PU制备
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实验10 聚氨酯泡沫塑料的制备返回
一、实验目的
1. 了解制备聚氨酯泡沫的反应原理
2. 了解各组分的作用及其对泡沫性能的影响
二、实验原理
异氰酸酯是一种非常活泼的化合物,分子中的异氰酸根(-NCO)可与含活泼氢的醇类反应生成含氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)的化合物。
由于能与异氰酸根发生反应的化合物除醇类外,还有胺类、水、羧酸等,所以聚氨酯反应已扩展为异氰酸根与含活泼氢化合物之间的所有反应。
聚氨酯泡沫具有密度小、比强度高、绝热保温性能好、耐酸碱、耐老化、生产加工性能优良等特点。
广泛应用于家电、建筑、冷藏、绝热、运输、包装、家俱等领域,其制备涉及的反应包括异氰酸酯与多官能团聚醚(或聚酯)反应生成聚氨酯,异氰酸酯与水(作为发泡剂)反应生成胺并放出CO2,以及胺与异氰酸酯反应生成脲,反应简式如下:
三、实验原料及设备
1. 原材料
二异氰酸酯、多官能团高活性聚醚、有机锡催化剂(辛酸亚锡T-9)、胺类催化剂(三乙烯二胺)、助催化剂(三乙醇胺等)、泡沫稳定剂(硅油)、发泡剂(水)、颜料。
2. 设备
电动搅拌器、塑料烧杯、秒表、模具。
3. 辅助材料及物品
脱模剂、橡胶手套、护目镜、工作服。
四、实验步骤
1. 金属模具可选用钢模或铝模,实验时需在表面刷涂脱模剂;选用纸膜或木模时,可在模内衬报纸。
2. 选择一大一小两个塑料杯,在大杯内按比例准确称量聚醚组分,包括三官能团高活性聚醚、有机锡催化剂、胺类催化剂、助催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、颜料;在小杯内称量异氰酸酯。
3. 先将大杯内的聚醚组分高速混合搅拌2~3min,然后将小杯中中异氰酸酯倒入大杯中,再高速搅拌10~15s(注:具体时间须视催化剂量而定)。
搅拌结束时迅速倒入指定模具中等待发泡,整个过程需用秒表记录时间。
五、发泡特性与泡沫性能
1. 发泡特性
记录物料倒入模具后,泡沫升起时间、乳白时间、凝胶时间。
泡沫升起时间是指从物料混合起至泡沫完全升起的时间;乳白时间指泡沫升起后颜色发生变化,由黄色或其它颜色变为白色的时间(注:物料中含颜料时,颜色会由深变浅),时间段同样从物料混合起至泡沫颜色不再变化为止;凝胶时间指从物料混合起至泡沫不粘手时为至,通常用手指感受泡沫是否凝胶,不粘手时说明泡沫已凝胶。
2. 泡沫性能
刚刚制成的泡沫强度并未完全达到,须进行后熟化处理。
如用高温熟化,可选择100℃烘箱中熟化1h即可。
若室温放置熟化,放置24h后,即可达其强度的90%。
熟化后的泡沫可进行性能分析,主要是密度和回弹性。
密度测试可通过称量和测试体积求出;回弹性则通过回弹仪进行,选择一定长度和直径的玻璃管(外标注刻度)和指定规格的钢球,将泡沫放置在竖直玻璃管的下端,让钢球从玻璃管的上端自由落体下落,观察钢球的回弹高度,即可计算出泡沫回弹率。
六、实验结果
1. 配方
三官能度高活性聚醚(羟值56)100g
有机锡催化剂(辛酸亚锡T-9)0.1~0.3g
胺类催化剂(三乙烯二胺)0.2~0.5g
助催化剂(三乙醇胺)0.1~0.3g
泡沫稳定剂(硅油)1~3g
卤代烃(一氟二氯甲烷)2~4g
水2~3g
颜料0.5~1g
二异氰酸酯100~110g
2. 发泡特性
泡沫升起时间、乳白时间、凝胶时间。
3. 泡沫性能
密度、回弹率。
七、思考题
1. 写出聚氨酯泡沫反应的方程式。
2. 解释配方中各组分的性质和作用。
3. 切开所制泡沫,观察泡孔分布情况,分析影响泡孔均匀分布的影响因素。