力低、能耗少、材料性能优良等优点，近年来发展和应用极为迅速。

2. RIM在聚氨酯方面的发展聚氨酯RIM聚氨酯制品(RIM—PUR) 是世界上开发最早且首先达到实用化的品种：通过配方的调整．利用RIM可生产出不同密度的软、硬制品，由低密度的发泡材料到高密度的结构泡沫材料，低或高模量的弹性体等。

聚氨酯化学与工艺5化学聚氨酯化学与工艺5化学聚氨酯（PU）是一种由异氰酸酯和羟基化合物反应生成的弹性材料，具有优异的性能和广泛的应用领域。

在聚氨酯的合成过程中，化学反应起着至关重要的作用，而工艺参数的控制也对产品的性能产生重要影响。

本文将探讨聚氨酯化学与工艺之间的联系，并介绍聚氨酯合成中的一些重要化学反应和工艺参数。

一、聚氨酯的合成化学聚氨酯的合成化学主要涉及异氰酸酯和羟基化合物的反应。

其中，异氰酸酯是主要的反应性化合物，可以通过与多个羟基化合物反应生成聚氨酯。

在合成过程中，异氰酸酯与羟基化合物的比例、反应温度和时间等工艺参数对聚氨酯的性能产生重要影响。

二、聚氨酯的合成工艺在聚氨酯的合成过程中，工艺参数的控制至关重要。

以下是一些重要的工艺参数：1、异氰酸酯与羟基化合物的比例：这个比例对聚氨酯的性能有显著影响。

通常，较高的异氰酸酯含量会导致较高的硬度和强度，但也会降低弹性。

相反，较高的羟基化合物含量会使聚氨酯更柔软，更具弹性。

2、反应温度：反应温度对聚氨酯的性能也有显著影响。

较高的温度可以加速反应，缩短合成时间，但也可能导致聚氨酯分子量的降低。

相反，较低的温度可能会减缓反应速度，但可以获得更高的分子量。

3、反应时间：反应时间对聚氨酯的性能也有重要影响。

较长的反应时间可以获得更高的分子量，但也可能导致聚氨酯分子链的交联。

相反，较短的反应时间可能会获得较低的分子量，但可以避免交联。

此外，其他重要的工艺参数包括溶剂的选择、催化剂的使用和封端剂的添加等。

这些参数对聚氨酯的性能和加工过程都有显著影响，需要在合成过程中进行精确控制。

三、结论聚氨酯的化学与工艺之间存在着密切的联系。

化学反应是聚氨酯合成的基础，而工艺参数的控制则直接影响到聚氨酯产品的性能和质量。

了解聚氨酯的合成化学和掌握重要的工艺参数对于合成高性能、高质量的聚氨酯材料至关重要。

通过深入研究和掌握聚氨酯的化学与工艺，我们可以进一步优化聚氨酯的合成过程，提高产品的性能和质量，同时降低生产成本。

反应注射成型(RIM)是把高反应性的液体原料在螺杆式反应器中于1-2min内完成聚合、交联、固化等反应，并注入模具制成制品的复杂工艺过程。

由于RIM 在生产过程中将原料的聚合反应和制品的模塑过程结合起来，因此简化了生产步骤，节省了能耗，已逐渐取代传统的浇注工艺而应用于聚氨酯弹性体的制备。

聚氨酯弹性体的合成方法一般分为一步法、预聚物法和半预聚物法。

半预聚物法是介于预聚物法和一步法之间的一种加工方法，即将预聚物中的一部分聚合多元醇转移到扩链体系中去，与扩链剂组成另一组分。

这一点与预聚物法是相似的。

唯一不同的是这种预聚物的游离异氰酸酯含量较高，一般为12%-15%(质量分数)。

另一组分则由扩链剂及补加聚合多元醇组成。

由于半预聚物法粘度较低，与扩链体系粘度相接近，其用量也大体相当，所以有利于混合均匀。

更可贵的是这种方法得到的弹性体性能佳、粘度低、易计量、易混合等特点正是RIM技术所需要的。

因此将它与RIM技术相结合用于聚氨酯弹性体的制造中，将有着广阔的前景。

本实验以L-MDI/PPO/DMTDA为原料，通过半预聚物法制备了RIM聚氨酯弹性体，并研究了影响弹性体性能的因素。

1 实验部分1.1 原料液化4，4′-苯基甲烷二异氰酸酯(L-MDI)：w(-NCO)=29.5%，官能度f=2.1，美国Hunts-man聚氨酯公司；高活性聚氧化丙烯三醇(PPO)：Mn=5000，天津石油化工三厂；3，5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)：美国Albemarle公司；3，3′-二氯-4，4′-二苯基甲烷二胺(MOCA)；苏州湘园特种精细化工有限公司；1，4′-丁二醇(BDO)：山西三维集团股份有限公司；二月桂酸二丁基锡(DBTDL)：上海市四赫维化工有限公司。

1.2 聚氨酯弹性体的制备1.2.1 A组分的合成将聚醚多元醇加入三口烧瓶中，于110-120℃、0.09 MPa的真空度下脱水2 h，然后降温至60℃，将其滴加到计量的MDI烧瓶中，缓慢升温至(80±2)℃，保温反应2h，脱泡后降温密封保存得到预聚物。

RIM工艺在汽车车身NVH方面的应用广汽菲亚特汽车有限公司贺前勇北京兴信易成机电工程有限公司刘海涛陶氏(DOW)化学中国有限公司杨晓军，乐传华固瑞克(Graco)流体设备中国有限公司詹力随着国内汽车制造业的蓬勃发展，新技术和新工艺不断得到应用，提升了车辆的制造水平。

从最近的车展不难看出汽车制造技术全球化的趋势，新技术无论国别都会被全球的汽车制造企业所吸收采纳。

本文借此机会为汽车制造企业介绍一种新工艺——RIM（reaction inject molding 反应注射成型）工艺，此工艺采用DOW化学新型聚氨酯发泡材料，阻断车身噪声传播途径来达到改善车内噪声的目的。

另有结构加强应用，本文不做赘述。

随着人们物质需求的不断增长，对车辆品质的要求提高，所以增加车辆结构的安全性、提高乘坐的舒适性和降低能源消耗成为所有汽车制造企业的重点目标。

国外众多的中、高档车型（如克莱斯勒、福特、龙等）都采用RIM工艺作为解决NVH相关问题的重要途径，即在车体空腔内填充美国DOW公司24：1（组份体积比）双组份聚氨酯泡沫，从达到减重、隔音和整体降噪等目的。

1.汽车空腔封阻的NVH原理人类只能听到20～20 000 Hz的声音，分布在8个或24个频率带；人耳对高频带的声音感觉灵敏，特别是2 500～4 000 Hz的声音最敏感，对低频带的声音感觉较为迟钝。

当车辆高速行驶时，由车身周围气流分离导致压力变化而产生的噪音就是通常所说的风噪，车辆与周围的空气流场产生剧烈的相互作用，流场在汽车表面形成一个边界层，并产生强大的分离流、涡流及湍流。

另外，现代主流汽车车身设计采用单体化车身(unitized-body)，车身侧围板是由内外薄壁钢板冲压组焊而成，存在旁路空腔结构。

由于空腔的贯通，空气在侧围空腔通道产生高速气流场，就是通常所说的空腔共鸣噪声；而车辆在高速行驶状态下空腔的孔洞会把风噪、发动机噪声、振动噪声和排气噪声放大，并传送到驾驶员和乘客的耳中，使车内安静舒适性降低。

聚氨酯分析聚氨酯成型工艺聚氨酯根据所用原料的不同，可有不同性质的产品，一般为聚酯型和聚醚型两类。

可用于制造塑料、橡胶、纤维、硬质和软质泡沫塑料、胶粘剂和涂料等。

聚氨酯产品历来有“三分产品，七分发泡”的说法，也就是说，不仅需要好的聚氨酯发泡料，更需要一个科学的发泡工艺和严格的操作规程。

聚氨酯泡沫填充空间在凝胶过程到来之前必须完全填满，凝胶之后，若泡沫体积仍在继续膨胀，所形成的泡沫，泡孔将明显拉长，严重者可呈纤维状，其物理机械性能很差，本文称之为“不良泡沫”。

它降温后，因泡孔中气体冷凝而严重收缩，受热后随泡孔中气体膨胀而膨胀。

多次浇注的发泡方式使得这种“不良泡沫”所占比例增大。

再者相邻两次浇注形成的交界处泡沫，因收缩率的不同受冷时，易造成泡沫开裂。

因此在设计泡沫成型工艺时，应该设计成一次浇注过量填充的发泡方式。

所谓过量填充，是指泡沫在凝胶之前完全填满空间，凝胶之后因空间受限，泡沫体积无法继续膨胀，且自行产生的发泡压力，有利于形成圆球型结构的泡孔，这种形式的泡沫体泡孔强度高，稳定性好，不易变形。

聚氨酯发泡与温度的关系很大。

因为发泡是依靠热量而进行的。

如果没有热量，体系中的发泡剂无法蒸发，不能生成泡沫塑料。

热量来自两方面，一是化学反应产生的热量；一是环境提供的热量。

化学反应热是一个定值，不随外界因素的影响，但环境提供的热量随环境温度的变化而变化。

当环境温度高时，环境能给反应体系提供热量，可增加反应速度，缩短反应时间。

表现为泡沫发泡充分，泡沫表层和芯部密度接近。

当环境温度低时（如18℃以下），部分反应热散发到环境中。

部分测试标准如：QBT 1646-1992 聚氨酯合成革QBT 1646-2007 聚氨酯合成革GBT 10802-2006通用软质聚醚型聚氨酯泡沫塑料QBT 2780-2006鞋面用聚氨酯人造革GBT 20219-2006 喷涂硬质聚氨酯泡沫塑料JBT10833-2008 起重机聚氨酯缓冲器QBT 2958-2008 服装用聚氨酯合成革QBT 4119-2010 鞋里用聚氨酯合成革JIS K 1601-1982聚氨酯用聚醚二醇2000QBT 4194-2011 汽车用聚氨酯合成革QBT 4195-2011 运动鞋用聚氨酯合成革GB 50404-2007 硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范MTT 351.1-2005 矿用橡套软电缆聚氨酯冷补胶技术条件QBT 2866-2007 制鞋机械聚氨酯浇注成型机QJ 1128-1987 硬质聚氨酯泡沫塑料喷涂成型工艺GBT 21558-2008 建筑绝热用硬质聚氨酯泡沫塑料HGT 2697-2001 胶辊第二部分聚氨酯胶辊JBT 10900-2008 工程机械聚氨酯、MS密封粘接剂应用技术规范GB-T 10802-1989 软质聚氨酯泡沫塑料JC-T 868-2000 金属面硬质聚氨酯夹芯板JC-T 998-2006 喷涂聚氨酯硬泡体保温材料聚氨酯的手工灌注成型的工艺：首先要有生产制品聚氨酯发泡组合料，生产的模具，生产时用来脱模的离型剂，颜色（加在料里的色浆与喷在制品表面的油漆），手电转（在1500转-3000转/MIS）。

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。

中文译文：多变量投影法对聚氨酯反应注射成型（RIM）工艺的分析和优化摘要主要成分分析法（PCA）和潜在结构投影法（PLS），通过对工业数据的分析，已经成功的被用于诊断工业聚氨酯硬泡绝缘板生产中出现的许多问题。

在泡沫生产中，通过使用PCA和PLS模型来展示质量变量的空间变化，以及它们同过程变量之间的联系。

针对那些从PCA研究中找到的那些关键过程变量进行进行了一些设计性实验，这些实验的结果也被用于过程优化中。

关键字：聚氨酯、反应注射成型、投影法。

1、简介在过去的二十年里，化学工艺，和其他行业一样，在它们的数据采集系统中，已经掀起了一场革命。

智能机器，庞大的数据存储容量，以及高吞吐量的数据采集系统都使得采集每一数据点的花费降至一个很低的水平。

大量数据可以在线或在质量控制实验室里，通过过程变量测量或质量变量测量的方法得到。

投影法，如主要成分分析法（PCA）和潜在结构分析法（PLS），提供了一种应用这种系统来处理高度相关数据的采集的方法。

此外，它们能有效的处理多元反应变量和缺失数据，并提供了一种良好的工具，能在这些多元数据集中提取和显现那些系统变量。

投影法的最大的特点在于，能将一个多维空间的问题降低到一个低维空间，通常是三到四维。

Umetrics公司的SIMCA_P 8.0软件就被应用于PCA/PLS的分析来解决这类问题。

这项研究的重点是应用多变量投影法来诊断和分析聚氨酯反应注射成型的工艺过程。

这项研究的主要目的是了解该过程中空间中的差异，矫正引起变化的根源，并优化质量变量。

2、聚氨酯的形成机制在隔热的反应过程中，形成了反应注射成型（RIM）的聚氨酯泡沫。

每一个隔热容器作为一个化学反应器，其容腔内都有两套不同的反应同时发生。

一类是聚合反应，其过程可能形成氨基甲酸乙酯和尿素。

另一类是发泡反应，包括了二氧化碳的变化和发泡剂的蒸发。

化学物质从贮存容器中流出来，通过热交换器来控制温度，然后在高压下进入混合头内以保证充分的混合，最后被注入模具中。