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聚氨酯软泡发泡配方汇总

【摘要】:
1、基本反应及数据聚氨酯软泡的形成包括2个基本反应:发泡反应和聚合反应(也称凝胶反应)。发泡反应:异氰酸酯与水反应生成双取代脲和二氧化碳的反应。反应式如下:2R-N=C=O+HOH→R-NH-CO-NH-R+CO2↑若使用TDI,根据上反应式,得出1份水反应需9.67份(约9.7份的TDI)放出的二氧化碳成为泡核,使反应混合物膨胀,得到具有开孔结构的泡沫。聚合反应:聚醚中的羟基与异氰酸酯发生逐步聚

1、 基本反应及数据
聚氨酯软泡的形成包括2个基本反应:发泡反应和聚合反应(也称凝胶反应)。
发泡反应 :异氰酸酯与水反应生成双取代脲和二氧化碳的反应。反应式如下:
2R-N=C=O+HOH→R-NH-CO-NH-R+CO2↑
若使用TDI,根据上反应式,得出1份水反应需9.67份(约9.7份的TDI)
放出的二氧化碳成为泡核,使反应混合物膨胀,得到具有开孔结构的泡沫。
聚合反应:聚醚中的羟基与异氰酸酯发生逐步聚合反应形成氨基甲酸酯的反应。反应式如下:
R=N=C=O+R′-OH→R-NH-COO—R′
若使用TDI,根据上反应式,得出100份羟值56的聚醚反应需8.68份(约8.7份的TDI)

2、多元醇
国内块泡生产采用3官能度,分子量3000(羟值56)或3500(羟值48,用的少)的软泡聚醚。如我公司的JH-3031K、JH-3050D、JH-3500等。
3、多异氰酸酯
主要使用甲苯二异氰酸酯(TDI),TDI工业品主要有3种:纯2,4TDI(或称TDI100)、TDI80/20、TDI65/35。TDI80/20生产成本最低,是工业应用最广用量最大的品种。
TDI分子量为174,其中含有2个异氰酸酯团(-N=C=O)的分子量为84,所以TDI中异氰酸酯含量为48.28%。
TDI用量对泡性能有很大影响,在泡沫配方中,TDI过量程度以异氰酸酯指数表示,异氰酸酯指数是指实际用量与理论计算量的比值。在生产软泡时,一般指数为105-115(100是等于理论计算量)(或写为1.05-1.15,1为理论计算量),在此范围内,TDI指数增大,泡沫硬度增大,撕裂强度变小,拉伸强度变小,断裂伸长率变小。若TDI指数过高,则会形成大孔和闭孔,熟化时间过长,还会引起泡沫烧心;TDI指数过低,则易产生裂纹,回弹性差,强度差,压缩永久变形较大。
4、发泡剂
水与TDI反应产生二氧化碳是软泡发泡中使用的主要发泡剂,增加配方中水量,将会提高脲的含量,加大泡沫硬度,降低泡沫密度,泡沫荷载能力下降。但是TDI与水反应生产大量的热量,水用量过高,会使泡沫出现烧心或燃烧。
二氯甲烷是物理发泡剂,其沸点39.8℃,是不燃性气体,可在发泡中气化,降低泡沫密度,硬度也下降。加入二氯甲烷的数量,即要防止泡沫发生烧心现象,又要保证不因二氯甲烷过多而代走过多热量影响泡沫熟化,同时要保证泡沫物性没有明显下降,因此二氯甲烷用量有个限制。
水与二氯甲烷的发泡效率(即产生相同体积的气体)有如下经验关系:
1份水=9份二氯甲烷
发泡指数:即配方中,以100份聚醚为基础配比,所用发泡剂的数量。
发泡指数=水+二氯甲烷/9
发泡指数与密度近似关系为100/发泡指数,此为配方中未加填料时公式。当加填料时,密度要比此公式计算的大。

5、催化剂
催化剂的主要作用是调节发泡反应和凝胶反应的速度,使之处于良好的平衡状态。
三乙烯二胺(A33,含量33%的二丙二醇或丙二醇溶液)是软泡生产中最重要的叔胺催化剂剂,它有60%功效用于促进异氰酸酯与水反应,即发泡反应,40%用于促进羟基与异氰酸酯反应,即凝胶反应。
双(2,2-二甲胺基乙基)醚(A-1)是软泡通用型叔胺催化剂,它有80%功效用于促进发泡反应,20%用于促进凝胶反应。大多与三乙烯二胺合用。
胺催化剂用量不当对制品有很大影响,胺用量过多,将造成(1)反应时间短,起始粘度增加太快,发泡是冒烟大。(2)泡沫开裂。胺用量过少,将造成起发速度太慢,影响发泡高度。
辛酸亚锡是最常用的有机锡催化剂,它在含水及叔胺催化剂的聚醚混合物中极容易水解和氧化。
泡沫密度越低,辛酸亚锡的可调范围越窄,锡用量对泡沫影响如下:
用量太少:泡沫开裂。
用量太多:粘度增加快,泡沫形成闭孔而收缩,形成底皮和边皮。

6、泡沫稳定剂(又称硅油)
  泡沫稳定剂可降低发泡体系混合料的表面张力,从而稳定泡孔,防止泡沫倒塌,并控制抛空的大小和均匀度。
将硅油用量由最低量提高到适当程度,可获得良好开孔的泡沫塑料。当用量偏高时泡沫闭孔率增加。其用量与密度关系如下:
泡沫密度(Kg/立方米)      100份聚醚硅油用量
  35               0.7-1.0
  25               0.8-1.2
    20               1.0-1.5
    小于20             1.5-2.0

7、其他影响因素
除配方外,工艺参数,环境等对泡沫性能有一定影响。
原料温度:在比较正常的环境温度(20-28度)下,原料温度控制在25±3度,最好正负1度范围内。也有控制在28-30度范围的。
原料温度上升或降低对发泡和凝胶反应的速度影响不一样。温度升高,聚合反应增加值比发泡反应增加值要大的多。温度变化催化剂要调整。
对同一配方而言,使用相同数量的发泡剂,泡沫密度与海拔高度也有关,在海拔高的地区时,泡沫密度明显降低。

8、一些参考配方(来自相关资料,未经实验验证,供参考了解)