Εισαγωγή στις πρώτες ύλες και τα βοηθήματα αφρισμού του αφρού πολυουρεθάνης

Το κύριο συστατικό του αφρού πολυουρεθάνης (PU foam) είναι η πολυουρεθάνη. Οι πρώτες ύλες είναι κυρίως πολυϊσοκυανικές ενώσεις και πολυόλες. Με την προσθήκη κατάλληλων πρόσθετων - το πιο σημαντικό από τα οποία είναι μια σειρά από πρόσθετα αφρισμού που σχετίζονται με τον αφρισμό - - Δημιουργείται μεγάλη ποσότητα αφρού στο προϊόν της αντίδρασης, λαμβάνοντας έτσι ένα προϊόν αφρού πολυουρεθάνης. Αυτό το άρθρο θα παρουσιάσει εν συντομία τις πρώτες ύλες και τα βοηθήματα αφρισμού για την παραγωγή αφρού PU.

1. Πολυϊσοκυανικό
Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα πολυϊσοκυανικά στην παραγωγή αφρού πολυουρεθάνης είναι το διισοκυανικό τολουόλιο (TDI), το πολυμεθυλενο πολυφαινυλο ισοκυανικό (PAPI), το διφαινυλομεθάνιο διισοκυανικό (MDI) και το υγροποιημένο MDI (L-MDI).

Το TDI χρησιμοποιείται κυρίως στη βιομηχανία αφρωδών πλαστικών για την παραγωγή εύκαμπτου αφρού πολυουρεθάνης. Το MDI είναι πιο αντιδραστικό από το TDI και λιγότερο πτητικό. Ορισμένοι υγροποιημένοι τροποποιημένοι MDI μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υποκατάστατο του TDI στην παραγωγή εύκαμπτου αφρού πολυουρεθάνης, όπως εύκαμπτος αφρός πολυουρεθάνης υψηλής πυκνότητας και ημιάκαμπτος αφρός ή μικροκυτταρικά ελαστικά υλικά πολυουρεθάνης. κατασκευή.

Το PAPI ονομάζεται επίσης ακατέργαστο MDI και πολυμερικό MDI. Το μέσο μοριακό βάρος των τυπικών προϊόντων PAPI είναι περισσότερο στην περιοχή από 30 έως 400 και το κλάσμα μάζας NCO είναι 31% έως 32%. Η μέση λειτουργικότητα του PAPI χαμηλού ιξώδους είναι γενικά μεταξύ 2,5 και 2,9.

Στον τομέα των αφρωδών πλαστικών, το PAPI και το τροποποιημένο PAPI χρησιμοποιούνται κυρίως για την παραγωγή διαφόρων άκαμπτων αφρωδών πολυουρεθάνης και μια μικρή ποσότητα χρησιμοποιείται για την παραγωγή μαλακών αφρού υψηλής ελαστικότητας, αφρού ολόκληρου δέρματος και ημιάκαμπτου αφρού. Το PAPI μπορεί να αναμειχθεί με το TDI για να παραχθεί αφρός ψυχρής ωρίμανσης, υψηλής ανθεκτικότητας. 2. Πολυαιθέρας και πολυεστερική πολυόλη

1. Πολυαιθερική πολυόλη
Οι πολυαιθερικές πολυόλες που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή εύκαμπτων αφρού πολυουρεθάνης είναι γενικά πολυαιθέρες μακράς αλυσίδας, χαμηλής λειτουργικότητας. Η λειτουργικότητα της πολυαιθερικής πολυόλης στη σύνθεση μαλακού αφρού είναι γενικά 2~3 και το μέσο μοριακό βάρος είναι μεταξύ 2000-6500. Η πολυαιθερική τριόλη είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη σε μαλακό αφρό. Γενικά, η γλυκερίνη (γλυκερίνη) χρησιμοποιείται ως παράγοντας έναρξης, η οποία λαμβάνεται με πολυμερισμό με άνοιγμα δακτυλίου 1,2-προπυλενοξειδίου ή συμπολυμερίζεται με μια μικρή ποσότητα οξειδίου του αιθυλενίου. Το μοριακό βάρος Γενικά μεταξύ 3000~7000.

Μεταξύ αυτών, ο πολυαιθέρας υψηλής αντιδραστικότητας χρησιμοποιείται κυρίως για μαλακό αφρό υψηλής ελαστικότητας και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για προϊόντα αφρού όπως ημιάκαμπτος αφρός. Μια μικρή ποσότητα πολυαιθερογλυκόλης μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βοηθητικό υλικό και να αναμιχθεί με τριόλη πολυαιθέρα σε σκευάσματα μαλακού αφρού. Οι πολυαιθερικές πολυόλες με χαμηλό ακόρεστο και υψηλό μοριακό βάρος μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή μαλακών αφρού και τη μείωση της ποσότητας TDI.

Γενικά, πολυαιθερικές πολυόλες με υψηλή λειτουργικότητα και υψηλή τιμή υδροξυλίου χρησιμοποιούνται σε άκαμπτες συνθέσεις αφρού, έτσι ώστε να μπορούν να παραχθούν επαρκής σταυροσύνδεση και ακαμψία. Η τιμή υδροξυλίου της άκαμπτης αφρώδους πολυαιθεροπολυόλης είναι γενικά 350~650 mg KOH/g και η μέση λειτουργικότητα είναι πάνω από 3. Οι γενικές συνθέσεις σκληρού αφρού αναμιγνύονται κυρίως με δύο πολυαιθέρες και η μέση τιμή υδροξυλίου είναι περίπου 4000 mg KOH/g.

Τα ημιάκαμπτα σκευάσματα αφρού χρησιμοποιούν γενικά μέρος πολυαιθέρων υψηλού μοριακού βάρους, ιδιαίτερα πολυαιθερικών πολυολών υψηλής αντιδραστικότητας και μέρος άκαμπτων αφρωδών πολυαιθέρων υψηλής λειτουργικότητας, χαμηλού μοριακού βάρους.

2. Πολυεστερική πολυόλη
Συνήθεις χαμηλού ιξώδους αλειφατικές πολυεστερικές πολυόλες όπως πολυδιαιθυλενο αδιπική διόλη με τιμή υδροξυλίου περίπου 56 mg ΚΟΗ/g ή ελαφρώς διακλαδισμένες πολυεστερικές πολυόλες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή μαλακού αφρού πολυεστέρα Πολυουρεθάνης. Η πολυεστερική πολυόλη έχει υψηλή αντιδραστικότητα. Προς το παρόν, ο πολυεστερικός αφρός μπλοκ PU χρησιμοποιείται μόνο σε μικρό αριθμό περιοχών, όπως αξεσουάρ ένδυσης.

Αρωματικές πολυόλες που συντίθενται από διβασικά οξέα (όπως φθαλικός ανυδρίτης, τερεφθαλικό οξύ κ.λπ.) και μικρές μοριακές διόλες (διαιθυλενογλυκόλη κ.λπ.) ή πολυόλες. Μεταξύ αυτών, η υψηλή τιμή υδροξυλίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή άκαμπτου αφρού πολυουρεθάνης και πολυολών. Άκαμπτος αφρός ισοκυανουρικού. Η χαμηλότερη τιμή υδροξυλίου της αλκοόλης πολυεστέρα φθαλικού ανυδρίτη μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για εύκαμπτο αφρό υψηλής ελαστικότητας, αφρό ολόκληρου δέρματος και ημιάκαμπτο αφρό και υλικά πολυουρεθάνης χωρίς αφρό.

3. Πολυμερής πολυόλη
Οι πολυμερείς πολυόλες (εμποτισμένες πολυαιθερικές πολυόλες) περιέχουν άκαμπτο στυρόλιο, ομοπολυμερή ακρυλονιτριλίου και συμπολυμερή και πολυμερή εμβολιασμού. Αυτά τα πολυμερή βινυλίου λειτουργούν σαν οργανικά "πληρωτικά" για τη βελτίωση της φέρουσας απόδοσης.

Οι πολυμερείς πολυόλες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή εύκαμπτων αφρού υψηλής σκληρότητας, αφρούς υψηλής ελαστικότητας, μαλακών αφρούς με χύτευση με θερμότητα, ημιάκαμπτους αφρούς, αφρούς με αυτοκόλλητο δέρμα, προϊόντων χύτευσης με έγχυση αντίδρασης (RIM) κ.λπ., τα οποία μπορούν να μειώσουν το πάχος του προϊόντος και μείωση Η πυκνότητα του αφρού μειώνει το κόστος, μπορεί επίσης να αυξήσει την ανοιχτή κυψέλη του αφρώδους πλαστικού και να δώσει στο προϊόν μια συγκεκριμένη απόδοση επιβραδυντικής φλόγας.

Η πολυουρία πολυόλη (PHD διασπορά) είναι επίσης μια ειδική πολυόλη τροποποιημένη με πολυμερές, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μαλακό αφρό υψηλής ελαστικότητας, ημιάκαμπτο αφρό και μαλακό αφρό. Υπάρχουν λίγα προϊόντα στην αγορά αυτή τη στιγμή.

Υπάρχουν επίσης ορισμένες ειδικές πολυόλες που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή αφρού πολυουρεθάνης, όπως οι πολυόλες φυτικών ελαίων, οι πολυεστερικές πολυόλες κολοφωνίου και οι πολυμερείς πολυεστερικές πολυόλες.

3. Βοηθήματα αφρισμού
Τα βοηθήματα αφρισμού είναι απαραίτητα για την κατασκευή αφρού πολυουρεθάνης, συμπεριλαμβανομένων καταλυτών, σταθεροποιητών αφρού (σταθεροποιητές αφρού), αφριστικών παραγόντων κ.λπ. Υπάρχουν επίσης ορισμένα πρόσθετα που είναι προαιρετικά και μπορούν να χρησιμοποιηθούν όταν χρειάζεται, όπως φράγματα. Παράγοντας καύσης, παράγοντας επέκτασης αλυσίδας/διασταυρούμενης σύνδεσης, αντιοξειδωτικό, σταθεροποιητής φωτός, μαλακτικό αφρού, ανοιχτήρι κυψελών, πληρωτικό, πάστα χρώματος, αντιστατικός παράγοντας, σταθεροποιητής υδρόλυσης, σταθεροποιητής αποθήκευσης σύνθεσης αφρού κ.λπ.

1. Αφριστικός παράγοντας
Το νερό είναι ένας σημαντικός παράγοντας αφρισμού στην παραγωγή υλικών πολυουρεθάνης. Είναι ένας χημικός παράγοντας αφρού. Το αέριο διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται από την αντίδραση με ισοκυανικό διαστέλλεται, αφρίζει και στερεοποιεί το ιξωδοελαστικό αφρώδες υλικό για να ληφθούν διάφοροι αφροί πολυουρεθάνης.

Επειδή το διοξείδιο του άνθρακα έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα και ισχυρή διαπερατότητα, πρέπει να χρησιμοποιούνται φυσικοί αφριστικοί παράγοντες για άκαμπτες συνθέσεις αφρού πολυουρεθάνης που απαιτούν υψηλές θερμομονωτικές ιδιότητες. Επειδή το αρχικό στάδιο της ανάμειξης υλικού στην παραγωγή άκαμπτου αφρού δημιουργεί πολλή θερμότητα μέσα σε δεκάδες δευτερόλεπτα, χρειάζεται ο παράγοντας αφρισμού για να απορροφήσει μέρος της θερμότητας και ταυτόχρονα, η αεριοποίηση του αφριστικού παράγοντα κάνει τον αφρό να διαστέλλεται και αφρός.

Κατά την παραγωγή εύκαμπτων αφρού πολυουρεθάνης, προκειμένου να ληφθούν εύκαμπτοι αφροί χαμηλής πυκνότητας χωρίς υπερβολικό νερό που προκαλεί τον αφρό να γίνει άκαμπτος, είναι γενικά απαραίτητο να ελέγχεται η ποσότητα του νερού και να προστίθεται κατάλληλη ποσότητα φυσικού αφριστικού παράγοντα ως βοηθητικό παράγοντας αφρισμού.

Το CFC-11 (τριχλωροφθορομεθάνιο) πραγματοποίησε βιομηχανική παραγωγή στα τέλη της δεκαετίας του 1920. Επειδή το CFC-11 έχει τα χαρακτηριστικά της μη καύσεως, κατάλληλο σημείο βρασμού, εύκολη αεριοποίηση, χαμηλή θερμική αγωγιμότητα αερίου, χαμηλή τοξικότητα, καλή συμβατότητα με πρώτες ύλες πολυουρεθάνης, μη διαβρωτικό, χαμηλή τιμή, απλή διαδικασία αφρισμού κ.λπ., είναι μια παραγωγή αφρού πολυουρεθάνης Πολύ ιδανικό διογκωτικό στο μέσο.

Από τη δεκαετία του 1960 έως τις αρχές της δεκαετίας του 1990, το CFC-11 χρησιμοποιήθηκε ευρέως ως παράγοντας διόγκωσης για αφρούς πολυουρεθάνης. Ωστόσο, στη δεκαετία του 1970, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι το CFC-11 που εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα θα μπορούσε σιγά-σιγά να καταστρέψει το στρώμα του όζοντος, το οποίο τράβηξε την προσοχή των περιβαλλοντολόγων σε όλο τον κόσμο. Οι κύριοι τύποι διογκωτικών παραγόντων που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος ως εναλλακτικοί του CFC-11 είναι HCFC (υδροχλωροφθοράνθρακας), HFC (υδροφθοράνθρακας), HC (αλκάνιο), υγρό CO2 και νερό.

2. Σταθεροποιητής αφρού
Κατά την παραγωγή αφρού πολυουρεθάνης, ο σταθεροποιητής αφρού (ή σταθεροποιητής αφρού) είναι απαραίτητο συστατικό. Μπορεί να αυξήσει την αμοιβαία διαλυτότητα κάθε συστατικού και να παίξει το ρόλο της γαλακτωματοποίησης των αφρωδών υλικών, της σταθεροποίησης του αφρού και της ρύθμισης των κυττάρων. Οι σταθεροποιητές αφρού είναι επιφανειοδραστικές ουσίες και υπάρχουν δύο τύποι ενώσεων μη πυριτίου και ενώσεις οργανοπυριτίου.

Οι περισσότεροι από τους σταθεροποιητές αφρού που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι μπλοκ συμπολυμερή πολυσιλοξανίου οξυαλκυλενίου, τα οποία είναι επιφανειοδραστικά σιλικόνης τροποποιημένα με πολυαιθέρα, που μερικές φορές αναφέρονται συνήθως ως "έλαιο σιλικόνης" στη βιομηχανία. Λόγω του ευρέος φάσματος δομικής σύνθεσης αυτού του τύπου επιφανειοδραστικού και της καλής χρήσης, τα τροποποιημένα με πολυαιθέρα επιφανειοδραστικά σιλικόνης έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως ως σταθεροποιητές αφρού στη βιομηχανία αφρού πολυουρεθάνης.

3. Ανοιχτήρι πόρων
Μέθοδος λήψης αφρού πολυουρεθάνης ανοιχτής κυψέλης:

Χρησιμοποιήστε έναν κατάλληλο καταλύτη για να επιτύχετε την απαιτούμενη ισορροπία μεταξύ της αντίδρασης γέλης και της αντίδρασης αφρισμού. Όταν το αφρώδες υλικό ανεβαίνει στο υψηλότερο σημείο, η αντοχή της μεμβράνης του κυτταρικού τοιχώματος δεν είναι αρκετή για να σφραγίσει τις φυσαλίδες στο εσωτερικό και το αέριο σπάει έξω από τον τοίχο για να σχηματίσει ανοιχτά κελιά. Η δομή του αφρού.
Χρησιμοποιήστε κατάλληλες πρώτες ύλες πολυαιθερικής πολυόλης για να σχηματίσετε αφρό ανοιχτής κυψέλης.
Όταν ο καταλύτης και οι κύριες πρώτες ύλες δεν επαρκούν για να λύσουν το πρόβλημα, χρησιμοποιείται μια μικρή ποσότητα ανοίγματος κυψελών για τη διασπορά της ουρίας που σχηματίζεται από τον αφρισμό του νερού για να ληφθεί ένας αφρός με μια ορισμένη αναλογία ανοιχτών κυψελών.

Το ανοιχτήρι κυψελών είναι ένας ειδικός τύπος επιφανειοδραστικής ουσίας, που γενικά περιέχει υδρόφοβα και υδρόφιλα τμήματα ή ομάδες. Η λειτουργία του είναι να μειώνει την επιφανειακή τάση του αφρού, να προάγει τη ρήξη των κυττάρων και να αυξάνει τον ρυθμό ανοιχτής κυψέλης του αφρού πολυουρεθάνης. Βελτιώστε τη συρρίκνωση των μαλακών, ημιάκαμπτων και άκαμπτων προϊόντων από αφρώδες πλαστικό που προκαλείται από κλειστές κυψέλες.

Λόγω της υψηλής πυκνότητας διασύνδεσης του συνηθισμένου άκαμπτου αφρού πολυουρεθάνης, η αντοχή του κυτταρικού τοιχώματος στον αφρισμό είναι υψηλή και είναι γενικά μια δομή κλειστών κυψελών. Ωστόσο, με την προσθήκη ενός παράγοντα ανοίγματος κυψελών, μπορεί να κατασκευαστεί ένας άκαμπτος αφρός πολυουρεθάνης ανοιχτής κυψέλης για μείωση του θορύβου, για σκοπούς όπως το φιλτράρισμα.

Η πρώιμη υδρόφοβη υγρή παραφίνη, το πολυβουταδιένιο, το διμεθυλο πολυσιλοξάνιο κ.λπ. μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως σταθεροποιητές αφρού και ως ανοίγματα κυψελών. Οι διασπορές παραφίνης και το πολυαιθυλενοξείδιο μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως ανοίγματα κυψελών. Επί του παρόντος, ως μέσα διάνοιξης πόρων χρησιμοποιούνται ειδική χημική σύνθεση συμπολυαιθέρα πολυοξυπροπυλενίου-αιθυλενοξειδίου, συμπολυμερούς πολυοξυαλκυλενίου-πολυσιλοξάνης κ.λπ.

4. Μαλακτικό
Η χρήση μαλακτικών στην παραγωγή εύκαμπτων αφρωδών πολυουρεθάνης με υψηλή περιεκτικότητα σε νερό μπορεί να εμποδίσει την ακαμψία του αφρού που προκαλείται από υπερβολικές ομάδες ουρίας. Ο τροποποιητής μαλακτικού αφρού έχει μαλακτικό αποτέλεσμα. Η χρήση μαλακτικών μπορεί να μειώσει την ποσότητα του ισοκυανικού και συνεπώς τη σκληρότητα του αφρού. Χρησιμοποιείται στην παραγωγή εύκαμπτου αφρού πολυουρεθάνης. Τα μαλακτικά του εμπορίου περιέχουν γενικά ειδικούς πολυαιθέρες, ειδικές πολυόλες και νερό.