聚氨酯化学与工艺9泡沫讲解
硬质聚氨酯泡沫
催化剂:催化剂增加可加快反应速度,使体系的反应热聚在泡沫 内部,可能会造成泡沫开裂,另外反应速度增加,模压时间也要 相应加长。
原料的温度
原料的温度将直接影响反应速度,对系统的流动性和填充效果产 生很大的影响
其它助剂
脱模剂
作为脱模剂的物质通常是蜡、脂肪酸金属盐类和硅烷类聚合物。 目前使用最为普遍的是硅烷类聚合物。
外用脱模剂基本分为溶剂型和水基型脱模剂。因前者含大量有机 溶剂且存在火灾隐患,所以后者作为迅速发展起来的环保型脱模剂, 已形成完整的产品系列,取代溶剂型脱模剂。
四、连续板材生产工艺参数对板材的 影响
若面材温度过高,会导致反应速度加快,流动性差,体系的反应热 聚在泡沫内部可能会导致泡沫开裂;
若面材温度过低,泡沫与其接触面的脆性增加,影响粘结性,同时 泡沫的整体密度与芯密度的差值会增加。
双履带温度
双履带温度过高会造成表面不平整,气孔变大,易收缩,但粘结性 会好。一般PUR要求温度35-45℃,PIR要求温度45-60℃。
发泡指数(异氰酸根指数)
指数(Index)体现了异氰酸根基团和羟基的一种关系 指数=异氰酸根的量/羟基的量 Index>100可确保羟基能完全反应掉。硬泡系统是典型的
异氰酸根过量的系统(Index>100),系统指数低于100, 泡沫会收缩 指数和比例的关系:比例一般为异氰酸酯和多元醇混合物 的体积比。 如果泡沫在高指数下加工,并用了正确的催化剂,就会形 成异氰脲酸酯,相应的泡沫叫做异氰脲酸酯(PIR)泡沫。 通常PIR泡沫是在180~350的指数下加工的。
现在我们用的催化剂为PC-8,其主要作用为50%凝胶,50%发泡 三聚催化剂主要用于PIR的生产,以促进异氰酸酯聚合生成异氰脲酸 酯
聚氨酯泡沫生产工艺
聚氨酯泡沫生产工艺
聚氨酯泡沫是一种常见的绝缘材料和填充材料,具有轻质、隔音、隔热、耐用等特点。
其生产工艺主要包括原料准备、反应混合、发泡、硬化和加工等环节。
首先,原料准备是聚氨酯泡沫生产的第一步。
常见的原料包括多元醇、异氰酸酯、发泡剂、催化剂、表面活性剂等。
这些原料需要按照一定比例进行配比,并且需要保证其质量和纯度。
接下来,原料进行反应混合。
首先将多元醇与异氰酸酯进行混合,形成聚合反应。
催化剂和表面活性剂的添加可以促进反应的进行,并提高聚氨酯泡沫的物理性能。
然后,将反应混合物进行发泡。
在混合过程中加入发泡剂,通过空气的释放形成气泡,使混合物膨胀成泡沫状。
发泡剂的添加量和质量直接影响到泡沫的发泡性能和质量。
发泡完成后,泡沫需要经过硬化。
这个过程需要一定的时间,以便让泡沫中的化学反应充分进行,使泡沫能够形成坚固的结构。
硬化时间一般需要几小时到几天不等,具体时间取决于泡沫的厚度和环境温度。
最后,经过硬化的聚氨酯泡沫可以进行加工和成型。
泡沫可以根据需要进行切割、打磨、抛光等加工,以适应不同的使用需求。
此外,聚氨酯泡沫还可以进行表面处理,如涂覆、印刷等,以提高其外观和使用性能。
综上所述,聚氨酯泡沫生产工艺涉及原料准备、反应混合、发泡、硬化和加工等多个环节。
合理控制每个环节的操作和参数,可以生产出质量优良的聚氨酯泡沫产品。
聚氨酯发泡工艺详解
聚氨酯发泡工艺详解(总28页)本页仅作为文档封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March聚氨酯发泡工艺聚氨酯发泡工艺聚氨酯发泡工艺一、发泡聚氨酯的优点/Article26079.html发泡聚氨酯由双组分组成,甲组分为多元醇,乙组分为异氰酸酯,施工时两组分进入喷涂机械中混合喷出,呈雾状,一分钟发泡凝固成型。
这种材料近几年才引进,用于建筑保温防水经过二、三年的使用,有较多的了解,优点很多,使用范围很广。
1.保温性能好。
导热系数0. 025左右,比聚苯板还好,是目前建筑保温较好的材料。
2.防水性能好。
泡沫孔是封闭的,封闭率达95% ,雨水不会从孔间渗过去。
3.因现场喷涂,形成整体防水层,没有接缝,任何高分子卷材所不及,减少维修工作量。
4.粘结性能好。
能够和木材、金属、砖石、玻璃等材料粘结得非常牢固,不怕大风揭起。
5.用于新作屋面或旧屋面维修都很适宜特别是旧屋面返修,不必铲除原有的防水层和保温层,只需清除表面的灰、砂杂物,即可喷涂。
6.施工简便速度快。
每日每工可喷200多平米,有利于抢进度。
7.收头构造简单。
喷涂发泡聚氨酯收头,不用特别处理,大为简化。
如使用卷材,在女儿墙处,需留凹槽,收头在凹槽内;若不能留凹槽,需用扁铁封钉收头,还要涂嵌缝膏。
8.经济效益好。
如果把保温层和防水层分开,不仅造价高,而且工期长,而发泡聚氨酯一次成活。
9.耐老化好。
据国外已用工程总结和研究测试获知,耐老化年限可达30年之久。
二、发泡聚氨酯的应用1.平屋面防水保温不上人屋面加喷一道彩色涂料,作为保护层;上人屋面,在上坐浆铺面砖。
2.瓦顶坡屋面将发泡聚氨酯喷在望板下沿,瓦块座浆在望板上,不会发生滑动。
3.墙体保温发泡聚氨酯用作墙体保温更具优越性装。
配式大墙板,喷在板肋间,粘结好又严密。
如用空心砌块,可将发泡聚氨酯喷在孔洞内,塞充饱满冻库的墙壁,喷涂尤佳。
聚氨酯注塑发泡工艺及注意事项讲解学习
聚氨酯注塑发泡工艺及注意事项聚氨酯泡沫塑料是以异氰酸酯和多元醇为主要原料,在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下,通过专用设备混合,经高压喷涂现场发泡而成的高分子聚合物,是聚氨酯合成材料的主要品种之一。
聚氨酯泡沫塑料的主要特征是具有多孔性,因而材料的相对密度小,比强度高。
聚氨酯泡沫塑料种类多样,根据所用原料的不同以及配方的变化,可制成软质、半硬质和硬质聚氨酯泡沫塑料等;根据所用多元醇的品种分类又可将其分为聚酯型、聚醚型和蓖麻油型聚氨酯泡沫塑料等;而根据发泡方法分类又有块状、注塑、模塑以及喷涂聚氨酯泡沫塑料等类型。
不论选取哪一种原料,也不论采用哪一种发泡方法,其发泡过程一般都要经过形成气泡核、气泡核膨胀以及泡体固化定型等阶段。
工业上常用的聚氨酯泡沫塑料制备方法有:挤出发泡、注塑发泡、模塑发泡、压延发泡、粉末发泡以及喷涂发泡等等。
其中,注塑发泡是聚氨酯泡沫塑料最重要的成型方法之一,接下来,洛阳天江化工新材料有限公司将为大家重点讲述一下聚氨酯注塑发泡工艺以及注意事项。
一、结构发泡注塑成型结构发泡法是注射成型工艺技术中的一项革命,它保留了传统注射成型工艺的许多优点,又避免了传统注塑工艺中经常遇到的一些问题,如制品强度不够、生产周期太长以及模塑率低等问题。
结构发泡法最大的特点是可以不用增加设备,用普通的注塑机便可以注塑生产,不过采用模腔扩大法发泡的高压结构发泡注塑机与普通注塑机相比,增加了二次合模保压装置。
此外,采用结构发泡技术还可以使用低成本模具对大型复杂制品进行模塑,并且可以多模腔同时操作,从而降低了制品的生产成本。
结构发泡法制得的成品是一种具有致密表层的连体发泡材料,其单位重量的强度和刚度比同种未发泡的材料高3-4倍。
近年来,结构发泡注塑成型工艺得到了很广泛的发展,成型方法也很多,但归纳起来可以分为三种:低压发泡法、高压发泡法(注:此处的低压和高压指模具模腔内的压力)以及双组分发泡法。
1、低压发泡法低压发泡法注塑与普通注塑的区别在于其模具的模腔压力较低,约在2-7Mpa的范围内,而普通注塑则在30-60Mpa之间。
《发泡工艺培训》PPT课件
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工艺流程(3)
❖ 后熟化 泡沫出模后,还没有反应完全,需要挂在悬挂链 上进行后处理,该过程需要6小时;
目前国外的后熟化时间不断在降低。(后熟化时间 的矛盾)
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工艺流程:从配料到浇注
基础聚醚 聚合物聚醚 硅油 交联剂 发泡催化剂 交联催化剂 水
称量 搅 拌
进料罐
POLY1
计量泵
POLY2 计量泵
有泡沫进入,影响包装 效率。增加磁铁吸力,
更改定位槽后效果明显
。
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C307 FSB VP产品塑料粘 扣带需要进入泡沫,必 须在定位槽内10mm处增 加隔料槽,才能减少渗 料。
能充分填充,就会导致产品逃气。如果没有 出气槽,加强块后面的泡沫会空。
加强块上方泡沫
至少10mm
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加强块定位常见缺陷(5)
加强块定位偏移
解决措施: ✓ 减小加强块定位孔与
定位钉间的间隙 ✓ 增加加强块的定位防
错
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毡布定位及常见缺陷(1)
➢ 定位孔定位
优点:定位准确,不易粘 料,放置简便
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骨架定位及及常见缺陷(2)
卡扣定位 优点:夹紧力大 对骨架尺寸要求相对 宽松 缺点: 不易检查骨架缺陷 放置困难 易粘料
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骨架定位常见缺陷(3)
与模具匹配度不好 产品被带到上模 骨架处泡沫烂/产品逃气 骨架外露 分体式骨架安装不对称
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骨架定位常见缺陷(4)
与模具匹配度不好
❖ 乳白: 混合后泡沫并不是马上起发,而是经过一定时间 的流动后,泡沫才开 始变白并开始迅速起发。混 合结束到起发之间的时间就是乳白时间。乳白时 间越长则泡沫的流动性越好。(乳白时间长有利 于原料在复杂模具中分布)
聚氨酯发泡工艺流程
聚氨酯发泡工艺流程聚氨酯发泡是一种常用的制备泡沫材料的工艺,其在建筑、汽车、家具等领域有着广泛的应用。
在聚氨酯发泡的工艺流程中,需要经过原料准备、配料混合、发泡成型等多个环节。
下面将详细介绍聚氨酯发泡的工艺流程。
首先,原料准备是聚氨酯发泡工艺的第一步。
通常情况下,聚氨酯发泡所需的原料包括聚醚多元醇、异氰酸酯、催化剂、助剂等。
在进行原料准备时,需要确保原料的质量符合要求,同时要按照配方准确称量,以确保后续工艺的顺利进行。
接下来是配料混合环节。
在这一步中,需要将准备好的原料按照一定的配方比例进行混合。
通常情况下,聚醚多元醇、异氰酸酯等原料会在一定的温度下进行混合,同时加入催化剂、助剂等辅助材料。
混合的过程需要严格控制时间、温度和搅拌速度,以确保混合均匀,避免出现原料反应不完全的情况。
随后是发泡成型环节。
在这一步中,混合好的原料会被注入到模具中,然后在一定的温度和压力下进行发泡成型。
这一步的关键是控制发泡的时间和温度,以确保泡孔的均匀和稳定性。
同时,还需要根据产品的要求,控制模具的形状和尺寸,以确保最终产品的质量。
最后是固化和后处理环节。
在发泡成型后,产品需要在一定的时间内进行固化,以确保产品的力学性能和稳定性。
固化的时间和温度需要根据产品的具体要求进行控制。
同时,在固化后还需要进行一些后处理工艺,如修整、打磨、涂装等,以满足产品的外观和功能要求。
综上所述,聚氨酯发泡工艺流程包括原料准备、配料混合、发泡成型和固化后处理等多个环节。
在每个环节中,都需要严格控制工艺参数,以确保产品质量和生产效率。
同时,还需要根据产品的具体要求进行工艺调整,以满足不同客户的需求。
希望本文对聚氨酯发泡工艺流程有所帮助。
聚氨酯发泡工艺简介
聚氨酯发泡工艺简介聚氨酯硬泡生产工艺硬泡成型工艺聚氨酯硬泡的基本生产方法聚氨酯硬泡一般为室温发泡,成型工艺比较简单;按施工机械化程度可分为手工发泡和机械发泡;根据发泡时的压力, 可分为高压发泡和低压发泡;按成型方式可分为浇注发泡和喷涂发泡;浇注发泡按具体应用领域、制品形状又可分为块状发泡、模塑发泡、保温壳体浇注等;根据发泡体系可发为HCFC 发泡体系、戊烷发泡体系和水发泡体系等, 不同的发泡体系对设备的要求不一样;按是否连续化生产可分为间歇法和连续法;间歇法适合于小批量生产;连续法适合于大规模生产, 采用流水线生产方法, 效率高;按操作步骤中是否需预聚可分为一步法和预聚法或半预聚法; 1.手工发泡及机械发泡在不具备发泡机、模具数量少和泡沫制品的需要量不大时可采用手工浇注的方法成型;手工发泡劳动生产率低, 原料利用率低, 有不少原料粘附在容器壁上;成品率也较低;开发新配方,以及生产之前对原料体系进行例行检测和配方调试, 一般需先在实验室进行小试, 即进行手工发泡试验;在生产中, 这种方法只适用于小规模现场临时施工、生产少量不定型产品或制作一些泡沫塑料样品;手工发泡大致分几步: 1 确定配方, 计算制品的体积, 根据密度计算用料量,根据制品总用料量一般要求过量5%~15% ;2 清理模具、涂脱模剂、模具预热;3 称料, 搅拌混合, 浇注, 熟化, 脱模;手工浇注的混合步骤为:将各种原料精确称量后, 将多元醇及助剂预混合, 多元醇预混物及多异氰酸酯分别置于不同的容器中, 然后将这些原料混合均匀, 立即注入模具或需要充填泡沫塑料的空间中去, 经化学反应并发泡后即得到泡沫塑料;在我国,一些中小型工厂中手工发泡仍占有重要的地位;手工浇注也是机械浇注的基础;但在批量大、模具多的情况下手工浇注是不合适的;批量生产、规模化施工, 一般采用发泡机机械化操作, 效率高; 2.一步法及预聚法目前,硬质聚氨酯泡沫塑料都是用一步法生产的,也就是各种原料进行混合后发泡成型;为了生产的方便, 目前不少厂家把聚醚多元醇或及其它多元醇、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂等原料预混在一起, 称之为“ 白料”, 使用时与粗MDI俗称“ 黑料” 以双组分形式混合发泡, 仍属于“ 一步法”, 因为在混合发泡之前没有发生化学反应;早期的聚氨酯硬泡采用预聚法生产;这是因为当时所用的多异氰酸酯原料为TDI-80;由于TDI 粘度小, 与多元醇的粘度不匹配; TDI 在高温下挥发性大;且与多元醇、水等反应放热量大, 若用一步法生产操作困难, 故当时多用预聚法;若把全部TDI 和多元醇反应, 制得的端异氰酸酯基预聚体粘度很高, 使用不便;硬泡生产中所指的预聚法实际上是“ 半预聚法”;即首先TDI与部分多元醇反应, 制成的预聚体中NCO 的质量分数一般为20%~ 25%;由于TDI大大过量, 预聚体的粘度较低;预聚体再和聚酯或聚醚多元醇、发泡剂、表面活性剂、催化剂等混合, 经过发泡反应而制得硬质泡沫塑料;预聚法优点是:发泡缓和, 泡沫中心温度低, 适合于模制品;缺点是:步骤复杂、物料流动性差, 对薄壁制品及形状复杂的制品不适用;自从聚合MDI 开发成功后, TDI 已基本上不再用作硬质泡沫塑料的原料, 一步法随之取代了预聚法;浇注成型工艺浇注发泡是聚氨酯硬泡常用的成型方法, 即就是将各种原料混合均匀后, 注入模具或制件的空腔内发泡成型;聚氨酯硬泡的浇注成型可采用手工发泡或机械发泡,机械发泡可采用间歇法及连续法发泡方式;机械浇注发泡的原理和手工发泡的相似,差别在于手工发泡是将各种原料依次称入容器中,搅拌混合;而机械浇注发泡则是由计量泵按配方比例连续将原料输入发泡机的混合室快速混合;硬泡浇注方式适用于生产块状硬泡、硬泡模塑制品, 在制件的空腔内填充泡沫, 以及其它的现场浇注泡沫;块状硬泡及模塑发泡块状硬质泡沫塑料指尺寸较大的硬泡块坯, 一般可用间隙式浇注或用连续发泡机生产;块状硬泡切割后制成一定形状的制品;模塑硬泡一般指在模具中直接浇注成型的硬泡制品;块状硬泡的生产方法和连续法块状软泡及箱式发泡软泡相似;原料中可加入一定量的固体粉状或糊状填料;块状硬泡在模具顶上常装有一定重量的浮动盖板;反应物料量按模具体积和所需泡沫塑料密度计算,另加3%~ 5%比较合适;这种情况下,泡沫上升受到浮动盖板限制, 结构更为均匀, 各向异性程度减小;也可用自由发泡生产块状硬泡,即在没有顶盖的箱体内发泡,泡沫密度由配方决定;小体积体积小于 m3, 厚度不大于10cm聚氨酯硬泡生产配方及工艺目前已经成熟, 国内普遍采用;大体积块状硬泡发泡工艺难度较大, 国内生产厂家少;在大体积聚氨酯硬泡生产中, 应注意防止泡沫内部产生的热量积聚而引起烧芯;一般需控制原料中的水分, 不用水发泡以减少热量的产生, 尽量采用物理发泡剂以吸收反应热, 降低发泡原料的料温;间隙式箱式发泡和模塑发泡,发泡过程大致是这样的:多元醇、发泡剂、催化剂等原料精确计量后置于一容器中预混合均匀, 加入异氰酸酯后立即充分混合均匀, 具有流动性的反应物料注入模具, 经化学反应并发泡成型;箱式块状发泡工艺的优点是投资少, 灵活性大;一个模具每小时一般可生产两块硬泡;缺点是原料损耗大, 劳动生产率低;模塑发泡是在有一定强度的密闭模具如密闭的箱体内发泡, 密度由配方用量和设定的模具体积来决定;一般用于生产一些小型硬泡制品, 如整皮硬泡、结构硬泡等;模塑发泡的模具要求能承受一定的模内压力;原料的过填充量根据要求的密度及整皮质量而定;大体积块状泡沫一般需用发泡机混合与浇注物料;高、低压发泡机均可;机械发泡, 发泡料的乳白时间远比搅拌式混合的短;因此,生产大块泡沫塑料,最好选用大输出量发泡机;连续法生产块状硬泡的过程与块状软泡的相似, 所用发泡机, 其原理和外观也与生产软泡的机器相似;如Planibloc平顶发泡装置也适用于生产块状硬泡;浇注成型中的注意事项浇注发泡成型的催化剂以胺类催化剂为主, 可采用延迟性胺类催化剂延长乳白时间, 满足对模具的填充要求, 这类催化剂可提高原料体系的流动性, 但不影响其固化性;异氰酸酯指数稍大于100, 如105;浇注发泡成型过程中, 原料温度与环境温度直接影响泡沫塑料制品的质量;环境温度以 20~ 30℃为宜, 原料温度可控制在20~ 30℃或稍高一些;温度过高或过低都不易得到高质量的制品;对船舶、车辆等大型制品现场浇注成型, 难以控制环境温度, 则可适当控制原料温度并调节催化剂用量; 对模具的要求是结构合理, 拆装方便, 重量轻, 耐一定压力, 并且内表面还要有较好的光洁度;同时还要根据模具的大小和不同的形状, 在合适的位置钻多个排气孔;制造模具的材质一般是铝合金, 有时也用钢模;模具温度的高低直接影响反应热移走的速度;模温低,发泡倍率小, 制品密度大, 表皮厚;模温高则相反;为制得高质量的泡沫塑料制品, 一般将模温控制在40~ 50℃范围;料温和模温较低时, 化学反应进行缓慢, 泡沫固化时间长;温度高, 则固化时间短;在注入模具内发泡时, 应在脱模前将模具与制品一起放在较高温度环境下熟化, 让化学反应进行完全;若过早脱模, 则熟化不充分, 泡沫会变形;原料品种与制件形状尺寸不同,所需的熟化时间和温度也不同;一般模塑泡沫在模具中需固化10min 后才能脱模;由于混合时间短, 混合效率是需重视的因素;手工浇注发泡, 搅拌器应有足够的功率和转速;混合得均匀, 泡沫孔细而均匀, 质量好;混合不好, 泡孔粗而不均匀, 甚至在局部范围内出现化学组成不符合配方要求的现象, 大大影响制品质量;聚氨酯硬泡喷涂成型聚氨酯硬泡喷涂发泡成型即是将双组分组合料迅速混合后直接喷射到物件表面而发泡成型;喷涂是聚氨酯硬泡是一种重要的施工方法, 可用于冷库、粮库、住宅及厂房屋顶、墙体、贮罐等领域的保温层施工, 应用已逐渐普及;喷涂发泡成型的优点是:不需要模具;无论是在水平面还是垂直面、顶面, 无论是在形状简单的物体表面或者还是复杂的表面, 都可通过喷涂方法形成硬质聚氨酯泡沫塑料保温层;劳动生产率高;喷涂发泡所得的硬质聚氨酯泡沫塑料无接缝, 绝热效果好, 兼具一定的防水功能;低压及高压喷涂一般按喷涂设备压力分为低压喷涂和高压喷涂,高压喷涂发泡按提供压力的介质种类又分为气压型和液压型高压喷涂工艺;低压喷涂发泡是靠柱塞泵将聚氨酯泡沫组合料“ 白料” 即组合聚醚、“ 黑料” 即聚合 MDI这两种原料从原料桶内抽出并输送到喷枪枪嘴, 然后靠压缩空气将黑白两种原料从喷枪嘴中吹出的同时使之混合发泡;低压喷涂发泡的缺点是:原材料损耗大, 污染环境;黑白两种原料容易互串而造成枪嘴、管道堵塞, 每次停机都要手工清洗枪嘴;另外压缩空气压力不稳定, 混合效果时好时坏, 影响发泡质量, 喷涂表面不光滑;但低压喷涂发泡设备价格较高压机低;低压喷涂发泡施工是一般先开空气压缩机, 调节空气压力和流量到所需值, 然后开动计量泵开始喷涂施工, 枪口与被喷涂面距离300~ 500mm, 以流量1~ 2 kg/min、喷枪移动速度~ s/m 为宜;喷涂结束时先停泵, 再停压缩空气, 拆喷枪, 用溶剂清洗之;高压喷涂发泡, 物料在空间很小的混合室内高速撞击并剧烈旋转剪切, 混合非常充分;高速运动的物料在喷枪口形成细雾状液滴, 均匀地喷射到物件表面;高压型喷涂发泡设备与低压型喷涂发泡设备相比, 具有压力波动小、喷涂雾化效果好、属无气喷涂、原料浪费少、污染小、喷枪自清洁等一系列优点;目前国内高压喷涂设备主要来自美国Glas-Craft公司、 Graco 公司、Gusmer 等公司;进口的高压喷涂机有的带可控加热器, 可把黑白料加热最高达70℃;为了方便施工, 在主加热器与喷枪之间配备长管;为防止两个发泡料组分在流经长管道时冷却降温, 长管外面包有保温层, 内有温度补偿加热器, 以保证黑料、白料达到设定的温度;选择合适的喷涂发泡设备, 是控制硬质聚氨酯喷涂泡沫平整度及泡沫质量的关键之一;高压喷涂发泡效果明显优于低压喷涂发泡;喷涂发泡工艺对原料的要求①毒性小, 喷涂发泡时, 原料喷散成很细的液滴, 为减少对环境的污染和操作人员的健康, 除发泡剂外, 其它原料中的低沸点成分应严加控制, 臭味大的叔胺催化剂尽量少用;特别是聚合MDI 中, 易挥发低相对分子质量的异氰酸酯含量要控制在很低范围内; ②粘度小, 有利于在极短时间内混合均匀; ③催化剂活性要大, 因为喷涂发泡工艺要求反应速度较快, 泡沫应很快固化, 不流淌;一般选用三亚乙基二胺、二月桂酸二丁基锡等催化剂;具有催化作用的叔胺类多元醇, 如由乙二胺与环氧丙烷反应制得的俗称“ 胺醚” 的多元醇, 常常用于喷涂发泡;组合料的固化速度应调节在适当的范围, 如乳白时间3~ 5s, 不粘时间10~ 20 s;这样, 能保证反应液混合后立即在喷射面固化, 形成泡沫塑料;这一点, 对由下往上的顶部喷涂特别重要;关于喷涂发泡的环境条件, 有几点应注意; 1 喷涂发泡环境温度与待喷物体的表面温度较合适的温度范围是15~ 35℃;有的施工单位把5~ 8℃作为最低温度界限;温度过低, 泡沫塑料容易从物体表面脱落, 而且泡沫塑料的密度明显增大;温度在15~25℃范围内, 泡沫塑料的密度没有明显变化;温度为5℃时, 密度明显升高;环境温度过高, 发泡剂损耗太大; 2 异氰酸酯很容易和水反应生成含脲键结构;这种结构含量增高, 则泡沫塑料较脆;待喷涂物体表面若有露水或霜, 应予以去除, 否则, 泡沫塑料的脆性增大, 且影响与物体表面的粘接性; 3 在室外进行喷涂发泡作业, 当风速超过5 m/s 时, 因反应产生的热量被风吹失,热量不易积累, 妨碍泡沫塑料进一步快速发泡反应, 不易得到优质泡沫塑料;另外, 风速过大, 原料损耗也大;为防止喷涂物料细滴的飞散, 减少对环境的污染, 必要时, 可用防风帷幕; 4 待喷物体表面要无锈、无粉尘、无油污和无潮气;必要时, 应预先进行清洗和干燥, 达到上述要求; 5 应注意安全卫生问题, 加强劳动保护;要戴防护镜, 避免在施工时吸入有害化学原料;喷涂泡沫塑料是一层层堆积起来的,一次喷涂的厚度要适宜;一次喷涂厚度一般为10~ 30mm, 最好为15~ 20mm;具体厚度取决于泡沫塑料原料体系、温度、被喷基材的热导率等因素;一次喷涂厚度太薄, 泡沫塑料的密度增大;一次喷涂厚度过大, 反应放热难以发散,容易产生烧芯变形等现象;喷涂发泡施工注意事项环境温度和待喷涂表面的温度应在10℃以上;温度过低, 泡沫塑料与物体表面的粘接性差, 易脱离, 而且泡沫密度明显加大;环境温度最好在15~ 35℃之间;温度太高, 则发泡剂损耗大;一次喷涂的厚度要适宜, 单层喷涂的厚度约15 mm 为宜;厚度太薄, 泡沫密度增大,太厚则不易控制喷涂表面的平整度;待喷涂物体表面不能有油、灰尘等;若表面有露水或霜, 应予以除去, 否则将影响泡沫与物体表面的粘接性, 影响泡沫性能;在室外喷涂时, 当风速超过5m/s 时, 物料和热量损失大, 不易得到满意的泡沫层, 并且污染环境;必要时可使用防风帷幕;聚氨酯保温层喷涂施工结束后必须严格保护, 以免破坏隔热效果或造成其它问题;隔汽层及聚氨酯硬泡表面均需采取保护性措施;地坪喷涂完毕后必须作好防水层及其上面的水泥砂浆保护层;墙面泡沫喷涂完毕后也必须采取其面层保护措施, 以防碰坏;国内贸易工程设计研究院是我国开展冷库喷涂施工的单位之一,该院对喷涂硬泡的施工提出了一个规程, 其中对喷涂硬泡提出六项主要技术指标如下: 1 密度墙、顶喷涂泡沫密度> 37 kg/m3, 地面> 45 kg/m3; 2 压缩强度形变10%时的压缩应力用于墙面、顶面为≥ 147kPa, 一般地坪≥ 245 kPa, 行走叉车的地坪≥ 294 kPa; 3 导热系数墙、顶泡沫≤ m· K, 地坪≤ m· K; 4 尺寸稳定性不大于2%; 5 吸水率按照GB8810 规定≤ 4 %; 6 阻燃性能按照GB2406- 80 规定样块尺寸150mm× × , 氧指数≥ 26, 按照GB8333- 87 规定离火自熄时间必须达到“ 0 ” 级标准; 块状聚氨酯硬泡生产及加工技术块状聚氨酯硬泡的生产块状硬质泡沫塑料是指尺寸较大的泡沫块, 截面积大多接近矩形, 用于切割制作一定形状的制品;所以, 块状硬泡是一种坯料;生产方法分为间歇与连续两种类型;硬质块状泡沫的制造必须符合下列要求:泡沫块体尺寸要大;泡沫断面应为正方形或矩形, 以尽量减少切割损失量;模具的数量要少, 这就要求熟化时间要短;块状泡沫各部位的密度变化应尽可能地小;间歇法生产块状硬泡过程大致是这样的:多元醇、发泡剂、催化剂等原料精确计量后置于一容器中预混和均匀, 最后加入异氰酸酯立即充分混合;反应物料在达到乳白时间前注入模具, 经化学反应并发泡后得到硬质泡沫塑料;在实验室, 少量的低活性混合物可以用简单的可分散搅拌器手工混合;但当物料多于500g 时, 最好用机械搅拌器混合;从设备供应商那里可以得到许多设计合理的螺旋或涡轮式搅拌器;它的选择取决于发泡反应混合物的多少和粘度;在间歇法生产块状泡沫中一般使用搅拌式混合;物料必须搅拌均匀才能注入模具, 模具顶上常装有浮动盖板;浮动盖板的重量要合适, 刚好能限制泡沫向上顶起就足够了;该工艺仅须人工投资,特别适用在配方经常改动或原料粘度比较大或原料体系需要加入填料的情况下的批量生产操作, 原料中允许加入一定量的固体粉料或糊状物;这种简单块料工艺能提供每小时每模大约两块泡沫;而每块泡沫必须在泡沫上升终了以后至少需留在模具中10~ 15min, 以防止泡沫的强度不足而损坏;并且若过早脱模, 泡沫会变形;通常还要保证3%~5℅ 过填充量;与自由发泡相比, 这通常足以得到平顶的块料和更加均一的、各向异性不明显的泡沫;该法优点是投资少, 灵活性大;缺点是原料损耗大, 留在混合容器内的原料无法回收;劳动生产率低, 劳动力费用高;手工操作化学原料, 有一定潜在不安全因素;图5-1 表示其生产过程; 1带铰链的模具, 内涂蜡脱模剂或衬以聚乙烯薄膜; 2浇入泡沫原料; 3泡沫正在浮动盖板下上升; 4泡沫充满模具, 浮动盖板在上, 泡沫呈矩形图 5-1 间歇法浮动盖板式块状硬泡制法要克服上述缺点得用发泡机混合与浇注物料;高、低压发泡机均可;反应物料要充分混合, 同样在达到乳白时间前浇入模具中;经过大约十分钟根据反应装置而定固化后打开模具, 取出泡沫块;通常, 块状泡沫熟化一周后再进行切割;机械发泡, 反应物料乳白时间远比批量搅拌式混合为短;因此, 生产大块泡沫塑料, 若采用高反应性原料体系, 应选用大输出量发泡机;例如, 若要生产密度为30kg/m3 硬质泡沫塑料, 模具尺寸为2m× 1m× 1m,需约66 kg 泡沫原料;若这些原料要在20s 内注入模具, 发泡机浇注量必须达到200kg/min;由此可见, 要求的输出量是很可观的;较小输出量的发泡机同样能生产块状泡沫塑料, 如图5-2 所示, 可用一移动分配管将反应液注入模具;模具略倾斜;如用这种改进方法生产截面积为1m× , 长达数米的泡沫塑料, 机器输出量约50 kg/min 即可;此方法适用于聚氨酯及聚异氰脲酸酯硬泡, 后者发泡过程乳白时间较短;泡沫塑料密度在30~ 200 kg/m3范围可调节; 1—发泡机; 2—多元醇贮罐; 3—异氰酸酯贮罐;4—计量泵; 5—混合头图 5-2 块状硬质泡沫塑料生产工艺连续法生产块状硬泡是最经济的加工方式;这种方法类似于软质块状泡沫的生产, 所用发泡机, 其原理和外观也与生产软泡的机器相似;原料经计量、混合均匀后连续注入由纸或聚乙烯膜围成的料槽内发泡;料槽安放在运输带上并不断向前移动;大部分连续生产硬泡块料设备的运输系统, 侧壁在垂直方向上可向上移动;侧壁运输带与水平方向移动的运输带同步协调地驱动;有的设备侧壁是固定的, 但其面层紧紧按在垂直辊轮上, 以减少泡沫上升的阻力;顶端受顶部运输带限制, 泡沫只能上升到设备调节的高度, 以形成平顶泡沫;一种改进型被称作planibloc平顶发泡装置如图5-3 也适用于块状硬泡;要生产高质量块状硬泡,原料体系乳白时间宜短,上升时间应可调节,不粘时间也宜短;乳白时间与不粘时间短的原料体系, 有利点在于:生产的硬泡, 泡孔细而均匀, 性能较好;发泡设备的运输带长度短;固化快的泡沫塑料, 可较早地切割成一定长度; 1—混合头; 2—顶部纸; 3—压板; 4—泡沫; 5—运输带图 5-3 planibloc 块状泡沫塑料生产装置块状聚氨酯硬泡的加工技术连续加工适用于大批量生产建筑用板材,而间歇加工方式则用于小批量生产各种尺寸以及复杂结构的板材;可以使用下列制造方法; 1.切割法通过锯或削——木材加工所用方法在这里也适用——从块状泡沫上切取所需尺码的泡沫块, 然后包覆所需的表面层, 如木板、塑料板、粒子板、玻璃纤维增强塑料板;以聚氨酯、不饱和聚酯、环氧树酯、聚醋酸乙烯酯、氯丁橡胶等为基的粘合剂为宜, 根据所用粘合剂的类型, 固化时需适当加压或加热;在确认所选用溶剂不会损害泡沫体和层压材料之后, 可以使用含溶剂的粘合剂;由玻璃纤维增强塑料组成的表面层, 也可以层压到泡沫层上;凡适用于玻璃纤维增强塑料的其它工艺方法, 如人工贴合、喷涂和真空成型法, 在此都适用;但务必注意用快速固化来限制苯乙烯对泡沫的影响;该法的优点是:泡沫的生产很简单;层压材料的设计及其几何形状易于改变, 可以经济地制作较小的零件;该法的缺点是:切割块料时有废料;由于要粘合, 增加了附加工序; 2.泡沫填充法将反应混合物倒入要填充的空腔里, 在其反应要固化时, 泡沫体便粘到表面层上;在有些应用中, 必须采用特殊的施工步骤, 才能确保泡沫对表面层的良好粘着, 金属片材必须涂敷能增加粘着强度和抗腐蚀的底层材料;如果面对泡沫的那一侧有玻璃纤维露出表面, 则人工压制的玻璃纤维增强塑料就可得到特别好的粘着性能;机械生产的玻璃纤维增强塑料则必须打毛或涂粘合剂;粒子板、石膏板和石棉水泥板, 只要干燥表面无尘, 就能和泡沫粘牢;有两种现场发泡制造板材的方法——分层浇注料法和注射法;用分层浇注料发泡法时, 将反应混合物浇注到立式模具开口端的各个表面层之间;混合物的用量必须称量, 以使每层的厚度不超过20~ 25cm;如果每层的厚度大于这个数值, 则泡沫的强度和尺寸稳定性就会受到不利的影响;注料的时间间隔至少应有2min, 以使底层有机会固化;需注意, 第一层的厚度稍有不均匀就会影响下一层的表面平整性;这个方法的优点是产生的泡沫压力很小, 因此不需要昂贵的模具;由于反应混合物是分几次浇注到模具内的, 因而可以使用小而经济的发泡机;也可以制得比较低的泡沫密度大约38 kg/m3 ;其不足之处是相邻两层之间生成的表皮层会引起泡沫密度不均;由于需要等待前一层基本固化才能浇注下一层, 因此加工速度较慢;当采用注射法时,表面层和棱层都放入模具内, 对反应混合物必须进行精确计量以保证充满模腔;还。
聚氨酯发泡工艺技术
聚氨酯发泡工艺技术聚氨酯(Polyurethane)是一种非常重要的聚合物材料,由于其低密度、良好的绝缘性能和抗冲击性,广泛用于建筑、汽车制造、家具等各个领域。
而聚氨酯发泡工艺技术作为聚氨酯制品的核心生产技术,对于产品的质量和性能起着至关重要的作用。
聚氨酯发泡工艺技术主要分为两类:化学发泡和物理发泡。
化学发泡主要通过在聚氨酯原料中加入发泡剂,然后在加热条件下发生化学反应来产生气体,使聚氨酯原料膨胀形成气泡结构,最后固化成弹性固体。
这种发泡工艺适用于制造软性的聚氨酯制品,如垫子、座椅和海绵等。
化学发泡的关键是选择合适的发泡剂和控制好热处理过程,以确保产品的质量和性能。
化学发泡工艺具有生产效率高、成本低的优点,是目前应用最广泛的聚氨酯发泡工艺之一。
物理发泡则是通过在聚氨酯原料中加入物理泡沫剂,然后通过机械方式形成气泡结构,最后固化成形。
这种发泡工艺适用于制造硬质的聚氨酯制品,如保温板、泡沫塑料和绝缘材料等。
物理发泡的关键是选择合适的泡沫剂和控制好发泡的机械参数,以确保产品的密度和结构均匀。
物理发泡工艺具有成型精度高、产品性能稳定的优点,但生产效率较低,成本较高。
不论是化学发泡还是物理发泡,聚氨酯发泡工艺技术都需要考虑以下几个关键因素:首先是选择合适的原料。
聚氨酯发泡材料通常由两种原料:聚氨酯预聚体和发泡剂组成。
在选择聚氨酯预聚体时,需要考虑预聚体的活性、分子量和端基类型等因素。
在选择发泡剂时,需要考虑发泡剂的稳定性、挥发性和气化速率等因素。
合理选择原料对产品的质量和性能有着直接的影响。
其次是控制好发泡参数。
发泡参数包括发泡剂的添加量、加热温度和时间等。
合理控制发泡参数可以确保聚氨酯材料膨胀形成均匀的气泡结构,从而提高产品的性能。
不同类型的聚氨酯制品需要根据其特定的要求来调整发泡参数,以满足产品的功能和应用需求。
最后是合理的快速固化。
聚氨酯发泡工艺中的固化过程对产品的质量和性能起着决定性的作用。
固化过程一般通过加热、冷却或添加固化剂来完成。
聚氨酯发泡培训稿PPT课件
• 包装:工艺品、电子器件等(吸震缓冲) • 装饰:家具、门框、窗框、电器设备外壳(结构泡沫或仿木) • 运动器材:保龄球、雪橇等 • 园艺:插花、植物群泡沫基材(吸水泡沫)
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6
聚氨酯发泡的基本原料
万华容威
• 主原料
– 聚醚—OH:350~600mgKOH/g ;fn :3 ~8 – 聚酯—OH:200~400mgKOH/g ;fn :2 ~3 – 异氰酸酯—PMDI: fn : 2.5-3.0;TDI: fn : 2
– 纤维 – 合成革 – CASE et al
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3
万华容威
聚氨酯化学的基本反应
• 发泡反应
– 化学发泡反应(异氰酸酯和水反应):
~NCO+H2O → ~NHCOOH → ~NH2 +CO2 ↑
~NCO +~NH2 → ~HN-CO-NH~ (取代脲)
– 物理发泡反应
• 交联反应
– 氨基甲酸酯反应 — 主反应(异氰酸酯和多元醇羟基反应)
– 顾名思义:“硬”即一种感觉;“泡”即孔;感觉硬的多孔材料 – 在一定负荷作用下,不发生明显变形,当负荷过大时发生变形后
不能回复到原来形状的泡沫塑料
• 硬泡的特点
– 重量轻
• 通常密度在30~80Kg/m3
– 比强度高 – 热导率小(25℃)
• ~0.021W/m.K(EPS ~0.037;酚醛泡沫~0.042;发泡橡胶~0.044)
3 箱体、门体漏泡
可能原因分析
1 检查模具状态 2 检查发泡机设备工作状态 1 发泡设备出现故障,发泡料灌注不足 2 模温过低或过高 3 箱体后底板、后板排气不畅;(门体门胆气孔不够或不穿,排气不畅通) 4 发泡料有质量问题,流动性较差 5 原料比例不符合工艺要求 6 发泡料温度偏高,发泡反应速度太快 1 预装箱体、门体密封不良 2 发泡设备出现故障,发泡料灌注过多 3 模温过高 4 发泡料温度过低或过高 5 发泡料质量问题,发泡剂偏多
聚氨酯发泡工艺流程
聚氨酯发泡工艺流程聚氨酯(Polyurethane,简称PU)发泡工艺是一种常见的合成材料加工技术,广泛应用于建筑、汽车、家具等领域。
以下是一个典型的聚氨酯发泡工艺流程的简介。
首先,需要准备聚氨酯发泡的原材料。
聚氨酯发泡一般由两种主要成分组成:多元醇和异氰酸酯。
多元醇通常是聚醚和聚酯,而异氰酸酯则是一种含有异氰基的有机化合物。
这两种原料都需要在使用之前进行配比和搅拌。
其次,将多元醇和异氰酸酯按照一定的比例混合。
通常情况下,聚醚和聚酯需要先分别与异氰酸酯反应,并在反应中加入催化剂、膨胀剂、保护剂等辅助剂。
尤其是膨胀剂,它可以释放气体从而使聚氨酯材料形成孔隙结构。
然后,将两种混合物进行反应,生成聚氨酯预聚体。
接下来,将聚氨酯预聚体注入模具中。
模具的形式根据具体产品的要求而定,可以是板材、泡沫、海绵等。
在注入过程中,需要控制注入速度和压力,以确保材料能均匀填充到模具中,并且形成所需的形状和尺寸。
然后,将模具中的聚氨酯预聚体进行加热。
加热使聚氨酯预聚体发生化学反应,形成聚氨酯泡沫材料。
加热温度和时间需要根据具体的材料配方和产品要求进行调整,在保证发泡效果的同时避免过度加热导致材料炭化或破坏。
最后,取出模具中的聚氨酯发泡制品。
经过一定的冷却时间,模具中的聚氨酯泡沫材料会固化成为具有一定硬度和稳定性的产品。
取出产品后,可能还需要进行一些后续处理,例如修整、打磨或上漆等。
以上就是一个典型的聚氨酯发泡工艺流程的简介。
需要注意的是,不同的产品和需求可能会有不同的工艺流程和配方,因此在实际生产中需要根据具体情况来进行调整和优化。
此外,聚氨酯发泡工艺还需要注意安全和环保问题,例如防止原材料的泄露和废气的处理等。
聚氨酯泡沫材料的制备工艺及含量控制
聚氨酯泡沫材料的制备工艺及含量控制聚氨酯泡沫是一种具有广泛应用前景的材料,能够被用于建筑、汽车制造、家具等众多领域。
它具有良好的耐久性、绝缘性、密度轻、隔热性强等优点,因此受到了广泛的青睐。
然而,聚氨酯泡沫的制备工艺及含量控制是制造过程中最为重要的环节,它直接决定了泡沫材料的质量、性能和用途。
下面,我们将深入探讨聚氨酯泡沫的制备工艺及正确的含量控制方法。
一、制备工艺聚氨酯泡沫的制备工艺主要包括两大部分:聚合物原料的配制和泡沫成型。
聚合物原料配制是指将聚醚或聚酯、异氰酸酯、发泡剂等原材料按一定比例混合成聚氨酯预聚体。
这一步是整个制备过程中最为重要的环节,其中异氰酸酯的配比、发泡剂的用量及分散速度等因素都会对预聚体的质量产生重要影响。
而泡沫成型是指将预聚体注入模具中,在一定的压力和温度下进行反应,使发泡剂放出气体,形成泡沫材料。
成型过程中,需要根据具体的用途要求,在泡沫中控制密度和孔隙率等参数,确保泡沫材料的性能符合要求。
二、含量控制正确的含量控制是制备优质聚氨酯泡沫的关键。
其中,醇-异氰酸酯反应是整个制备过程中最重要的环节。
在配制预聚体时,为了控制反应的速率和程度,需要准确把握异氰酸酯的用量,否则聚氨酯泡沫的质量和性能都会受到影响。
其次,在泡沫成型过程中,泡沫材料的密度和孔隙率等参数也需要得到有效控制。
密度是指单位体积内聚氨酯泡沫的质量大小,一般情况下,聚氨酯泡沫的密度范围在15-100kg/m³之间,常见的聚氨酯泡沫板的密度均在30kg/m³左右。
而孔隙率是指泡沫中的气孔空间占整个泡沫体积的百分比,一般在60%-95%之间。
在控制这两个参数时,需要根据所需用途,对其进行严格的控制,确保泡沫材料的性能符合要求。
总之,聚氨酯泡沫材料的制备工艺及含量控制是制造优质泡沫材料的关键环节。
只有在正确的工艺指导和含量控制下,才能够制备出具有优良性能的聚氨酯泡沫,应用于建筑、制造、家具等各行各业,发挥它独特的优势。
pu 发泡
pu 发泡1. 引言pu 发泡是一种常见的材料加工技术,通过将聚氨酯(polyurethane,简称PU)材料进行化学反应,使其在特定的条件下形成发泡结构。
PU 发泡具有轻质、隔热、吸音、抗压强度高等特点,在建筑、汽车、家具等领域得到广泛应用。
本文将介绍 pu 发泡的原理、工艺以及应用领域,帮助读者了解 pu 发泡技术的基本知识。
2. 原理PU 发泡的原理是通过在PU材料中加入发泡剂,并在一定的温度和压力条件下加热处理,使发泡剂放出气体,从而形成发泡结构。
发泡剂通常是含有低沸点液体的物质,加热后会蒸发产生气泡,使PU材料体积膨胀。
PU 发泡的原理可以总结为以下几个步骤:1.混合材料:将PU 原材料与发泡剂进行混合,通常还需要加入一些助剂来调节材料的性能。
2.加热处理:将混合材料放入加热设备中,在一定的温度和压力条件下进行加热处理,使发泡剂蒸发并形成气泡。
3.固化:在PU 发泡过程中,材料会逐渐固化,形成稳定的发泡结构。
3. 工艺PU 发泡的工艺包括材料准备、混合、加热、固化等步骤。
下面是一般的 pu 发泡工艺流程:1.材料准备:选择合适的PU原材料,包括聚酯酯等基材料,发泡剂,助剂等。
2.混合:将PU原材料与发泡剂、助剂等进行混合。
通常需要根据具体的要求进行配比,以获得适当的发泡效果。
3.加热处理:将混合后的材料放入加热设备中,控制温度和时间使发泡剂蒸发,形成气泡。
4.固化:在加热处理后,待材料中的气泡形成完整的发泡结构后,将材料进行冷却和固化。
5.后处理:根据具体的需求,对发泡材料进行切割、加工、涂层和表面处理等。
4. 应用领域PU 发泡材料具有许多优良的特性,使其在多个领域得到广泛应用。
以下是一些常见的应用领域:4.1 建筑领域PU 发泡材料在建筑领域广泛应用于隔热、隔音和抗震等方面。
例如,可以用于墙体、屋面和地板的保温材料,提供更好的能效和舒适性。
4.2 汽车领域PU 发泡材料在汽车制造中起到重要的作用。
聚氨酯发泡技术 (2)
聚氨酯树脂发泡前需与固化剂、催化剂等混合,形成一个两组分的反应体系。在混合时,固化剂和催化剂会与聚氨酯树脂中的异氰酸酯发生反应,形成有机硬泡合成矩阵。这个过程被称为聚合反应。
2.2
当聚氨酯反应混合物形成后,加入发泡剂。发泡剂在接触到混合物时分解,释放出气体。由于聚氨酯树脂的反应形成了硬泡合成矩阵,气体无法逸出,从而形成了聚氨酯泡沫。
4.2
将聚氨酯树脂、固化剂和催化剂等原材料按照一定比例混合,并进行充分搅拌,使其均匀混合。
4.3
在反应混合物中加入发泡剂,将其充分混合。发泡剂的选择要根据需要的发泡性能和要达到的密度来确定。
4.4
将发泡剂加入的混合物倒入模具或待成型位置,进行反应成型。在此过程中,混合物会发生聚合反应,并形成聚氨酯泡沫。
4.5
聚氨酯泡沫反应成型后,需要进行固化,以确保其物理性能和化学稳定性。
5.
聚氨酯发泡技术在建筑、汽车、家具和包装等领域具有广泛的应用。其原理是通过在聚氨酯树脂中加入发泡剂,通过聚合反应和发泡过程形成聚氨酯泡沫。其制备方法包括原材料准备、反应混合、发泡剂添加、反应成型和固化等步骤。聚氨酯发泡技术的发展还有很大的潜力,未来可能在更广泛的领域得到应用。
聚氨酯发泡技术
1.
聚氨酯(Polyurethane,简称PU)是一种非常常见的高分子材料,具有良好的物理性能和化学稳定性。聚氨酯树脂通过发泡技术可以制成聚氨酯泡沫,被广泛应用于建筑、汽车、家具等领域。本文将介绍聚氨酯发泡技术的原理、应用以及制备方法。
2.
聚氨酯泡沫是通过在聚氨酯树脂中加入发泡剂,形成气体泡沫结构的材料。其原理可分为两部分:反应成型和发泡过程。
3.
聚氨酯发泡技术的广泛应用主要有以下几个方面:
聚氨酯泡沫制备的工艺和应用
聚氨酯泡沫制备的工艺和应用聚氨酯泡沫是一种重要的高分子材料,常用于绝缘、填充、粘合、隔热等领域。
其制备工艺和应用也成为了近几十年来科研工作者关注的重点。
本文将着重介绍聚氨酯泡沫的制备工艺和应用。
一、聚氨酯泡沫的制备工艺聚氨酯泡沫的制备工艺可以分为两个主要步骤:原料的配制和聚合反应。
原料的配制一般包括三个部分:聚醇、聚异氰酸酯和气体发生剂。
聚醇一般以聚醚、聚酯、聚醇酸等为主,聚异氰酸酯则以TDI(2,4,6-三甲基-1,5-二异氰酸酯)和MDI(4,4-二苯甲烷二异氰酸酯)为主。
气体发生剂则常用水和氟利昂等。
这些原料经混合后通过喷淋等方式进行反应即可得到聚氨酯泡沫。
聚合反应是聚氨酯泡沫制备的关键步骤,其分为开放式和闭合式两种方式。
开放式反应一般是在环境条件下进行,聚氨酯泡沫在此过程中能够自由发展,不受限制。
闭合式反应一般是在密闭的容器内进行,其反应过程中产生的气体随即发生膨胀,泡沫发展受限制。
尽管聚合反应方式不同,但是聚氨酯泡沫的质量和性能却受到原料的配制、混合过程、聚合过程、发生剂的含量等多种因素的制约。
因此,在聚氨酯泡沫制备过程中,需要对原料及其过程进行精细化控制,以提高聚氨酯泡沫的性能和质量。
二、聚氨酯泡沫的应用由于聚氨酯泡沫本身具有优异的物化性能,因此被广泛应用于农业、建筑、电力、家电等多个领域。
其中,以下是其主要的应用:(1)绝缘领域:由于聚氨酯泡沫具有的优异的隔热、绝缘、保温性能,因此广泛应用于低温工程、石油化工、冶金、建筑、家电等领域,以提高设备性能和降低能耗。
(2)建筑领域:聚氨酯泡沫给建筑带来了很大的改变,它能够有效地提高房屋的节能性能。
聚氨酯泡沫被用于制造建筑板材、保温材料、焊接构造物、夹层板等。
此外,聚氨酯泡沫还可以用于隔音和吸音,并且具有耐用性和良好的抗震性。
(3)家电领域:聚氨酯泡沫是电器的为难绝缘材料,它可以应用于冷冻淋浴喷头、空调、冰箱等。
由于聚氨酯泡沫的绝缘性能好,因此可以有效地控制制氧气流量,延长电器使用年限。
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NCO质量分数/% 30.0~32.0 30.5~32.0 30.0~32.0 30.0~32.0 30.5~32.0 30.5~32.0 31.0~32.5 29.0~31.0 30.5~32.5 31.0~32.0 31.0~32.0 30.5~31.5 31.4
粘度(25℃) 100~200 150~250 250~300 350~700 150~250 150~250 100~200 400~700 100~200 80~130 60~100 170~250 180
2.异氰酸酯
目前用于硬泡的异氰酸酯主要是多亚甲 基多苯基多异氰酸酯(一般称PAPI),即粗MDI、 聚合MDI。(列举几种用于硬泡的PAPI的性质)
几种PAPI产品的质量指标
品种 PM-100(原MR) PM-200 PM-300 PM-400 Millionate MR-100 Millionate MR-200 Millionate MR-200S Coronate 1400 Coronate 1107 Coronate 1130 Coronate 1132 Lupronate M20s PAPI 27
(2)喷涂发泡式工艺对原料的要求
用于喷涂的聚氯酯原料,要求快速固化,否则 从垂直向下流挂,故一般采用高活性催化体系,如 三亚乙基二胺、辛酸亚锡、二丁基锡二月桂酸酯等。
喷涂组合料的粘度比较低有利于在极短的时间 内混合均匀。
组合料的固化速度应调节在适当的范围,如乳 白时间3~5s,不粘时间10~20s。
860
③、粘合力强 聚氨酯硬泡对钢、铝、不锈钢等金属,对木材、
混凝土、石棉、沥青、纸及PE、PP等以外的多数塑 料,都具有良好的粘接强度。 ④、老化性能好,绝热使用寿命长
实际应用表明:在外表皮未被破坏时,在-190~ 70℃下长期使用,寿命可达14年之久。显示出优越的 抗老化性能。使用非渗透性饰面材料,在长期使用的 过程中,能始终保持优异的隔热效果。
1.多元醇 用于硬泡配方的聚醚多元醇一般是高官能度、
高羟值(低分子量)聚氧化丙烯多元醇,有时为了方便 而称之为“硬泡聚醚”,其羟值一般为350~ 650mgKOH/g范围,官能度一般在3~8之间。
按硬泡聚醚起始剂的不同,可分为甘油聚醚、 山梨醇聚醚、季戊四醇聚醚、蔗糖聚醚、淀粉聚醚、 胺类聚醚等。通用的硬泡聚醚多元醇大多是以蔗糖 及其混合物为起始剂。
硬泡的催化剂选择,除考虑各种催化剂 的活性之外,还应注意硬泡制品的特点。
6.其它助剂 根据聚氨酯硬泡制品的不同用
途要求与需要,还可在配方中加入阻燃剂、 开孔剂、发烟抑制剂、防老剂、防霉剂、增 韧剂等助剂。
4.6.3 聚氨酯硬泡结构与性能的关系
聚氨酯硬泡属于高交联度、低密度闭孔网 状结构泡沫体。根据配方不同和加工条件的差 异,在聚合物主链结构中存在某些特征基团, 如氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲等,使聚 氨酯硬泡具备各种优异的性能。在近期发展的 聚氨酯硬泡产品中,还在硬泡配合物分子结构 中增加了异氰尿酸酯、碳化二亚胺等特性基团, 使得这种材料获得更高的耐热性能,扩大了聚 氨酯硬泡绝热材料应用范围。
材料
P U硬泡 聚苯乙 烯泡沫 矿物棉
膨胀 硅藻土
导热系数 /[kcal(m·h·℃
)]
0.020
保温层厚 度/mm
25
材料 轻软木
导热系数 /[kcal(m·h·℃
)]
0.050
保温层 厚度/mm
50
0.035
40
纤维板
0.056
65
0.040 0.045
45
混凝
0.300
380
土块
50
普通砖
0.600
聚氨酯硬泡在建筑、石油化工、冷藏、 造船、车辆、航空、机械、仪表等工业部门 广泛应用,作绝热材料和结构材料,其中最 主要的应用领域有:用作冰箱、冷柜、冷藏 集装箱、冷库等的保温层材料,石油输送管 道及热水输送管道保温层,建筑墙壁及屋顶 保温层、保温夹心板,等等。
聚氨酯硬质泡沫的特点:
①、聚氨酯泡沫具有重量轻、比强度高、尺寸稳定性 好。硬泡的密度一般低于150kg/m3,包装行业低达 8kg/m3,一般的绝热硬泡密度在28~60kg/m3。
K=kg+ks+kr
在通常情况下,辐射传导方式只有在温度较高 的情况下才比较显著,在温度较低时(如小于230k), 其辐射传热极小,可以忽略不汁 因此,聚氨酯硬泡 在50~150℃的普通绝热使用范围内,主要的热传导 方式将取决于气体热传导和固体热传导,其中以占 有体积比例较大的气体热传导性的影响最大。在高 闭孔率的聚氨酯硬泡中,封闭在孔穴小的CFCs化合 物气体的导热系数很低,使材料具有优异的绝热保 温性能。
⑤、反应混合物具有良好的流动性,能顺利地 充满复杂形状的模腔或空间。 聚氨酯硬泡制备的复合材料重量轻,易 于装配,且不会吸引昆虫或鼠类咀嚼,经久 耐用。
⑥、聚氨酯硬泡生产原料的反应性高,可以实 现快速固化,能在工厂中实现高效率、大批 量生产。
4.6.2 原料体系
聚氨酯硬泡是由聚醚(或聚酯)多元醇及多 异氰酸酯在发泡剂、催化剂、泡沫稳定剂等助 剂的存在下反应面而制得的。原料体系与其它 聚氨酯制品(包括与聚氨酯软泡)不同,如:用 于制造聚氨酯硬泡的聚醚通常是高官能度聚醚 多元醉,异氰酸酯组分以粗MDI(PAPI)为主。
及水发泡体系等。
按是否连续化生产可分为间歇法和连续法。 按操作步骤中是否需预聚可分为一步法及预聚
法(或半聚法)。 1.手工发泡及机械发泡
手工发泡劳动生产率低,原料利用率低, 有不少原料粘附在容器壁上。成品率低。
2.一步法及预聚法
目前,硬质聚氨酯泡沫塑料都是用一步 法生产的,也就是各种原料进行混合后发泡 成型。
聚氨酯硬泡的浇注成型可采用手工发泡 或机械发泡,机械发泡可采用间歇法及连续 法发泡方式。
硬泡浇注方式用于生产块状硬泡、硬泡 模塑制品,在制件的空腔内填充泡沫,以及 其它的现场浇注泡沫。
块状硬泡及模塑发泡:块状硬质泡沫塑 料指尺寸较大的硬泡块坯,一般可用间隙式 浇注或连续发泡机生产。块状硬泡切割后制 成一定形状的制品。模塑硬泡一般指在模具 中直接浇注成型的硬泡制品。
预聚法优点是:发泡缓和,泡沫中心温度低, 适合于模制品;缺点是:步骤复杂、物料流 动性差,对薄壁制品及形状复杂的制品不适 用。自从聚合MDI开发成功后,TDI已基本上 不再用作硬质泡沫塑料的原料,一步法随之 取代了预聚法。
4.6.4.2 浇注成型(casting molding)工艺
浇注发泡就是将各种原料混合均匀后, 注入模具或制件的空腔内发泡成型。
• 4.6.1 • 4.6.2 • 4.6.3 • 4.6.4 • 4.6.5 • 4.6.6
聚氨酯硬泡的性能 原料体系 硬泡的结构与性能的关系 硬泡成型工艺 几种聚氨酯硬泡制品的制造 聚异氰脲酸酯泡沫塑料
4.6.1 聚氨酯硬泡的性能
硬质聚氨酯泡沫塑料(rigid PU foam)简称 聚氨酯硬泡,这类泡沫塑料具有绝热效果好、 重量轻、比强度大、耐化学品优良以及隔音 效果好等特点。已成为一类重要的合成树脂 绝热材料,用量仅次于聚氨酯软泡。
(3)戊烷发泡剂
用于聚氨酯硬泡烷烃类发泡剂主要是戊烷类化 合物,其中,环戊烷最为常用。该类发泡剂的臭氧消 耗潜值(ODP)为零,且GWP几乎为零,是一类对 环境友好的发泡剂。缺点是烃类具有易燃性,与空气 的混合物在一定条件可产生爆炸,故必须增添一些安 全设施,设备成本较高。
(4)水
水是聚氨酯泡沫中的化学发泡剂,但低密度时 泡沫脆、强度、尺寸稳定性、绝热性能差,且消耗多 的异氰酸酯。全水发泡的聚氨酯硬泡可用于非绝热用 途。
聚氨酯硬质泡沫塑料是由网络骨架组成, 在低密度聚氨酯硬泡中,作为高聚物网络骨架 大多数的聚氨酯硬泡材料体积约占5%~15%, 而气泡中包含的气体体积约占85%~95%。都 属闭孔型泡沫结构。因此,聚氨酯硬泡的泡沫 结构及所包括的气体都将对材料产生很大影响。
根据高倍电子显微镜观察,聚 氨酯泡沫塑料的泡孔结构主要呈现为 五边形构成的十二面体结构(上图)。 泡沫体在发泡成型的过程中,泡孔的 立体结构受到聚合物网络骨架、发泡 时产生气体的扩散等各种内力和外力 综合作用的结果。另外,在泡沫形成 时,随着泡沫的上升,在内、外力的 作用下,
3.发泡剂 (1)CFC发泡剂 CFC-11(一氟三氯甲烷)具有不燃、沸点(24℃)适宜、易于
气化、气相热导率低、毒性低、与多元醇原料相容性好、无 腐蚀性、价格低、发泡工艺简单等特点。
CFC-12(二氯二氟甲烷)易挥发,沸点约-30℃。 (2)HCFC及HFC发泡剂
HCFC-141b(氢氯氟烃类)是目前用于硬泡的主要发 泡剂,是一种CFC-11型
喷涂发泡成型(spray coating)即是将 双组分聚氨酯硬泡组合料直接喷射到物件 表面而发泡成型。可用于冷库、粮库、住 宅及厂房屋顶、墙体、贮罐等领域的保温 层施工。
(1)喷涂发泡成型的优点: 不需要模具;无论是水平面、垂直面、顶
面、形状简单或复杂的表面都可通过喷涂方 法形成泡沫保温层;劳动生产率高;喷涂发 泡所得的硬质聚氨酯泡沫塑料无接缝,绝热 效果好,兼具一定的防水功能。
由于泡沫在发泡过程中出现平行发泡方 向的长轴和垂直发泡方向的短轴的泡孔结构, 使得泡沫体在平行发泡方向上的力学性能均高 于垂直发泡方向的力学性能,且这种力学性能 随温度的上升而下降。
温度对硬泡力学性能的影响
聚氨酯硬质泡沫塑料的绝热性能主要取 决于材料的泡孔结构和填充在泡孔中气体的导 热性质以及这些气体渗透扩散性。根据有关理 论研究指出,泡沫塑料的热传导性基本有3种 途径,即气体传导(kg)、固体传导(ks)和辐射 传导(kr),这3种传导方式的总和即构成材料 的导热系数k。
日本绝热硬泡标准
低密度硬泡:25~30kg/m3 中密度硬泡:40~60kg/m3 高密度硬泡:大于150kg/m3