聚氨酯化学与工艺_反应注射成型(RIM)聚氨酯
聚氨酯化学与工艺反应注射成型(RIM)聚氨酯.pptx
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一寸光阴不可轻
目前聚氨酯RIM一般指两类材料，一类为密度较高从800到 1200千克每立方米以上的外皮密实、内芯气泡较少或基本无泡孔的聚 氨酯材料；另一类是密度在200千克每立方米以上的软质或硬质自结 皮聚氨酯泡沫塑料。
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(Reaction Injection 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。
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一寸光阴不可轻
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。
[工学]反应注射成型技术在聚氨酯材料合成中的研究与应用
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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。
反应注射成型技术概述 1.
纤维增强材料：RRIM使用的主要有玻璃纤维、碳纤维、 尼龙纤维及不锈钢纤维等，其中用量最大的是玻璃纤维。
RRIM制品具有高模量、耐热性能好、线膨胀系数小等特 点，可替代钢材制作汽车车体和各种结构部件。
应用拓展：不再局限于聚氨酯体系，已广泛应用于不饱和 聚酯、环有机硅树脂和互穿聚合物网络等多种材料； 将RIM工艺用于橡胶与金属成型已成为高分子材料加工领域 的研究热点。
一、反应注射成型的原理及特点
一、反应注射成型的原理及特点
反应注射成型（RIM）：最早是德国在20世纪50年代开 发的聚氨酯材料成型工艺，后由美国汽车行业进行实用化研 究，成功用于聚氨酯汽车保险杠制造。
RIM成型原理：将具有高化学活性、相对分子质量低的双 组分材料（如异氰酸酯和多元醇）混合后，在常温低压下注 入模具内，完成聚合、交联和固化等化学反应并固化成制品。
5）可生产厚壁制品，且壁厚与加强筋之比可达1：0.8， 此值高于其它成型工艺。
6）RIM工艺过程具有物料混合效率高、流动性好、原料 配制灵活、生产周期短的特点。
7）具有设备投资及生产成本低、制件外表美观，耐冲击 性好，设计灵活性大等优点，特别适用于汽车覆盖件等大 型塑件的成型加工。
RIM与其它塑料成型技术比较，具有以下特点：
1）RIM是能耗最低的工艺之一。因液态原料所需注射压 力和锁模力仅为普通注射成型的1/100~1/40，耗能少。
2）RIM模腔压力小，约为0.3~1.0MPa，设备和模具所需 的投资少。
3）RIM所用体系多种多样，如聚氨酯、聚脲、尼龙、双 环戊二烯等。
4）易于成型薄壁大型制件，且具有很好的涂饰性；液态 物料对模具表面的花纹、图案具有很好的再现性。
早期应用：聚氨酯弹性体和聚氨酯泡沫塑料，用于大型厚 壁制品生产。
RIM-PUE 聚氨酯鞋底成型工艺分析
(3)混合室(或腔)混合室是各反应组分汇集并瞬间混合的地方，减小混 合室的直径可以改善混合质量。其原因： ①由于减短了两个撞击喷嘴的距离，在两股流体碰撞之前，注射延迟 时间变短，运动性能升高，对流体湍流混合有利; ②另一方面，提高了注射速度(或者说雷诺数Re增大)相当于延长了混 动混合的持续时间，有利于混合。图4-10表示混合管径的变化对混合 不均匀程度的影响。
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。可以制备带有较厚加强筋的制品，普通塑 料壁厚和加强筋厚之比最大为1:0.3，而R1M工艺可生产高 达1:0.8的厚筋制品。 7、可以使用模内涂装技术,减少制品后涂装工序。降低加工 成本。
高压计量及循环系统
该系统主要由高压计量泵、过滤器、高压软管及混合头等组成。 高压循环过程是:物料从料罐流出，经高压计量泵，通过高压软管至混 合头后，换向返回料罐。高压循环时间比较短，只有几十秒或几秒。 高压循环的作用：高压循环的目的是使计量泵正常工作，通过循环软 管把温度均匀的化学反应物料从贮罐内输送到混合头，做好注射前的 准备。 其整个过程是:低压循环阀门关闭，高压计量泵开始工作，建立稳定的 系统压力;待两组分压力平衡时，开启混合头进行注射;注射完毕后，混 合室关闭，在延续短时间的高压循环后，机器重新回到低压循环状态。
' 多异氰酸酯由 OCN R NCO 表示。
催化剂
在链增长反应(羟基-异氰酸酯反应)和发泡反应(异氰酸酯-水 反应)两者之间建立较好的平衡。使聚合物的形成和气体的发生 速率互相协调。 广泛使用三亚乙基二胺(DABCO)和二月桂二酸二丁基锡 (DBTDL)作催化剂，可分别单独使用或共同使用。
半预聚物法RIM聚氨酯弹性体的合成
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。
用于汽车NVH的车身制造RIM工艺
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
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。
机械工程及自动化专业外文翻译--对聚氨酯反应注射成型(RIM)工艺的分析和优化
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。
RIM 增强技术
RIM 增强技术摘要：近年来，反应注射成型（Reaction Injection Molding，简称“RIM”）工艺以其投资成本低、生产方式灵活的特点而在汽车零部件生产中得到了广泛应用。
作为RIM工艺的必要补充，RIM 增强技术则通过聚氨酯基体与增强材料的复合，不仅保持了RIM 工艺的基本优点，同时还提高了材料的热稳定性、强度和其他力学性能，因此自20世纪80年代以来，RIM 增强技术在汽车制造业中得到了迅速发展和广泛应用。
RIM 增强技术包括增强反应注射成型技术（Reinforced Reaction Injection Molding，简称“RRIM”）和结构反应注射成型（Structural Reaction Injection Moulding，简称“SRIM”）技术。
RRIM是利用高压冲击使两种单体物料及短纤维增强材料得以混合，混合材料在模腔内经快速固化反应后形成制品。
SRIM又称为垫增强反应注射成型，其成型特点是，先在模具内铺垫上由玻璃纤维无规组成的非编织毡，再以反应注射成型工艺注射物料得到制品。
与普通的增强反应注射成型工艺相比，SRIM工艺的特点是纤维长，充填量大，一般可高达60％～70％，因此增强效果更好，适用于汽车结构件的制造。
[attachment=148116]图1 RRIM工艺示意图一，RRIM工艺特点通常，RRIM工艺所使用的原材料包括树脂体系和增强材料两类。
其中，应用最多的树脂材料是聚氨酯、不饱和聚酯树脂和环氧树脂。
在汽车塑料零件上，尤以聚氨酯最为常见。
聚氨酯是由聚醚和异氰酸酯两个组分组成的，这两个组分在常温下均为液态，它们是通过计量泵或计量缸来计量和输送的。
常用的增强材料有云母、玻璃纤维粉、硅石灰、玻璃微珠、硫酸钡等。
通常，为了改善增强材料与树脂的粘接强度，需要采用增强偶联剂对上述增强材料进行表面处理。
[attachment=148117]图2 RRIM常用的缸式计量及混合设备为了将增强材料添加到树脂组份中，需要采用混合设备使它们得到充分混合。
聚氨酯化学与工艺15喷涂聚氨酯脲弹性体ppt课件
• 二、聚脲产品的特点
• 1.不含催化剂，快速固化，可在任意曲面、斜面及垂直 面上喷涂成型，不产生流挂现象，5秒钟凝胶，1分钟即 可达到步行强度。
• 2.对湿气、温度不敏感，施工时不受环境温度、湿度的 影响。（可在冰上施工；在-28℃下施工；可在冰柜中固 化）。
• 3.双组分,100%固含量，不含任何挥发性有机物 （VOC），对环境友好。
保护和缓冲作用。类似的应用还有水上乐园、水 族馆、游泳池等设施的混凝土表面防水、防滑处
理。
• 另外，它还可用于屋顶防水保温层的保护，
如冷库或仓库的屋面需要施工一层厚厚的聚氨酯
泡沫作保温层，在泡沫上再喷涂1~2的聚脲弹性 体，可以起到防水和保护的作用。也可直接进行
厂房屋顶的无接缝防水层施工。
7.1 发展简况及其特点
•
喷涂弹性体（包括聚氨酯、聚氨酯-聚脲、
聚脲）技术是在聚氨酯反应注射成型RIM）技术
的基础上，于上世纪七十年代发展起来的。它继
承了RIM技术的撞击混合原理，却突破了RIM必
须使用模具的局限性，将瞬间固化、高速反应的
特点扩展到一个全新的领域。
•
正如聚氨酯、聚氨酯-聚脲、聚脲RIM技术的
• ①平稳的物料输送系统;
• ②精确的物料计量系统;
• ③均匀的物料混合系统;
• ④良好的物料雾化系统;
• ⑤方便的物料清洗系统。
•
根据以上要求并结合聚氨酯/聚脲RIM技术的
设备工作原理,国外厂家陆续开发出用于喷涂聚脲
弹性体技术的物料输送、计量设备以及用于喷涂的
混合、雾化和清洗设备。目前专家认为美国
Gusmer公司生产的Ｈ系列主机和ＧＸ 7系列喷枪 是本技术开发应用中较为合适的机型。
反应注射成型技术
反应注射成型技术反应注射成型起源于聚氨酯塑料。
随着工艺技术的进步，该工艺也扩展到了多种材料的加工中。
与此同时，为了拓宽RIM技术的应用领域，特别是在汽车行业中的应用，该工艺还引入了纤维增强技术。
RIM简介反应注射成型（简称“RIM”）是指将具有高化学活性、相对分子质量低的双组分材料经撞击混合后，在常温低压下注入密闭的模具内，完成聚合、交联和固化等化学反应并形成制品的工艺过程。
这种将聚合反应与注射成型相结合的新工艺，具有物料混合效率高、流动性好、原料配制灵活、生产周期短及成本低的特点，适用于大型厚壁制品生产，故而受到了世界各国的重视。
RIM最早仅用于聚氨酯材料，随着工艺技术的进步，RIM也可应用于多种材料（如环氧、尼龙、聚脲及聚环戊二烯等）的加工。
用于橡胶与金属成型的RIM工艺是当前研究的热点。
为了拓宽RIM的应用领域，提高RIM制品的刚性与强度，使之成为结构制品，RIM技术得到了进一步的发展，出现了专门用于增强型制品成型的增强反应注射成型（RRIM）和专门用于结构制件成型的结构反应注射成型（SRIM）技术等。
RRIM和SRIM成型工艺原理与RIM 相同，不同之处主要在于纤维增强复合材料制品的制备。
目前，典型的RIM制品有汽车保险杠、挡泥板、车体板、卡车货箱、卡车中门和后门组件等大型制品。
它们的产品质量比SMC产品好，生产速度更快，所需二次加工量更小。
RIM成型工艺1.工艺过程RIM工艺过程为：单体或预聚物以液体状态经计量泵以一定的配比进入混合头进行混合。
混合物注入模具后，在模具内快速反应并交联固化，脱模后即为RIM制品。
这一过程可简化为：贮存→计量→混合→充模→固化→顶出→后处理。
2.工艺控制(1)贮存。
RIM工艺所用的两组分原液通常在一定温度下分别贮存在2个贮存器中，贮存器一般为压力容器。
在不成型时，原液通常在0.2~0.3 MPa的低压下，在贮存器、换热器和混合头中不停地循环。
对聚氨酯而言，原液温度一般为20~40℃，温度控制精度为±1℃。
聚氨酯化学与工艺
甲苯二异氰酸酯是最早在聚氨酯材料中使用的异氰酸酯。因其有两个异氰酸酯基团在苯环上所处的位置不同，它有2，4－甲苯二异氰酸酯和2，6－甲苯二异氰酸酯两种异构体。 分子量：174.2 当 量：87.1 官能度：f=2
TDI的规格、物性和质量指标
规格
T-100
T-80
T-65
相对分子量
174.2
产品牌号
外观
－NCO含量/%
粘度（25℃）/mPa·s
特点及典型应用
日本聚氨酯工业株式会社 Millionate MR-100 Millionate MR-200 Millionate MR-300 Millionate MR-400
褐色液体 褐色液体 褐色液体 褐色液体
30.ห้องสมุดไป่ตู้~32.0 30.0~31.5 30.0~31.5 29.0~31.0
o.2
重庆长风化工厂
0.15
大连染料厂
0.10
上海中联化工厂
0.05
合计生产能力25kt/a
上海华谊集团公司
26.00
由BASF、Hunstman、ICI、NPU及国内5家合资，2004年投产
辽宁庆阳化学公司
4.0
在建
淮阴电化厂
2.0
拟建
九江石油化工厂
4.0
拟建
TDI
银光化学工业公司
2.0
1990年已投产
第一节 有机异氰酸酯
一、结构特点
在分子结构中含有异氰酸酯基团(－N＝C＝O）的化合物，均称为异氰酸酯（isocyanate）,其结构通式如下： R－（NCO）n 式中R为烷基、芳基、脂环基等；n＝1、2、3….整数。在聚氨酯材料合成中，主要使用n≥2的异氰酸酯化合物。
聚氨酯化学与工艺
聚氨酯化学与工艺聚氨酯（Polyurethane，简称PU）是一种重要的高分子材料，具有优良的性能和广泛的应用领域。
聚氨酯化学与工艺是指聚氨酯的制备过程以及相关的化学反应机理。
聚氨酯的合成包括两个主要的步骤：聚合和交联。
聚合是通过将异氰酸酯（Isocyanate）与聚醚或聚酯等含有活性氢原子的化合物反应而形成的。
异氰酸酯通常是聚氨酯合成中的一个非常重要的原料，它具有较低的粘度和较高的反应活性。
而聚醚或聚酯是与异氰酸酯进行聚合反应的活性氢化合物。
在聚合过程中，异氰酸酯与活性氢化合物发生缩合反应，生成酰胺键，形成聚合物链。
同时，反应中还生成一些氨基根离子（Aminus）和氰酸根离子（Cminus），这些离子间的相互作用也起到了交联的作用。
除了聚合反应，还有一些辅助反应也会发生。
例如，异氰酸酯与水反应会生成氨，这被称为水解反应。
水解反应通常会导致气泡、变色、变软等不良现象，因此在聚氨酯制备过程中需要控制水分的含量。
聚氨酯制备的工艺也非常重要。
在工业上，聚氨酯通常是通过批量反应或连续反应来制备的。
在批量反应中，将异氰酸酯和活性氢化合物按一定的配比混合并加热反应，直至反应完成。
而在连续反应中，可以通过连续加入原料及连续取出反应产物的方式来实现聚氨酯的连续制备。
聚氨酯制备过程中需要考虑的一些关键参数包括：原料配比、反应温度、反应时间等。
这些参数的合理控制可以影响聚氨酯的性能和质量。
此外，还可以通过添加填料、增塑剂、稳定剂等来改变聚氨酯的性能和应用范围。
总的来说，聚氨酯化学与工艺是探讨以及研究聚氨酯制备过程中所涉及的化学反应以及工艺参数的学问。
通过深入研究聚氨酯化学与工艺，可以更好地理解聚氨酯的合成机理，并在实际应用中对材料的性能进行调控和优化。
聚氨酯（Polyurethane，简称PU）是一种重要的高分子材料，具有优良的性能和广泛的应用领域。
聚氨酯化学与工艺是指聚氨酯的制备过程以及相关的化学反应机理，通过深入研究聚氨酯化学与工艺，可以更好地理解聚氨酯的合成机理，并在实际应用中对材料的性能进行调控和优化。
反应注射成型工艺对聚氨酯微孔弹性体物性及表面性能的影响
1 前言聚氨酯微孔弹性体由于具有优良的物理机械性能而被广泛应用于制作汽车阻流板、护板、空气导流板、翼子板、挡泥板、行李箱盖等。
目前，国内外聚氨酯微孔弹性体的生产一般采用一步法工艺，即反应注射成型工艺。
聚氨酯反应注射成型工艺（RIM-PU）系本世纪70年代由国外率先迅速发展起来的一项塑料加工新技术，将液体状的高活性反应物料在高压下同时喷射入混合室，瞬间混合均匀，随之注入膜腔中迅速反应得到模制品。
通常将聚氨酯RIM工艺所用原料配制成A、B两组分。
要求液体原料粘度低、流动性好、反应性能高。
为了满足工艺及制品物性的要求，必须从配方的组成、物料的温度、模具温度、注射压力及脱模时间等几方面进行考虑。
因此，我们在确定的配方条件下，针对物料温度、模具温度、注射压力和脱模时间对制品的物性及表观性能影响进行了研究，从中筛选出适宜的RIM-PU弹性体加工条件。
上述四因素中，物料温度和注射压力不仅对制品的物性及表面性能有影响，同时又受机组条件的限制，物料温度的高低直接影响物料的粘度，当粘度过低时容易发生物料在高压泵轴封间的泄漏，尤其是异氰酸酯的泄漏严重时，随着物料与轴间的摩擦，导致轴封温度升高，加快异氰酸酯自聚，使轴运转阻力加大，严重时可使高压泵堵塞。
因此，物料温度不宜过高，适宜的温度范围是：聚醚组分不超过50℃，异氰酸酯不超过30℃（通常选定在室温）。
压力的高低直接影响物料的输送情况和输送管道的承受力，因此压力不宜过高，通常不超过25Mpa。
2 实验 2.1 原料A 组分：由聚醚多元醇、扩链剂、发泡剂、催化剂、表面活性剂等组分混合而成的组合聚醚。
B组分：异氰酸酯2.2 器材自制钢模，规格：500mm*300mm*4mm 高压注射剂：H40，意大利Cannon公司 2.3 方法将A、B两组分分别装入高压注射剂的储料罐中，在不同的物料温度、模具温度、注射压力和脱模时间条件下，作浇注试验，研究其对制品物性及表面性能的影响。
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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•6.2RIM－聚氨酯加工机械简介•6.3RIM－聚氨酯的化学反应特性•6.4RIM－聚氨酯用原料•6.5增强RIM材料•6.6RIM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(Reaction Injection 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。
可以制备带有较厚加强筋的制品，普通塑料壁厚和加强筋厚之比最大为1:0.3，而R1M工艺可生产高达1:0.8的厚筋制品。
(7)可以使用模内涂装(IMC-Inmold Coating)技术,减少制品后涂装工序。
降低加工成本。
目前聚氨酯RIM一般指两类材料，一类为密度较高从800到1200千克每立方米以上的外皮密实、内芯气泡较少或基本无泡孔的聚氨酯材料；另一类是密度在200千克每立方米以上的软质或硬质自结皮聚氨酯泡沫塑料。
6.2RIM－聚氨酯加工机械简介随着聚氨酯工业的迅速发展、应用领域的扩大和消费量的激增，传统式的低压计量、混合装置的某些技术缺陷暴露得越来越明显，在聚氨酯化学研究和相关制造部门的紧急配合下，1976年，德国拜耳公司和Hennecke公司首先推出了以高压冲击方式进行混合和具有自动清洁功能为特征的高压反应注射计量、混合、分配装备。
由于这种装备具有许多低压机无法比拟的优点，更适宜大规模工业化生产的需要，生产产品类型多样，因此很受聚氨酯工业的欢迎，逐渐成为聚氨酯行业使用的主要装备。
反应注射成型机：该类设备是利用原料高压冲击混合(high pressure impingement mixing，HPIM) 、注射至模具中反应成型的加工机械，简称RIM （Reaction Injection Moulding)机。
在我国，常将此类设备称为高压机。
RIM机具有以下优点：⑴混合室小，无任何机械搅拌混合装置，液体物料依靠高压输送和小口径喷嘴产生高能量冲击，达到充分混合的目的。
⑵具有自清洁功能，没有低压机那种溶剂清洗，压缩空气冲刷，劣化工作环境的缺点。
⑶采用高精度、高压力计量装置。
并具备高压注射混合、低压循环物料的自动切换功能，能量消耗较为节省。
与普通热塑型塑料加工的注射压力相比要低得多。
⑷加工方便，生产周期短。
RIM机使用液体计量、液体混合、液体注射入模，物料在模具中迅速反应，快速成型脱模。
一台RIM机可连接多个混合头，适宜大批量产品生产。
⑸原料温度控制精密、计量精度要求严格。
组分进入混合室要求不得出现超前或滞后误差，自动化程度高。
1、高压机的基本组成高压发泡机是高度精密的加工机械，其基本结构包括原料工作条件准备系统、计量系统、高低压动作切换系统、混合头系统、自动化控制系统等。
一、原料工作贮罐系统制备RIM—聚氨酯的二个基本原料体系应该预先处理，即按照预配方配料、预分散、预加热等，然后再输入发泡机的工作罐中。
原料在工作罐中必须进行工作温度的精确调节，在循环和搅拌的过程中，使物料进一步达到分散均匀，并使各原料体系完成所必须的工作参数的准备工作。
二、计量系统计量系统是RIM机的主要核心部件之一，它必须确保原料组分输入计量的高度准确性。
三、高、低压切换装置高、低压装置是RIM高压机为节省能量而专门设计的。
四、混合注射系统混合头是RIM机的另一重要组成部分，它是确保物料获得优良混合效果的关键。
RIM机采用了冲击式混合头，而无需任何机械搅拌装置。
作为RIM机的混合头，必须满足下列要求：(1)混合效率要高。
(2)混合头必须具有自清洁能力，无需溶剂清洗，内部密封优良。
无任何内、外泄漏。
(3)原料进入混合头的开启、关闭的切换动作快速、灵敏，自动控制高效、精密，二组分原料开启和关闭的动作必须同步，超前和滞后现象误差甚小，而且要求在切换时无压力尖峰脉冲。
(4)适用条件范围广，使用寿命长，易于维修保养。
五、控制系统控制系统大致可分为电子控制系统、电力控制系统、压力控制系统和温度控制系统等。
高压发泡机图示及RIM工艺生产流程图示6.3 RIM－聚氨酯的化学反应特性在RIM—聚氨酯的生产过程中，液体聚合物原料组分在催化剂等助剂的配合下进行高压冲击混合并同时注入模具，液体物料在模腔中快速进行链扩张、支化交联、发泡反应等各种化学反应，在十几秒甚至几秒钟内完成从液体向固体的物质形态转变，借助聚合物的交联和相分离作用实现制品的快速成型。
它们在瞬间产生的化学反应与传统聚氨酯合成的化学反应基本相似。
在RIM聚氨酯加工工艺过程中，主要存在以下四类反应：●（1）链增长反应●（2）支化交联反应●（3）三聚支化交联反应●（4）化学发泡反应经常发生的反应有：异氰酸酯+聚醇+二醇扩链剂→聚氨酯；异氰酸酯+聚醇+二胺扩链剂→聚氨酯/聚脲；异氰酸酯+端氨基聚醚+二胺扩链剂→聚脲；异氰酸酯（催化，三聚合）→异氰尿酸酯；异氰酸酯+H2O →胺+二氧化碳（发泡）；异氰酸酯+氨基甲酸酯→脲基甲酸酯(交联）；异氰酸酯+脲→缩二脲(交联)。
表现出的反应特点如下所述：(1)剧烈的放热效应。
(2)合成反应的速度与原料品种体系有直接关系。
即在异氰酸酯品种决定的前提下，不同的含活泼氢化合物将有不同的反应速度，其反应速度顺序大体为：胺＞醇＞水＞脲＞氨基甲酸酯。
(3)除了第4代RIM聚氨酯以外，其它RIM－聚氨酯加工中。
催化剂是必不可少的。
主要使用以三亚乙基二胺为代表的叔胺类催化剂和以二月桂酸二丁基锡为代表的有机锡类催化剂。
RIM聚氨酯的有关反应都遵循以下规律：(1)脂肪族异氰酸酯的反应活性均低于芳香族异氰酸酯。
(2)胺类化合物的反应性均大于醇类等其他化合物，基本反应活性规律顺序如下：胺＞醇＞水＞脲＞氨基甲酸酯(3)位阻效应较大的基团，其反应活性普遍低于位阻效应小的同类基团化合物。
(4)同类化合物的伯羟基与异氰酸酯的反应活性远大于仲羟基，二者相差约3到4倍。
(5)体系的PH值对反应历程有很大影响，当体系PH值偏碱性时，将有利于异氰酸酯的加成聚合反。
(6)在一般情况下，较低的反应温度条件将有利于聚合物的链增长反应；在较高温度条件下，则容易发生支化交联反应。
(7)选择适当的催化剂能有效地促进生成聚氨酯的有关反应。
叔胺类催化剂能有效地促进－NCO／－OH和－NCO/H2O的反应，有机锡类催化剂能有效地促进－NCO／－OH反应。
同时，不同的催化剂之间也具有一定的协同催化作用。
(8)考虑生成一定支化网状交联反应的需要，在一般情况下，－NCO/OH的比例应大于1。
6.4RIM－聚氨酯用原料根据RIM工艺特点，要求物料的粘度必须要低，反应物料的粘度增长时间相对要长，以获得物料在复杂模腔中具有良好的流动性，而在物料充满模腔后固化速度要快。
一、聚醚多元醇与普通聚氨酯加工工艺相比，RIM加工工艺要求所用的聚醚多元醇必须具有很高的反应活性和较低的粘度。
目前，RIM 工艺所选用的聚醚多元醇是伯羟基含量大于75％、低不饱和度的高活性聚醚多元醇。
这是因为它们的伯羟基含量越高，多元醇的反应活性也就越高；而不饱和杂质含量越低，反应活性也就越高。
在RIM－PU的生产中，供选择的聚醚多元醇大致有三类：1、以氧化乙烯封端的聚氧化丙烯－聚氧化丙烯基聚醚多元醇它们主要是采用传统方式合成的端羟基聚醚，然后再用环氧乙烷反应进行封端，使端部的仲羟基转化为伯羟基，以达到它与异氰酸酯反应速度提高3～4倍的目的。
2、氨基聚醚该类聚合物与传统聚氨酯相比，具有更高的耐热性和尺寸稳定性，机械强度和刚性均有很大提高，更能适应汽车制品表面涂饰烘烤的需要，因此，很受汽车制造业的欢迎。
3、有机聚合物填料有机聚合物填料实际上是一种有机聚合物。
它不同于那些分散有固体有机填料的聚醚，而是通过聚醚接枝共聚形式并分散于聚醚中的聚合物微粒，它对最终生成的聚合物有明显的补强作用，能提高材料的模量及其他力学机械性能。
在聚氨酯材料中使用的有机聚合物填料主要分为三种：(1)含有聚乙烯基聚合物粒子的改性聚醚多元醇，简写POP。
它是由聚乙烯类聚合物，如聚丙烯腈－苯乙烯的分散微粒分散于聚醚多元醇中形成的改性聚醚多元醇；(2)含有聚脲化合物微粒分散于聚醚多元醇中形成的改性聚醚多元醇，简称为PHD；(3)含有由异氰酸酯和烷基醇胺反应生成的聚合物微粒分散于聚醚多元醇中构成，简称为PIPA。
该类聚醚主要用于产品性能调节之用，通常与普通端羟基聚醚或端氨基聚醚多元醇配合使用。
二、RIM－聚氨酯用异氰酸酯异氰酸酯是RIM－PU材料的主要原料之一，目前主要选用的是MDI体系。
由于纯MDI产品在室温下呈固体状态，使用前必须预先加热将其熔融，应用起来多有不便，且毒性较大，另外，纯MDI在贮存和反复加热的过程中，容易产生自聚等化学反应，对制品的加工和性能有一定影响，因此，目前使用的MDI均为经过改性的液化MDI。
改性的液化MDI主要有3种形式：(1)氨基甲酸酯改性的液化MDI U-MDI(2)碳化二亚胺改性的液化MDI C-MDI 官能度略大于2(3)掺混型液化MDI PAPI与U-MDI掺和，官能度调节范围2.4~2.7。