课件12软质聚氨酯泡沫配方计算(精)

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骣 ç ç 30 70 ? 0.1% ç 70 M iso =ç + + ç 56100 56100 ç ç ç 桫 56 112 30 ? 0.2% 9 3.3 + ÷ ÷ 0.1? 67% ÷ ÷ 87.05 1.05/99% = 47.28 ÷创 ÷ 67 ÷ ÷ ÷
即100克多元醇中加入TDI 47.28克
组分的配比。
(3)计算出所有发泡组分的总用量(质量份)。
(4)根据确定的发泡机每分钟总流量与上述总用
量的比值,计算各组分的扩大系数;以扩大 系数乘以各组分的配比份数,即得到各组分 每分钟所得的流量。
块泡工艺示意图
2、发泡过程
反应物料经计量泵计量后进入混合头中混
合。开始操作发泡机时,通常在很短的时间依
配方中某些成分消耗的TDI质量
含活泼氢组分 多元醇 水 DABCO 33LV 二甲基乙醇胺 89.1 1 分子量 M 可变 18.02 官能度 f 可变 2 TDI用量(份/份) 0.00155×羟值 9.67 0.870 0.977
二乙醇胺
三乙醇胺
105.1
149.2
3
3
2.485
1.751
乙二醇பைடு நூலகம்
(3)其它含活性氢组分所需TDI的计算
若使用三亚乙基二胺的33%溶液,则需计算67%‘溶 剂’如二丙二醇或其它二醇的用量及所需TDI的用量。
泡沫中有时使用交联剂如二乙醇胺等,亦可用
1 174.1 M1T = ? M 2 f
1´ f 174.1 ? M 2
87.05f / M
计算所需TDI或PAPI等的用量。一些常见的活性氢组分每 质量份所需消耗的TDI用量见下表。
丙二醇
62.06
76.08
2
2
2.806
2.289
二丙二醇
二乙二醇
134.2
106.1
2
2
1.298
1.642
(4)计算整个配方所需异氰酸酯的用量
把每质量份含活性氢原料所需消耗
的异氰酸酯分别乘以实际用量,加和后 乘以异氰酸酯指数即得整个配方所需异
氰酸酯的用量。
例如,在软泡生产中,一次用68kg多元醇(羟值 56mgKOH/g,含水分0.1%),配方中加水3份/l00 份多元醇,不计其它助剂消耗的TDI,TDI指数为
4.5.2
块状软泡
块状软质聚氨酯泡沫塑料(简称块状软 泡)是以大体积泡沫形式生产的软质聚氨酯泡 沫塑料。块状软泡的生产方式主要有连续机 械发泡和箱式间隙发泡两种,得到的大块泡
沫“半成品”根据需要切割成型片状或其它
形状的制品。
4.5.2.1
箱式发泡工艺
小规模生产块状软泡通常采用箱式发泡工艺,这
是一种间隙式生产工艺。这种发泡方法是在实验室手
按熟化方式分,可分为热熟化和冷熟化软泡。
3)以多元醇原料分:
聚酯型软泡和聚醚型软泡。目前聚氨酯软
泡中有90%是用聚醚多元醇生产的,大部分为 通用软泡(块状泡沫为主)和高回弹软泡,还有 一少部分特种软泡,如超柔软泡沫塑料、高承 载泡沫塑料、亲水性软泡、吸音泡沫塑料和过
滤用软泡等。
4)生产方法 一步法和预聚体法 预聚体法(即先由聚醚多元醇和过量的TDI反应,制成 含有游离NCO基的预聚体,后与水、催化剂、稳定 剂等混合制成泡沫),预聚法生产流程长,成本高, 仅在一些特殊产品的生产中采用。 一步法(各物料通过计量直接进入混合头混合,一步制 造泡沫塑料)。目前的普通聚氨酯软泡几乎都是用一 步法生产,依其生产方式之不同,可分为连续式和间 歇式。
配方表示举例:
密度8kg/m3软泡配方 原料 聚醚 TMN3050(羟值56mgKOH/g) 水 硅油 DABCO DC188 辛酸亚锡 胺催化剂 DABCO CS-94 二氯甲烷 TDI指数
密度,kg/m3
100 7 2.8 0.7 0.17 30 117 8
密度28kg/m3软泡配方 原料 聚醚 Voranol 3010 水 硅油 2370 辛酸亚锡 三乙烯二胺(33%溶液) CFC-11 TDI指数 TDI 80/20
指数为100(有时用1.00),若异氰酸酯指数为
105(或1.05),则表示异氰酸酯过量5%。
(1)由聚醚(或聚酯)多元醇的羟值或相对分 子质量可计算每份多元醇所需异氰酸酯的单元 用量(质量)。 软泡所用的多异氰酸酯以TDI为主,所需
TDI的单元用量设为M1T,硬泡以及部分冷熟化
模塑软泡等采用粗MDI(即PAPI),设其单元用
量为M1M 。
计算式为:
1 174.1 M1T = ? M 2 f
1M
1´ f 174.1 ? M 2
87.05f / M
56100 NCO% 56100 NCO% NCO% 的分子量和平均官能度, 174.1和2分别是TDI的分子量 Q
1 42 1´ Q 42 Q 式中, Q为多元醇的羟值, M和0.00075 f分别表示多元醇 M = ? ? ?
块泡的储存
计算举例:已知一一步法PU软泡配方如下,计算TDI用量 聚氧化丙稀醚三醇(羟值 56mgKOH/g ,含水 0.1%) 70 聚氧化丙稀醚二醇(羟值 112mgKOH/g ,含水 0.2%) 30 Dabco 33LV ( 67 %的二丙二醇溶液) 0.1 水 3.3 T-9 0.2 T-12 0.1 TDI(80/20) 指数 ( 纯度 99 %) 1.05 计算TDI加入量
105,TDI纯度以l00%计,则TDI的用量为:
68 [(0.00155 56+(0.03+0.001) 9.67] 1.05 100% (5.90+20.38) 1.05 27.59(kg) 100%
计算方法二: 骣 ç ç ç M iso =ç ç å ç ç ç ç ç 桫

软质聚氨酯泡沫
配方异氰酸酯用量的基本计算
聚氨酯泡沫塑料基本配方中一般含聚醚 多元醇(或聚酯多元醇)、水(化学发泡剂)、 物理发泡剂、泡沫稳定剂(匀泡剂)、催化剂 及异氰酸酯等。
在聚氨酯泡沫塑料配方设计或表达时通 常以100质量份多元醇为基准,配方其余组分 则一般表示为“份/100份多元醇”,或直接 表示为多少份。
4.5 软质聚氨酯泡沫塑料
4.5.1 特性及分类 4.5.2 块状软泡 4.5.2.1 箱式发泡工艺 4.5.2.2 连续发泡软泡生产工艺 4.5.2.3 连续法块泡生产设备 4.5.2.4 软泡的后加工 4.5.2.5 配方原料体系对块泡性能的影响 5.4.2.6 环境因素对块泡物性的影响 4.5.3 模塑软泡 4.5.4 特种软质泡沫塑料
和官能度,NCO%和42分别是异氰酸酯中的NCO质量
分数(可稍有差异)和NCO的摩尔质量。若采用PAPI,
则可异氰酸酯的NCO%质量分数为0.30左右),进行各
项计算。
(2)计算每份水所需消耗异氰酸酯的用量 M2T =(1/18.02)×174.1=9.67 M2M =(1/18.02)×2/(0.30/42)=15.54
2、分类
1)按软硬程度即耐负荷性能的不同:聚氨酯软泡可分 为普通软泡、超柔软泡沫、高承载型软泡、高回弹泡 沫等。 2)生产工艺可分为:块状泡沫及模塑软泡. 块状泡沫:通过连续法生产的大体积泡沫再切割 成所需形状的泡沫制品。 模塑软泡:一 般为间隙法生产,原料直接在模具 中发泡成型,即制成所需形状的泡沫制品。模塑泡沫
工。
1、流量的标定 首先是物料的准备和流量的标定。各组分在发 泡时所需的工作流量,通常是以多元醇的流量为计 算基础,根据确定的发泡总流量水平推算出来的, 然后用查图法查出各计量泵所需的工作转速或游标 定位值。
各组分工作流量的计算步骤如下:
(1)确定发泡基本配方,即各物料配比。 (2)催化剂配制,根据发泡时胺组分及锡组分以 及其它组分(如色料等)的多元醇稀释比例,计 算出胺组分、锡组分及其它组分的配比,同时 在聚醚多元醇的配比中减去分散在胺、锡等组 分中的稀释用多元醇份数,得到发泡时各实际
密度,kg/m3
100 2.2 1.2 0.17 0.3 10 107 40.9 28
性能:
密度, kg/m3
压陷硬度,65%,N 25%,N 拉伸强度,Kpa 撕裂强度,N/cm 伸长率,%
28.2
120 45 55.3 1.54 188
回弹率,%
45
按配方中的含羟基(或胺基)及水的用量, 可计算需耗用多异氰酸酯的用量。异氰酸酯用 量还可以用异氰酸酯指数来表示,若计算异氰 酸酯正好与活泼氢基团完全反应,则异氰酸酯
区),为乳白区。
上升区:经过一定时间后,发泡反应明显加快,
形成泡沫体,泡沫高度不断升高,这时到了第
三段(Ⅲ区),称为上升区。
发泡所需的全部时间因原料和配方而异。
一般来说,在Ⅱ区的时间为5~12s,上升时 间(起发到最大高度的时间)一般为60~130s。
在混合物料注射后5min左右,泡沫可达足够
的强度,以供切割成大块。
3、熟化及切割
(1)熟化与贮存 泡沫材料的导热性差,大块泡沫体中间热量积 聚,可达到较高温度,有烧芯甚至自燃的危险,因 此,在泡沫熟化贮存区内,必须考虑泡沫块的堆放
方式、通风和防火装置。
(2)切割 泡沫从输送带下来,首先必须切割成一定大小 的大块泡,以便于贮放。除了用锋利刀具,还可将 钢丝加热后切割软质泡沫塑料。
式中, M2T和M2M分别表示每l份水所需TDI和
PAPI的用量,18.02是水的相对分子质量,根据反应方 程式,1个水分子消耗2个NCO(如1个TDI分子)。配方 中化学发泡剂水的用量一般指总的水用量,除加入的水 外,还包括聚醚多元醇及其它组分所含的水分。
由于多元醇含有少量水分,100份多元醇所含的水分 就较可观,一般需把多元醇及填料、助剂中所含的水分 计算在内。
及助剂混合物搅拌时间可根据情况灵活掌握,加TDI
之后搅拌时间为3~5s即可,关键是加入TDI后必须 混合均匀。
箱式发泡原理示意图
1、原料储罐 2、计量泵组 3、控制柜 4、可升降混合桶 5、发泡箱 6、成品 7、上浮板
箱式发泡示意图
4.5.2.2 连续发泡软泡生产工艺
连续发泡块状软泡的生产可分为几个阶段,即: 备料、发泡、连续泡沫的切断、熟化及块泡切割加
次加入聚醚多元醇、发泡剂、匀泡剂和催化剂, 最后加入TDI。 位置基本固定的混合头将反应物料浇注
在运行着的传送带上,在传送带上出现三个反
应区段。
清浆区:开始的第一段(Ⅰ区)料液基本透明,
此时刚开始反应.尚未有气体析出,称为清浆
区。
乳白区:在离浇注口一段距离时发泡反应开始,
混合物略有膨胀.料液发白,此为第二段(Ⅱ
4.5.1 特性及分类
1、定义及特性
定义:软质聚氨酯泡沫塑料(flexible PU foam,
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。
特性:聚氨酯软泡的泡孔结构多为开孔的。 一般具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、 保温等性能。主要用作家具、垫材、交通工 具座椅垫材、各种软性衬垫层压复合材料, 工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔音 材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔 热保温材料等。在聚氨酯泡沫塑料制品中, 有60%以上是软泡。
工发泡的基础上发展起来的。 采用箱式发泡法生产软泡的优点主要有:设备投 资少,占地面积小,设备结构简单,操作和维修简单 方便,生产机动灵活。 箱式发泡的工艺参数应控制在一定范围,因为即 使相同的配方,采用不同工艺参数制得的泡沫性能也 一不定相同。
原料温度可控制在(25±3)℃,搅拌速度
900~1000r/min,搅拌时间5~12s。加TDI之前聚醚
Mi + 56100 Q
å
M H2O 9
÷ ÷ Mk ÷ ÷ ÷ + 创Niso K / p ÷ ÷ Nk ÷ ÷ ÷ ÷
式中:Miso-异氰酸酯的质量 Xi -聚合物多元醇的份数 Mi-聚合物多元醇的质量 Q-聚合物多元醇的羟值 ΣH2O-水的总量(包括实际加水量和材料含水量) MK-扩链剂的质量 NK-扩链剂的当量 Niso-异氰酸酯的当量 P-异氰酸酯的纯度 K-异氰酸酯指数
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