聚氨酯计算公式中有关术语及计算方法

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聚氨酯计算公式中有关术语及计算方法
1.官能度
官能度是指有机化合物结构中反映出特殊性质(即反应活性)的原子团数目。

对聚醚或聚酯多元醇来说，官能度为起始剂含活泼氢的原子数。

2.羟值
在聚酯或聚醚多元醇的产品规格中，通常会提供产品的羟值数据。

从分析角度来说，羟值的定义为：一克样品中的羟值所相当的氢氧化钾的毫克数。

在我们进行化学计算时，一定要注意，计算公式中的羟值系指校正羟值，即
羟值校正 = 羟值分析测得数据 + 酸值
羟值校正 = 羟值分析测得数据 - 碱值
对聚醚来说，因酸值通常很小，故羟值是否校正对化学计算没有什么影响。

但对聚酯多元醇则影响较大，因聚酯多元醇一般酸值较高，在计算时，务必采用校正羟值。

严格来说，计算聚酯羟值时，连聚酯中的水份也应考虑在内。

例，聚酯多元醇测得羟值为，水份含量%，酸值12，求聚酯羟值
羟值校正 = + + =
3.羟基含量的重量百分率
在配方计算时，有时不提供羟值，只给定羟基含量的重量百分率，以OH%表示。

羟值 = 羟基含量的重量百分率×33
例，聚酯多元醇的OH%为5，求羟值
羟值 = OH% × 33 = 5 × 33 = 165
4. 分子量
分子量是指单质或化合物分子的相对重量,它等于分子中各原子的原子量总和。

（为氢氧化钾的分子量）
例，聚氧化丙烯甘油醚羟值为50，求其分子量。

对简单化合物来说，分子量为分子中各原子量总和。

如二乙醇胺，其结构式如下： CH 2CH 2OH HN < CH 2CH 2OH
分子式中，N 原子量为14，C 原子量为12，O 原子量为16，H 原子量为1，则二乙醇胺分子量为：14+4×12+2×16+11×1=105
5. 异氰酸基百分含量
异氰酸基百分含量通常以NCO%表示，对纯TDI 、MDI 来说，可通过分子式算出。

羟值
官能度分子量1000
1.56⨯⨯=
3366
50
1000
31.56=⨯⨯=
分子量%48174
2
42%=⨯=NCO TDI 的%6.33250
2
42%=⨯=
NCO MDI 的
式中42为NCO 的分子量
对预聚体及各种改性TDI 、MDI ，则是通过化学分析方法测得。

有时异氰酸基含量也用胺当量表示，胺当量的定义为：在生成相应的脲时，1克分子胺消耗的异氰酸酯的克数。

胺当量和异氰酸酯百分含量的关系是：
6. 当量值和当量数
当量值是指每一个化合物分子中单位官能度所相应的分子量。

如聚氧化丙烯甘油醚的数均分子量为3000，则其当量值
在聚醚或聚酯产品规格中，羟值是厂方提供的指标，因此，以羟值的数据直接计算当量值比较方便。

%
4200NCO =胺当量官能度
数均分子量当量值=
10003
3000
==聚醚三元醇当量值羟值
当量值56100=
羟值
当量值56100=
7. 异氰酸酯指数
异氰酸酯指数表示聚氨酯配方中异氰酸酯过量的程度，通常用字母R 表示。

式中：W 异为异氰酸酯用量 W 醇为多元醇用量 E 异为异氰酸酯当量 E 醇为多元醇当量
例，根据下列配方，计算异氰酸酯指数R 。

水当量为9
87
2
174
===
官能度分子量当量TDI %
10002.42NCO ⨯=当量9
水醇醇异
异
多元醇当量数
异氰酸酯当量数）异氰酸酯指数（W E W E W R +=
=872
==当量TDI 10003
3000
==聚酯当量07.1911
100040087150=+=R
聚氨酯泡沫塑料计算公式及其应用
1. 聚氨酯泡沫收率计算方法
聚氨酯泡沫塑料制造时物料变动情况可按下式表示:
上式4个方程式中左边为使用的原料,右边为产物。

⑷式中：
A ：为催化剂，稳定剂，泡沫稳定剂等物料中不挥发物质。

B ：为催化剂，稳定剂，泡沫稳定剂等物料中挥发物质。

从以上方程式看出，聚氨酯化合物是最终产品，CO 2与CCL 3F 在发泡过程中损失，其他助剂要看是属于挥发组份还是非挥发组份。

聚氨酯泡沫塑料的收率的计算：
）
（重量）
（）（）（（水）（多异氰酸酯）（多元醇））
（聚氨酯化合物）%100(3⨯++++++B A F CCL A
在实际计算中要分析损失物料：
⑴式中实际无损失，⑵式中CO 2逸出，⑶式中CCL 3F 汽化，⑷式中B 物质的挥发部分损失。

于⑵式中1公斤克分子的水将损失1公斤克分子的CO 2 ,其损失量为W 公斤。

即
⑶式中损失的为F 公斤。

则 F = 发泡剂CCL 3F 的全量 ⑷式中损失的组份为B 公斤。

则总损失量：W+F+B 以上收率用百分率表示：
例 以普通软泡制备过程为代表做的收率计算。

当发泡配方为：
计算：
4418
⨯=
水的用量
W %
100⨯++-使用原料的总计
）
（使用原料的总计B F W
F= B=0
从计算说明，按以上配方发泡，当使用原料一百公斤时则制得泡沫塑料为公斤。

2. 异氰酸酯用量的计算
在聚氨酯泡沫配方中，异氰酸酯用量是根据配方中多元醇的质量指标、水的用量来计算的。

⑴聚氨酯硬泡配方异氰酸酯用量的计算 异氰酸酯用量计算方法
每100克多元醇所需的异氰酸酯用量如下：
式中：W —异氰酸酯用量 G —异氰酸酯当量值 g —多元醇当量值
TDI 的当量值为87、MDI 的当量值为125、PAPI 的当量值为126~127。

则多元醇所需的异氰酸酯用量：
4418
0.4⨯=W 按%
5.90%1000
.20.50.45010000.58.90.20.50.450100=⨯++++++-++++=）
（收率g
G W 100
⨯
=羟值
多元醇当量值10001.56⨯=
g
式中：W 为异氰酸酯用量
W 醇为多元醇用量
与水反应所需的异氰酸酯用量公式
式中：G 为异氰酸酯当量值 W 水为水的当量值 9为水的当量值
发泡配方中所需异氰酸酯总量
聚氨酯泡沫制备过程中,除了多元醇和水需用的异氰酸酯用量外,还需考虑异氰酸酯过量程度(即异氰酸酯指数)及纯度。

因此，聚氨酯泡沫塑料中所需异氰酸酯总用量公式如下：
式中：W 总为所需异氰酸酯重用量 G 为异氰酸酯当量值 W 醇为配方中多元醇的总用量 W 水为配方中水的总用量 R 为异氰酸酯指数 P 为异氰酸酯纯度
对普通聚氨酯硬泡来说，指数R 一般为，异氰酸酯的纯度由于生产厂家的不同而有所
G
W W ⨯⨯=
羟值
醇
10001.569
水W G W ⨯
=P R W W G W 1
]910001.56[
⨯
⨯+⨯⨯=水羟值
醇总
变化，若不特别说明，在计算时，PAPI 的纯度通常认定为90%。

例，根据下列配方计算出PAPI 的用量：
求PAPI 用量
=
异氰酸酯用量的简单算法
在硬泡中，异氰酸酯通常采用PAPI ，则G 为126，R 一般选用，纯度P 为90%，则可简化为：
W 总=W 醇×羟值×+16×W 水 例，根据下列配方计算PAPI 的用量
PAPI
P R W W G W 1
]910001.56[
⨯
⨯+⨯⨯=水羟值
醇总9.01
05.1]770
10001.5610050010001.56500[
126⨯
⨯⨯+⨯⨯=总W
W 总=W 醇×羟值×+16×W 水 W 总=500×500×+100×770×+16×3 W 总=907g
隔热保温层厚度计算
聚氨酯泡沫塑料作为隔热保温材料已广泛用于冷库、油管、保温管道等。

正确地确定隔热层厚度将大大地节省原料，降低材料费用。

绝热工程包括保温和保冷两方面的内容。

经济厚度计算方法是一种最广泛使用的方法。

把绝热材料的投资和热冷损失的费用综合考虑后得出一种经济厚度，此时保温与保冷费用和热损失费用之和为最小。

一般控制绝热层表面单位面积的热损失不大于规定值。

据国家计委节能局、国家经委能源局召开的全国供热系统节能座谈会提出的“供热系统节能暂行规定”（讨论稿），对于保温管道与设备生产允许最大散热损失为：
⑴ 外径小于或等于1000m/m 的设备和管路的厚度计算公式：
）
（）
（a s I s f I n I t t a t t D D I D •-=
λ20
t s = t a +A
a 1
式中，D 1：保温层外径，m
D 0：保温层内径，m
A ： 散热量Kcal/m 2·h （规定值）
λ：保温材料导热系数，Kcal/m ·h ·℃
a 1：传热系数Kcal/m 2·h ·℃
t f ： 管内介质温度，℃
t s ： 保温层表面温度，℃
t a ： 环境温度℃（对保温采用全年平均气温，对保冷、环境温度和相
对温度采
用夏季平均值）
X ：保温层厚度，m
⑵ 外径大于1000m/m 的设备和管道以及平面计算公式：
在实际计算中，保温层表面温度t s 如何确定与各方面都有关系。

从能耗考虑，t s 与大气温度t 0越接近越好，但是，相应的其投资费用也越大。

反之，则能源又随投资费用的减少而大幅度的增加。

因此，保温保冷层表面温度应分别高于大气温度和露点温度。

同时，式中a 1的值（外部传热系数）对保温的场合往往直接取10，对保冷取7。

例1，某冷库，库内最低温度为-20℃，夏季平均气温为30℃，湿度为85%，采用
2
D D X I -=）
（）（a s I s f t t a t t X •-=
λ
聚氨酯泡沫作绝热材料，其厚度应为多少？ 已知 t f = -20℃ t a = 30℃ λ= Kcal/m ·h ·℃ a 1=7 Kcal/m 2·h ·℃ t s 的求法：
t s 为绝热层表面露点温度，查阅饱和蒸汽压表得：
30℃时的饱和蒸汽压为柱
×=
在下的饱和温度为℃（查表）因为在保冷时t s 应略高于露点温度，故 ts=+℃或+1℃，代入：
如t s 高于露点温度1℃ ，则：
所以，以上冷库的绝热层厚度应为厘米以上。

（米）
）（）（065.0307.277.27207022.0=---⨯==
•-a s I s f t t a t t X λ（米）084.030
2.282.28207022.0=---⨯=
X。