聚氨酯化学与工艺标准反应注射成型(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(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。

6.2 RIM－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。