聚氨酯合成工艺
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200万米/年聚氨酯合成革厂的工艺设计摘要聚氨酯(PU)合成革属于聚氨酯弹性体的一类,其工业化工艺生产方法主要有干法和湿法两大类。
通过对PU合成革的发展历史、性能、应用市场的了解,确定年产200万米聚氨酯合成革的生产工艺设计。
主要从其生产配方、生产工艺流程开始设计,进一步进行PU合成革生产中的物料衡算和能量衡算。
从而确定聚氨酯合成革生产的技术参数、工艺流程和主要设备的选择。
同时还对聚氨酯合成革生产企业的三废处理和安全技术进行设计。
关键词:聚氨酯(PU)合成革干法湿法AbstractPolyurethane synthetic leather (PU) belongs to a class of polyurethane elastomer, the industrialized production method mainly has two kinds of dry and wet. Through the synthetic leather development history, performance, application market understanding of PU, determine the design process with an annual output of 2000000 meters of polyurethane synthetic leather. Mainly from the production formula, process design; further PU synthetic leather material balance in production and energy balance. In order to ,determine the parameters of polyurethane synthetic leather technology, production process and main equipment selection. At the same time also synthesis design leather waste treatment and safety technology production enterprise of polyurethane.Keywords:polyurethane(PU) Synthetic leather dry process wet process第一章综述1.1聚氨酯聚氨酯合成革的原料——聚氨酯(以下简称为PU)树脂是聚氨基甲酸酯的简称。
聚氨酯工艺流程
《聚氨酯工艺流程》
聚氨酯是一种多功能的合成材料,常用于制造泡沫、涂料、胶粘剂和弹性体等产品。
其工艺流程通常包括原料准备、混合、反应、成型和后处理几个步骤。
首先是原料准备。
聚氨酯的主要原料包括异佛尔酮二异氰酸酯(MDI)、聚醚多元醇和聚醇。
这些原料需要按照一定的比例进行准备,以确保最终制品的性能符合要求。
接下来是混合。
在混合过程中,MDI、聚醚多元醇和聚醇等原料被放置在混合机中,并加入一定数量的助剂,如催化剂、稳定剂和泡沫剂。
随后,混合机会将这些原料充分混合,直到形成均匀的混合物。
然后是反应。
混合好的原料会被送往反应室中,在一定的温度和压力条件下进行反应,形成聚氨酯聚合物。
这一步骤的控制对于最终产品的质量至关重要。
成型是聚氨酯制品生产的下一个关键步骤。
根据不同的产品要求,聚氨酯混合物可以被注射成型、压缩成型或浇铸成型等,以得到不同形状和尺寸的制品。
最后是后处理。
在成型完成后,产品可能需要经过一些后处理步骤,如修整、砂光、涂装等,以满足最终客户的需求。
总的来说,聚氨酯工艺流程涉及原料准备、混合、反应、成型和后处理等几个步骤,每一步都需要精确控制,才能保证最终产品的质量和性能。
聚氨酯生产工艺流程引言聚氨酯是一种重要的合成材料,在工业生产和日常生活中具有广泛的应用。
聚氨酯的生产过程中涉及到一系列复杂的工艺流程,本文将详细介绍聚氨酯生产的工艺流程及其主要步骤。
原材料准备在聚氨酯生产工艺中,原材料的准备是至关重要的一步。
原材料包括聚醚或聚酯多元醇、异氰酸酯、链延长剂、催化剂等。
在准备过程中,需要确保原材料的纯度和质量,以保证最终产品的性能。
反应器配置聚氨酯的生产通常需要使用反应器进行反应。
反应器的配置是根据生产规模和工艺要求来确定的。
大型生产线通常配备多个反应器,以便同时进行多个批次的生产。
反应器选择反应器的选择是根据反应条件的要求来确定的。
常见的反应器包括批式反应器、连续式反应器和半连续式反应器。
不同类型的反应器有其各自的优缺点,需要根据具体的生产需求来选择。
反应器控制在聚氨酯生产过程中,反应器的控制非常重要。
通过控制温度、压力和搅拌速率等参数,可以调节反应的速率和产物的品质。
自动控制系统的应用可以提高生产效率和产品质量的稳定性。
反应过程聚氨酯的生产过程是一个聚合反应的过程。
主要包括以下几个步骤:预聚合反应聚醚或聚酯多元醇与异氰酸酯在反应器中进行预聚合反应。
在此反应中,聚醚或聚酯多元醇与异氰酸酯发生缩聚反应,生成以异氰酸肽键相连的预聚体。
链延长反应预聚体与链延长剂在反应器中进行链延长反应。
链延长剂与预聚体中的异氰酸肽键发生反应,将多个预聚体链延长成长链聚合物。
收尾反应添加催化剂等助剂促使反应达到最终状态,同时控制生成聚氨酯的分子量和性能。
产品收集与处理在反应完成后,需要对产物进行处理和收集。
主要步骤包括:产物回收将反应器中的产物通过相应的管道系统输送到收集容器中。
分离和纯化将收集的产物进行分离和纯化处理,以去除杂质和其他有害物质。
产品质量检测对最终产品进行质量检测,包括聚氨酯的分子量、密度、硬度、弹性等性能的测试。
应用前景及展望聚氨酯作为一种重要的合成材料,在建筑、汽车、电子、医疗等领域具有广泛的应用前景。
_聚氨酯生产工艺及注意事项聚氨酯是一种重要的高分子材料,广泛应用于汽车、建筑、家具、鞋材、饰品等行业。
聚氨酯的生产工艺及注意事项对于产品质量和生产效率至关重要。
下面将详细介绍聚氨酯生产工艺及注意事项。
一、聚氨酯生产工艺聚氨酯的生产包括原料的配制、反应体系的组装、反应过程控制、模具成型、固化、后处理等步骤。
下面是一个典型的聚氨酯生产工艺流程。
1.原料的配制:聚氨酯的生产主要有两类原料,即多元醇和多异氰酸酯。
根据产品的要求,选择合适的多元醇和多异氰酸酯进行配制。
在配制过程中需注意原料的纯度和贮存条件。
2.反应体系的组装:将多元醇和多异氰酸酯按照一定的比例混合,形成混合液。
混合液的配比很关键,需要根据实际情况进行调整。
3.反应过程控制:将混合液放入反应釜中,通过调节反应温度、搅拌速度、反应时间等参数,控制反应过程。
反应过程中需注意加热和冷却速度,控制反应温度的均匀分布,以避免产生失效区和品质不佳的产品。
4.模具成型:将反应好的聚氨酯液体倒入模具中,根据产品的形状和尺寸进行成型。
模具的设计和制备需要考虑到产品的特点和要求,以保证成型效果和产品质量。
5.固化:将成型后的聚氨酯放入固化室中,进行固化处理。
固化时间和温度需要根据具体的产品而定,以确保聚氨酯完全固化。
6.后处理:完成固化后,进行产品的后处理工序,包括去除模具、清洁和修整等。
注意保持产品的外观和性能。
二、注意事项1.原料选择:聚氨酯的品质很大程度上取决于原料的选择。
选用纯度高、稳定性好的原料,并根据产品的要求进行合理的配比。
2.反应条件控制:反应过程中需严格控制温度、压力、搅拌速度等参数,以确保反应体系的均匀混合和反应的充分进行。
3.模具设计:模具的设计要考虑到产品的形状和尺寸要求,避免出现模具无法脱离或成型不完整的情况。
4.固化处理:固化时间和温度的选择要根据产品的要求进行调整。
固化时间过短会导致固化不完全,固化时间过长则会影响生产效率。
5.质量检验:聚氨酯生产过程中需要进行质量检验,包括原料的检验和产品的质量抽检。
水性聚氨酯涂料是目前市场需求量较大的产品之一, 它适用于热敏温度低于(60 — 80) ℃常温交联固化的高、中档木器(家具等), 高档建筑装饰、高级汽车、飞机及航天器材等的中涂和表面涂装。
产品配方:1、改性三聚体交联剂产品可由TDI 、IPDI 、MDI 和XDI 等异氰酸酯制造。
其芳香族NCO反应温度在(120—150) ℃,脂肪族NCO 反应温度在(150—200) ℃。
它的最大优点是无黄变, 水白透明, 较适用于羧酸型等水性聚氨酯的常温交联剂。
为增强综合性能, 需采用两个NCO 基团活性不同的二异氰酸酯,并要将反应中产生的端NCO 用多元醇- 羧酸反应掉, 以利于胺中和及产物的水溶性。
由于其熔点高,反应需分阶段在有机溶剂中进行, 有机膦催化剂及120 ℃以上温度, 异氰酸酯可发生自缩聚反应,生成三聚体化合物。
其催化剂中戊杂环膦化氢是最有效的, 反应温度低, 收率可达90 % , 再用三聚催化法促进反应完全, 并对残基进行封闭。
产品配方:NCO :多元醇羧酸( 物质的量比) 为6:1:1.43。
工艺步骤: 多元醇- 羧酸溶液制备, 按配方将新戊二醇、苯偏三甲酸酐、DMPA 、二甲苯、甲苯加入反应釜搅拌,升温至80 ℃ , 完成溶解后, 升温至148 ℃回流脱水至透明后, 过滤出料备用。
亚胺预聚体的制备: 按配方将二甲苯、甲苯加入反应釜, 升温至148 ℃回流脱水后, 加入10 % 磷酸(甲苯) 液降温至120 ℃, 通入氮气, 将TDI 、IPDI 加入单体滴加釜, 在2 . 5h 内完成滴加后, 升温至130 ℃反应1h , 将10 % 戊杂环膦化氢液加入滴加釜, 开始缓慢滴加, 不断观察物料反应情况, 防止爆聚, 滴完在130℃反应2h 、140 ℃ 1h 、145 ℃30min , 降温至70 ℃, 将多元醇- 羧酸液加入滴加釜开始滴加,滴完在70 ℃反应(2—3) h , 检测NCO 转化率达96 % , 加入10 % 醋酸锂液, 此时有两种工艺: 一是降温至25 ℃, 静置7d ; 二是升温至(80—90) ℃反应(2—3) h , 测游离TD I 在0.3% 以下, 加入10 % 对甲苯磺酸甲酯液、10 % 二甲基吡唑液升温至85 ℃反应20min , 抽真空脱出2/3量的有机溶剂, 再加入亲水溶剂调节固含量为50 % , 降温至50 ℃加入50 % 三乙胺水溶液、N-甲苯二乙醇胺调节p H 值至8.5 , 升温到60 ℃反应至透明, 降温到40 ℃出料.2、改性HDI 缩二脲交联剂产品配方:NCO:H2O = 3:1.1,NCO:OH =6:1, 理论NCO 含量= 15.9 % , 采用分阶段聚合反应、中和法。
英文回答:The solvent-free production process of polyurethane (PU) synthetic leather involves several pivotal steps exhibiting the utmost professionalism and precision. Initially, the raw materials, including polyols, isocyanates, and additional additives, are meticulously blended in precise proportions within a dedicated reactor. This meticulous blending instigates a reaction between the polyols and isocyanates, ultimately yielding the PU polymer, which is subsequentlybined with other additives such as pigments, stabilizers, and fillers. The resultant mixture is then uniformly applied onto a substrate material, which may epass either a fabric or a film, to form a thin, uniform layer of PU synthetic leather. This solvent-free process effectively obviates the necessity for hazardous solvents, thereby rendering it more environmentally sustainable while concurrently mitigating the risk of detrimental chemical exposure to workers.聚氨酯合成皮革的无溶剂生产工艺涉及几个关键步骤,表现出最高度的专业性和精度。
水性聚氨酯制备工艺流程
水性聚氨酯(Waterborne Polyurethane)是一种环保型的涂料,广泛应用于家具、汽车、建筑、包装等领域。
下面介绍水性聚氨酯的制备工艺流程。
首先,准备原料。
水性聚氨酯的制备需要以下原料:聚醚多元醇、聚酯多元醇、异免分散剂、链延长剂、溶剂和助剂等。
第二步,制备预聚体。
将聚醚多元醇、聚酯多元醇和异免分散剂按照一定比例混合加热,加入催化剂进行反应,形成预聚体。
第三步,加入链延长剂。
将预聚体加热至一定温度,再加入链延长剂,如乙二胺等,进行链延长反应。
链延长剂的选择应根据所需产品的性能要求。
第四步,添加溶剂和助剂。
将制得的聚氨酯溶于溶剂中,并适量添加助剂,如消泡剂、增稠剂和防霉剂等,以提升产品的性能。
第五步,调整pH值。
通过添加酸碱调节剂,调节溶液的pH 值,使其处于适宜的范围内,一般为8-9。
第六步,过滤和检测。
将制备好的水性聚氨酯涂料进行过滤处理,去除其中的杂质,确保产品质量。
同时,进行相应的检测,如粘度、固含量和粒径等。
第七步,包装和储存。
将制备好的水性聚氨酯涂料装入适当的
容器中,密封保存。
在储存过程中,应避免阳光直射和高温环境,以防止涂料的质量受到影响。
总结起来,水性聚氨酯的制备工艺流程包括原料准备、制备预聚体、加入链延长剂、添加溶剂和助剂、调整pH值、过滤和检测、包装和储存等步骤。
在制备过程中,需要注意控制各个环节的条件,保证产品的质量和性能。
聚氨酯(混炼、浇注、热塑)生产方式和配合介绍一、聚氨酯的分类按加工工艺分:混炼胶(M-PUR)、浇注胶(C-PUR)、热塑型(T-PUR)三类。
混炼胶--采用聚醇和异氰酸酯反应制得固体生胶状聚合物,然后利用传统工艺加工成型。
浇注胶--采用聚醇和异氰酸酯、扩链剂等配合剂经二步或一步法合成线型液态聚合物,加工时浇注于模具中,进行加热、熟化使其转化为具有一定网状结构的橡胶状固体。
该法具有许多优点,发展速度较快。
热塑型--采用聚醇和异氰酸酯反应生成线型聚合物,加工成颗粒状固体,具有热塑性。
采用热塑性塑料的加工设备和工作程序直接生产出成品。
该法在聚氨酯橡胶中发展速度最快。
该类橡胶的缺点是耐油、耐热性能差,机械力学性能不如C-PUR。
聚氨酯橡胶的特点:较强的抗磨耗性能,优异的力学机械性能,硬度范围适应大,很宽的模量范围,耐油、耐低温性能较好,抗辐射、耐臭氧性能优良。
二、混炼型聚氨酯橡胶的生产方法一般由聚酯多元醇与低于化学当量的二异氰酸酯反应后制得生胶状高分子材料,分子量约为10000~30000。
有三种生胶的硫化体系。
使用TDI制备的生胶采用异氰酸酯硫化体系;使用MDI制备的生胶多采用过氧化物硫化体系;使MDI并且分子中含有不饱和键的生胶多采用硫黄或过氧化物硫化体系。
硫化体系不同,混炼胶的物理性质和加工性能亦不同。
结果比较如下:1生胶合成一步法和二步法。
一步法由聚醇、扩链剂、催化剂等一起混合,加入一定量的二异氰酸酯反应,逐渐形成粘稠状胶料,经过加热、熟化即可制备出M-PUR生胶。
二步法先使用聚醇、二异氰酸酯生成预聚物,然后扩链,加热、熟化即可生成生胶。
一步法优于二步法。
工艺控制应注意:-NCO/-OH比值;反应温度,控制在60~70℃;烘胶温度100℃以上4~6小时。
生胶的贮存应在适宜温度和较低湿度条件下。
2塑炼与混炼与普通的丁苯橡胶相似,只是滚筒温度控制不同。
首先塑炼(20~30℃,5~10min),混炼时的加料顺序:生胶--硬脂酸--炭黑--硫化剂。
聚氨酯生产工艺流程
一、前期准备工作
1.原材料准备:聚氨酯生产的主要原材料包括异氰酸酯、聚醚多元醇、催化剂、助剂等。
2.设备准备:聚氨酯生产需要的设备主要有反应釜、加热系统、搅拌系统、计量泵等。
3.环境准备:聚氨酯生产需要在密闭的环境下进行,保证生产过程中无外界干扰。
二、反应釜内制备
1.将异氰酸酯和聚醚多元醇按一定比例加入反应釜中,并启动搅拌系统。
2.在加入催化剂和助剂后,开始加热反应釜并控制温度。
一般情况下,反应温度约为60℃-80℃。
3.根据反应物质的不同,反应时间也会有所不同。
一般情况下,反应时间约为30分钟至1小时左右。
4.在反应结束后,关闭加热系统并继续搅拌直至混合物降温至室温。
三、混合物处理
1.将混合物转移到另一个容器中,并加入一定量的溶剂。
2.通过过滤等处理方式,将混合物中的杂质和不溶性物质去除。
3.根据需要,可以对混合物进行调色、调香等处理。
四、包装与储存
1.将处理好的聚氨酯液体装入密封容器中。
2.在储存过程中,需要保持密封状态并避免阳光直射和高温环境。
3.在使用前,需要先将聚氨酯液体搅拌均匀,以保证其性能稳定。
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1. 原料准备。
聚氨酯异氰酸酯(MDI 或 TDI)。
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。
①聚氨酯泡沫塑料产量最大的泡沫塑料产品,相对密度大多在0.03~0.06之间,硬泡热导率仅为软木或聚苯乙烯泡沫塑料的40%左右,有足够的强度、耐油性和粘接能力,是优良的防震、隔热、隔音材料,广泛用于家电保温(冰箱、冷柜、热水器、太阳能热水器、热泵热水器、啤酒保鲜桶、保温箱等)、设备保温(供热管道、原油化工管道、罐体、冷藏运输、客车保温等)、建筑节能(外墙保温、屋面防水保温、冷库、建筑板材、防盗门/车库门、卷帘门等)等隔热保温领域以及包装、装修装饰(装饰板、仿木家具、工艺品等)领域。
聚氨酯软质泡沫塑料弹性好,还是理想的座垫、床垫材料。
②聚氨酯橡胶按其加工方式分混炼型、热塑型和浇铸型三类。
混炼型生胶是饱和的或有少量双键的端羟基聚氨酯,可用普通橡胶的加工方法加工成型,产量较小。
热塑型橡胶有全热塑性和半热塑性两种,前者是线型结构,后者有少量交联,它们可以用热塑性塑料的加工方法和设备成型。
浇铸型橡胶多采用液态的预聚物与扩链剂迅速混合后浇铸成型或进行喷涂,适应性较强。
目前,大约有三分之二的聚氨酯橡胶制品采用浇铸法成型。
近年来出现的反应注射成型技术,可从液体单体直接注压而快速反应成型,具有生产效率高、设备投资少以及制件性能好等优点。
③聚氨酯涂料分双组分和单组分两种:双组分聚氨酯涂料为聚醚型,将多异氰酸酯和聚醚两组分溶液直接混合使用;单组分聚氨酯涂料为不饱和聚酯型,包括油改性型、湿固化型和封闭型三种。
聚氨酯涂料采用喷雾、电沉积、浸渍等方法施工。
涂层耐磨,耐汽油、油脂、水和无机酸蒸气,具有高绝缘性和粘附力,长期色泽鲜艳。
④聚氨酯胶粘剂一般由多异氰酸酯和含羟基聚酯化合物双组分体系组成。
可以含有固化引发剂、粉末填充剂(氧化钛、氧化锌、水泥)、溶剂(丙酮、醋酸乙酯、氯代烃)。
应用前将两组分直接混合,贮存期为1~3h。
固化时间在室温下不少于24h,或在100~150℃并加压至0.03~0.05MPa下为1~3h固化。
这种胶与各种材料均具有较高的粘接力。
水性聚氨酯的性质用途及合成工艺性质:1.良好的水分散性能:水性聚氨酯由于其分子结构中引入了亲水基团,因此在水中能够很好地分散,形成稳定的水分散体系。
2.优异的耐候性和耐溶剂性:水性聚氨酯在固化后能够形成具有优异耐候性和耐溶剂性的膜,能够在恶劣环境下长时间保持其性能。
3.良好的粘结力:水性聚氨酯树脂能够良好地与多种基材粘接,在涂料、胶黏剂等领域有广泛应用。
4.低挥发性:水性聚氨酯相比于有机溶剂型聚氨酯树脂,具有低挥发性,对环境友好。
用途:1.涂料:水性聚氨酯是一种优良的涂料基材,可用于木器涂料、金属涂料、塑料涂料等领域。
其具有良好的耐候性、耐溶剂性和粘结力,能够提供优异的保护性能和装饰效果。
2.胶黏剂:水性聚氨酯作为一种优秀的胶黏剂,可广泛应用于家具、鞋业、纺织、包装等领域。
其具有快速粘接和强力粘结的特点,并且不含有机溶剂,更加环保。
3.造纸工业:水性聚氨酯在造纸工业中用作纸张的涂覆剂,能够提供一定的防水性和耐磨性,改善纸张的质量和性能。
4.纺织工业:水性聚氨酯用作纺织品的涂层剂,能够提升纺织品的防水性和耐久性,实现防水、防腐等功能。
5.印刷工业:水性聚氨酯可用作印刷油墨的树脂基材,能够提供印刷品良好的附着力和耐磨性。
合成工艺:1.聚合反应:首先通过反应聚合将异氰酸酯与多元醇(如聚醚多元醇、聚酯多元醇等)反应,形成聚合物。
聚合物的分子结构中含有未反应的异氰酸酯基团和亲水基团(如羟基、羧基等)。
2.分散反应:将聚合物分散到水中,通过添加乳化剂、分散剂和助剂等,形成稳定的水分散体系。
分散过程中,亲水基团与水发生作用,形成亲水性链段,使得聚氨酯树脂能够在水中分散。
总结而言,水性聚氨酯具有良好的水分散性能、耐候性和粘结力,广泛应用于涂料、胶黏剂、造纸工业、纺织工业和印刷工业等领域。
其合成工艺包括聚合反应和分散反应。
随着环保要求的提高,水性聚氨酯将成为未来涂料和胶黏剂市场的重要发展方向。
聚氨酯制品生产工艺聚氨酯制品是一种常见的合成材料,广泛用于建筑、汽车、家具和电子产品等领域。
聚氨酯制品的生产工艺包括原料准备、混合和反应、成型和后处理等几个关键步骤。
首先,原料准备是聚氨酯制品生产的第一步。
聚氨酯制品的主要原料包括聚醚、聚酯、聚丙烯酸酯和异氰酸酯等。
这些原料需按照一定的比例准备,以确保最终产出的聚氨酯制品具有所需的物理和化学性能。
接下来是混合和反应阶段。
在这一阶段,将所准备的原料加入到混合机中,并进行充分搅拌混合。
这样做的目的是将不同的原料充分混合,以便在后续的反应过程中能够均匀地发生化学反应。
一般使用的混合设备有双螺杆挤出机、高速剪切机等。
混合完成后,接下来是聚氨酯的反应。
聚氨酯反应通常是由异氰酸酯与含有两个或多个羟基的化合物(如聚酯多元醇)反应而产生。
在反应过程中,异氰酸酯与羟基发生缩聚反应,形成高分子量的聚氨酯。
这个反应需要在一定的温度和压力条件下进行,以促进反应的进行。
混合反应完成后,得到的聚氨酯体系会呈现出液态或胶状状态。
接下来,需要将其进行成型。
常见的成型方法有挤出、注塑和浇注等。
不同的制品需要选择不同的成型方法。
例如,对于聚氨酯泡沫,通常是通过挤出机挤出泡沫,并在一定的条件下进行膨胀和固化。
对于聚氨酯涂料,则通常是通过喷涂或刷涂的方式将液态聚氨酯涂覆在需要涂装的物体表面上。
最后是后处理工艺。
聚氨酯制品在成型后需要进行一定的后处理,以便提高其性能和质量。
例如,聚氨酯制品可以通过定型、烘干和涂层等工艺来改善其表面质量和功能性能。
此外,还可以进行切割、打磨和组装等工艺,以满足不同制品的要求。
综上所述,聚氨酯制品的生产工艺主要包括原料准备、混合和反应、成型和后处理等几个关键步骤。
这些工艺环节的优化和控制能够有效提高聚氨酯制品的生产效率和产品质量。
随着科技的不断进步,聚氨酯制品的生产工艺也在不断创新和改进,以满足市场对新材料的需求。
聚氨酯生产工艺聚氨酯(Polyurethane, PU)是一种重要的高分子聚合物,具有良好的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性,广泛应用于枕头、鞋垫、汽车座椅和管道等领域。
下面将介绍聚氨酯的生产工艺。
聚氨酯的生产工艺主要包括原材料准备、预聚体制备、聚合反应、成型和后处理等步骤。
首先是原材料准备。
聚氨酯的原材料主要包括聚醚、异氰酸酯、聚醇和催化剂等。
聚醚和聚醇作为聚氨酯的主链,异氰酸酯作为交联剂,催化剂用于促进聚合反应的进行。
这些原材料需要提前准备并加工成所需的形态,以便后续的操作。
接下来是预聚体制备。
将聚醚和聚醇与异氰酸酯按一定的比例混合,通过加热和搅拌等反应条件,使原料发生反应并形成聚氨酯的长链分子。
这一步骤是聚氨酯生产的关键环节,其反应条件如温度、时间和搅拌速度等需要严格控制,以确保预聚体的质量。
然后是聚合反应。
将制备好的预聚体与催化剂等添加剂混合均匀,并在一定的温度条件下进行聚合反应。
在这个过程中,异氰酸酯与聚醚和聚醇发生反应,形成聚氨酯的结构。
聚合反应的条件也需要精确控制,以保证聚合反应能够充分进行并形成理想的聚氨酯产物。
接下来是成型。
将聚合反应得到的聚氨酯料液注入到模具中,通过加热和压力等方式使其固化成所需的形状。
成型的方法包括注塑成型、挤出成型、发泡成型等。
成型的温度、压力和时间等参数需要根据具体的成型工艺进行调整。
成型的质量直接影响聚氨酯产品的性能和外观。
最后是后处理。
将成型后的聚氨酯产品进行修整和表面处理,以满足产品的要求。
后处理包括切割、打磨、清洁和涂层等步骤。
这些步骤需要根据具体产品的要求进行,并且要注意保持产品的表面光洁度和内部性能。
聚氨酯生产工艺的关键是控制反应条件、调整配方和选择合适的成型方法。
通过不断的研发和改进,聚氨酯的生产工艺已经相对成熟,并且得到了广泛的应用。
随着科学技术的进步,聚氨酯的生产工艺将会进一步完善,为我们提供更加高性能、高品质的聚氨酯产品。
聚氨酯的工艺
聚氨酯的工艺是指制备聚氨酯材料的过程。
下面是一种常见的聚氨酯工艺流程:
1. 原料准备:聚氨酯的制备原料包括多元醇和多异氰酸酯。
多元醇可以是聚醚多元醇、聚酯多元醇等,多异氰酸酯为三聚异氰酸酯。
2. 配制混合物:将事先准备好的多元醇和多异氰酸酯混合在一起,按照一定的配比加入溶剂或者催化剂,以调整混合物的黏度和固化速度。
3. 混合搅拌:使用搅拌设备对混合物进行充分搅拌,确保原料完全混合均匀。
4. 注塑成型:将混合物注入聚氨酯成型模具中,通过提高温度和/或增加压力使其固化成型。
5. 固化处理:将固化后的聚氨酯制品放置于恒温箱中,经过一定时间的低温加热,使其进一步固化和提高物理性能。
6. 后处理:根据需要对聚氨酯制品进行切割、打磨、喷涂等后续加工处理。
上述流程为一般聚氨酯制备的工艺流程,不同的聚氨酯制品可能有不同的工艺要求和特殊处理步骤。
聚氨酯合成工艺路线 O 前言 聚氨酯是现今合成高分子材料中应用较为广泛、用量较大的一大类合成树脂.按其所制得产品的物理形态可分为弹性体、泡沫、涂料、粘结剂等类。
1 主要原料 聚乙二醇(PEG)Mn=2000g/mol;二异氰酸酯甲苯(TDI);1,4-丁二醇(BDO);二丁基锡二月桂酸酯(DBTDL)。
2 合成路线
HOOHn
CH3
OCN
NCO+
调节适当的R值
NCOR2NCOOHR1OCNR2HONCO
预聚体
CNR2HONCOOHR1O**
n氨基甲酸酯
R2NCOOHR3OCN
HOOR1OCNHOR2NCOH*n-1
氨基甲酸酯氨基甲酸酯
R2NCONHR4NCN
HOOR1OCNHOR2NCOHn-1氨基甲酸酯**HH
脲脲软段硬段
线性聚氨酯软段硬段 在此,我们采用二元醇BDO对预聚体进行扩链反应。
⑴二元醇OHR3OHn-1:
⑵二元胺H2NR4NH2n-1:
预聚体扩链反应:
预聚反应: R1 R2 扩链反应后所得的聚氨酯中的硬段部分再发生交联反应后就可得到交联聚氨。
R2NCOOHR3OCN
HOOR1OCNHOR2NCOH
n-1
R2NCOOR3OCN
HOOR1OCNHOR2NCOH
n-1
R2NCOOR3OCN
HOOR1OCNHOR2NCOH
n-1
硬段CNOH
NHCO
R2
聚醚脱水 准确称量一定质量的PEG于500mL的三口烧瓶中,升温并抽真空,在内温为110~115℃①,真空度的条件下,脱水小时②,然后冷却至50℃以下,放入干燥的仪器内密闭保存备用。
说明:①PEG在125℃会分解,故脱水时温度不能高于此分解温度,应控制在110~115℃。 ②异氰酸酯与水反应后会使预聚物的粘度增大,进而使预聚物的贮存稳定性显着降低。所以在实验过程中对多元醇等原材料的含水量和环境湿度都有严格要求。合成前要将PEG加热真空脱水,并对实验仪器进行干燥脱水,反应还要在干燥氮气保护下进行,以避免空气湿度的影响。
预聚反应 在干燥三口烧瓶的按配方量①将TDI溶液滴入已经脱水的PEG聚醚溶液中②,再加入微量的催化剂DBTDL③,搅拌均匀后,此时不加热④,自动升温约半小时后到(80±5)℃⑤,恒温计时反应2h得到预聚物,密封保存。
说明:①配方为: n(-NCO)/ n(-OH)=~。若TDI过少不仅会使得PEG两端不能都均匀的接上TDI,还会因为游离的TDI减少,减少了低聚物链段运动空间,从而使得预
交联反应: 硬段交联反应后: 聚体的粘度增大,影响了预聚体的加工性能和最终制品的物理机械性能。若TDI过
多,游离的TDI增多,用BDO扩链时,游离的TDI会与之反应,使得反应初期粘度急剧升高,导致产品的加工性能变差。 ②这样使反应分步进行,且反应活性弱,即低聚物多元醇与TDI的预聚反应有足够的时间进行,反应比较完全,得到的预聚体再与扩链剂反应,这种情况下就比较容易形成大分子的有规律排列。 ③PEG的反应活性低,加入催化剂能降低反应活化能,加快反应进程,控制-OH副反应的
发生。由于DBTDL催化活性大,,故只能加入微量催化剂。 ④-NCO和-OH反应放热量大(△H=100kJ/mol)。单纯用异氰酸酯和聚合物多元醇一步法反应,要放出大量的热,使制品内部老化,同时分解放出低分子物质,使制品成泡沫状,制品变成废品。故采用预聚体预聚法,且不需要再加热,生产过程中操作平稳,没有过热现象。 ⑤在70℃预聚时,温度低,反应不完全,体系的流动性差,表观粘度大,一NCO含量高于理论值,即使反应2.5 h也达不到设计要求;在90℃预聚时,温度过高, NC0基团迅速减少,反应生成的一NHC0—一部分又进一步与未反应的一NCO反应生成脲,使一NCO含量明显低于理论值,体系的粘度也比80℃时的粘度大。故预聚温度控制在(80±5)℃ ,反应时间为1.5~2 h。
扩链反应 将PEG和TDI反应得到的预聚体降温至60℃,逐渐滴加入已融化的扩链剂BDO①迅速混合,待温度升至80℃②,停止搅拌,同时抽真空脱去气泡③,发生扩链反应。再降温至40℃加入二丁胺中和,在高速剪切条件下加水乳化30min,得到水性聚氨酯乳液。
说明:①得到预聚体后,再采用低分子二元醇类化合物作扩链剂时是逐渐加入的,反应平稳,易于形成硬链段与硬链段及软链段与软链段之问较为有序的排列,大分子间具有较大的相互作用和较好的微相分离程度。 ② 反应温度太低扩链反应会不完全,反应温度过高会进一步发生交联反应,得到超高分子量的聚氨酯。 ③ BPO接到预聚体两边会生成水,水不仅会与TDI反应,还会阻止平衡向右移动,因此要抽真空脱去气化的水。气泡的存在还会影响后面的成膜,使得膜不光滑甚至会出现破裂,因此脱除气泡尤为重要。
成膜反应 取表面平整的玻璃板,洗净并置于烘箱中烘干,然后按GB/TI727一92《涂膜一般备法》制备涂膜。将刷涂好的玻璃板在恒温恒湿的鼓风烘箱中于60℃烘24h①,然后取出至于室温下自然风干。按照GB/T1764一79《色漆和清漆涂膜厚度的测定》测得涂膜厚度为1nm,再进行测。
说明:①温度太低无法达到交联反应所需的温度,达不到所需的交联度;温度太高,会交
联过度,得到的薄膜性能较差。 3性能测试 分子量的控制 通过预设一个反应时间,得到聚合物后,通过凝胶渗透色谱(GPC)测定分子量,以二甲基甲酰胺①为流动相,用一个已知的聚氯醋重均分子量 (Mw)和数均分子量 (Mw)作为宽分布标样进行色谱分析,同时根据氰基与羟基的投料比来计算理论的分子量,二者对比,然后根据分子量与反应时间的关系,选定合适的反应时间从而得到分子量为16000g/mol的目标聚氨酯聚合物。。在 740型数据处理机上,把经验校正曲线转化为本实验色潜系统新的校正曲线,再在此校正曲线上测量未知聚氨酯样品的分子量及其分布。最终确定氰基与羟基的投料比为:n(-NCO)/ n(-OH)=~。 本法的优点是快速,正确,重复性好。
说明:①选用二甲基甲酰胺为流动相的目的是它对聚酯溶解性能好,加硝酸纳则可减小凝胶柱对样品的吸附作用。
粘度的控制
水分来源于聚醚多元醇中所含的水、空气中的湿汽以及反应器具中残留的水分,发生的2个主要副作用是:(1)与-NCO反应生成脲基使预聚物的粘度增大;(2)以脲基为支化点进一步与-NCO反应,形成缩二脲支链或交联而使预聚物的稳定性下降甚至发生凝胶;导致预聚物的粘度增大,易产生气泡,流动性差,后期难以与扩链剂混合均匀,最终影响弹性体的力学性能(见上图)。异氰酸酯与水反应先生不稳定的氨基甲酸,快速分解成胺和CO2,胺又与TDI反应生成酰脲,脲基进一步与异氰酸酯基反应,生成不溶性固体杂质缩二脲。可见反应中水的存在是十分有害的。为确保预聚物的质量,必须严格控制聚醚的含水量,一般要求水的质量分数低于%。实验所用的聚醚含水质量分数初测为%,11O℃ 下真空脱水1.5 h后下降到%,可以保证实验顺利进行。 红外谱图分析(FTIR) 3302cm-1附近有氢键结合的-OH伸缩振动;3211cm-1附近有N-H伸缩振动;3036 cm 附近有苯环中C-H伸缩振动,特征是强度比饱和的C-H键弱,但谱带比较尖锐;2871cm-1附近有-CH2的C-H伸缩振动;在1700、1730 cm-1附近存在氨基甲酸酯基团的特征吸收峰;1721cm-1附近有酯基C=0伸缩振动;1597cm-1附近有苯环C—C骨架伸缩振动;1535cm-1附近有N-H变形振动;1413cm-1叫附近有C-H变角振动;1310cm-1与1 223cm-1附近有氨基甲酸酯0=C-O-的C-O伸缩振动1108cm-1附近有C-0-C伸缩振动的强吸收谱带。异氰酸酯基-N=C=O的反对称伸缩振动在累积双键区2260cm-1附近。
成膜性 聚合物的成膜性与分子量有关,具体到聚氨酯则还与聚氨酯中硬段含量有关,若聚合物的成膜性不佳,可以通过提高硬段含量来提高成膜性能。此外,要避免反应时水对产物的影响。也可以通过在扩链阶段添加一定的多羟基化合物来改善成膜性能,同时提高膜的强度。对于成膜后膜的性能主要考察弹性体硬度、断裂伸长率、拉伸强度和拉伸模量。
4性能比较 聚氨酯(Mn=16000g/mol)与聚乙二醇(Mn=16000g/mol)薄膜性能的比较
聚氨酯 聚乙二醇 拉伸性能 好 差 柔韧性 很好 一般 耐水性 差 差 耐疲劳性 好 差 粘接性能 好 差 硬度 低 低 机械性能 差 差
5 参考文献 [1] 赵德仁 张慰盛 高聚物合成工艺学,化学工业出版,1996