硬质聚氨酯泡沫解读.ppt

硬质聚氨酯泡沫化学原理及质量控制河南天丰 PU 事业部一、硬质聚氨酯简介?硬质聚氨酯是由异氰酸酯和多元醇聚合生成的高分子材料?分子间交联,具有不溶性、耐热性、强度高等物理性质?广泛应用于汽车、建筑、家电等领域二、硬质聚氨酯泡沫化学原理硬质聚氨酯泡沫是通过混合液态的化学原材料——多元醇和异氰酸酯而形成的并以一种低沸点的液体作为发泡剂。组合多元醇和异氰酸酯混合后立即会有一个放热化学反应,发泡剂因反应热而开始气化, 发泡剂气化后留在泡孔中,这在泡沫的绝热性能中起决定性作用。基本反应?异氰酸酯和羟基反应 R-N=C=O + R ’-OH → RNHCOOR ’(氨基甲酸酯) 凝胶反应?异氰酸酯和水的反应 2 R-N=C=O + H 2 O → RNHCONHR + CO 2 发泡反应?脲基甲酸酯反应 R-N=C=O + R ’ NHCOOR ’’→ RNHCOR ’ NCOOR ’’交联反应?缩二脲反应 R-N=C=O + R ’ NHCONHR ’→ RNHCOR ’ NCONHR ’交联反应三、硬质聚氨酯的原料组成及作用?异氰酸酯?多元醇?发泡剂?添加剂—有机硅表面活性剂(聚醚-聚硅氧烷) ?添加剂—催化剂?添加剂—阻燃剂异氰酸酯异氰酸酯俗称黑料,是生成聚氨酯的主要原料之一。目前我们用的是聚合 4,4 ’—二苯基甲烷二异氰酸酯( PMDI ) 主要特征: -NCO 含量,官能度,化学结构异氰酸酯通常是低粘度液体, 对温度很敏感,会形成固体(高温自聚) 须保存在干燥的环境下,其可与自身、醇类、多元醇、胺和水发生反应多元醇多元醇俗称白料,是生成聚氨酯的另一主要原料,硬质聚氨酯所用的多元醇为聚酯多元醇和聚醚多元醇两种主要特征:羟值、官能度、黏度、结构多元醇是粘稠的液体,一般自身不发生反应,但有很强的吸水性,必须保存在干燥的环境中。聚醚多元醇聚醚多元醇是由多羟基醇(乙二醇、甘油、蔗糖)或多元胺(如乙二胺)和氧化烯烃(如环氧丙烷)反应制得的。起始剂蔗糖—糖和丙二醇硬泡强度高但泡孔粗(8个羟基) 山梨醇—山梨醇和丙二醇泡沫均匀(6个羟基) 聚酯多元醇起始剂有机酸(二元酸酐)和二元醇或多元醇生成(阻燃、粘度大、耐热、耐低温、耐油) 二乙二醇和邻苯二甲酸酐型的聚酯多元醇,可以通过多元酸(如邻苯二甲酸、对苯二甲酸或脂肪酸)和乙二醇、甘油、以及类似的多元醇反应制得。高粘度和低的官能度限制了聚酯多元醇在许多场合的应用。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。