Supažindinimas su poliuretano putų žaliavomis ir putojimo priemonėmis

Pagrindinis poliuretano putų (PU putų) komponentas yra poliuretanas. Žaliavos daugiausia yra poliizocianatai ir polioliai. Pridedant atitinkamų priedų – iš kurių svarbiausias yra putojančių priedų, susijusių su putojimu, serija – Reakcijos produkte susidaro didelis putų kiekis, todėl gaunamas poliuretano putų produktas. Šiame straipsnyje trumpai bus pristatytos PU putų gamybos žaliavos ir putojimo pagalbinės priemonės.

1. Poliizocianatas
Dažniausiai poliuretano putų gamyboje naudojami poliizocianatai yra tolueno diizocianatas (TDI), polimetileno polifenilizocianatas (PAPI), difenilmetano diizocianatas (MDI) ir suskystintas MDI (L-MDI).

TDI daugiausia naudojamas putplasčio pramonėje lanksčioms poliuretano putoms gaminti. MDI yra reaktyvesnis nei TDI ir mažiau lakus. Kai kurie suskystinti modifikuoti MDI gali būti naudojami kaip TDI pakaitalas lanksčių poliuretano putų gamyboje, pavyzdžiui, didelio tankio lanksčios poliuretano putos ir pusiau standžios putos arba mikroląstelinės poliuretano elastinės medžiagos. gamyba.

PAPI taip pat vadinamas neapdorotu MDI ir polimeriniu MDI. Tipiškų PAPI produktų vidutinė molekulinė masė yra nuo 30 iki 400, o jo NCO masės dalis yra nuo 31% iki 32%. Vidutinis mažo klampumo PAPI funkcionalumas paprastai yra nuo 2,5 iki 2,9.

Putų plastikų srityje PAPI ir modifikuotas PAPI daugiausia naudojamas įvairioms standžioms poliuretano putoms gaminti, o nedidelis kiekis naudojamas didelio elastingumo minkštoms putoms, visos odos putoms ir pusiau standžioms putoms gaminti. PAPI galima maišyti su TDI, kad susidarytų šaltai kietėjančios, labai atsparios putos. 2. Polieteris ir poliesterio poliolis

1. Polieterio poliolis
Polieterio polioliai, naudojami lanksčioms poliuretano putoms gaminti, paprastai yra ilgos grandinės, mažai funkcionalūs polieteriai. Polieterio poliolio funkcionalumas minkštųjų putų kompozicijoje paprastai yra 2–3, o vidutinė molekulinė masė yra 2000–6500. Polieterio triolis yra dažniausiai naudojamas minkštose putose. Paprastai kaip pradinė medžiaga naudojamas glicerinas (glicerolis), kuris gaunamas polimerizuojant žiedą atidarant 1,2-propileno oksidą arba kopolimerizuojamas su nedideliu kiekiu etileno oksido. Molekulinė masė Paprastai tarp 3000–7000.

Tarp jų didelio reaktyvumo polieteris daugiausia naudojamas didelio atsparumo minkštoms putoms, taip pat gali būti naudojamas putplasčio gaminiams, tokiems kaip pusiau standus putplastis. Nedidelį kiekį polieterio glikolio galima naudoti kaip pagalbinę medžiagą ir sumaišyti su polieterio trioliu minkštų putų pavidalu. Mažo neprisotinimo ir didelės molekulinės masės polieterio polioliai gali būti naudojami minkštoms putoms gaminti ir TDI kiekiui sumažinti.

Paprastai standžiųjų putų kompozicijose naudojami didelio funkcionalumo ir didelės hidroksilo vertės polieterio polioliai, kad būtų galima sukurti pakankamą skersinį ryšį ir standumą. Kietojo putplasčio polieterio poliolio hidroksilo vertė paprastai yra 350–650 mg KOH/g, o vidutinis funkcionalumas yra didesnis nei 3. Bendrosios kietos putos dažniausiai maišomos su dviem polieteriais, o vidutinė hidroksilo vertė yra apie 4000 mg KOH/g.

Pusiau kieto putplasčio kompozicijose paprastai naudojama dalis didelės molekulinės masės polieterių, ypač didelio reaktyvumo polieterio poliolių, ir dalis didelio funkcionalumo mažos molekulinės masės standžiųjų putų polieterių.

2. Poliesterio poliolis
Poliesterio poliuretano minkštoms putoms gaminti galima naudoti įprastus mažo klampumo alifatinius poliesterio poliolius, tokius kaip polidietilenadipatinis diolis, kurio hidroksilo vertė yra apie 56 mg KOH/g, arba šiek tiek šakoti poliesterio polioliai. Poliesterio poliolis pasižymi dideliu reaktyvumu. Šiuo metu poliesterio PU blokų putplastis naudojamas tik nedaugelyje sričių, pavyzdžiui, drabužių aksesuaruose.

Aromatiniai polioliai, susintetinti iš dvibazių rūgščių (tokių kaip ftalio anhidridas, tereftalio rūgštis ir kt.) ir mažų molekulių diolių (dietilenglikolio ir kt.) arba poliolių. Iš jų didelės hidroksilo vertės gali būti naudojamos standžioms poliuretano putoms ir polioliams gaminti. Izocianurato standžios putos. Mažesnė ftalio anhidrido poliesterio alkoholio hidroksilo vertė taip pat gali būti naudojama didelio atsparumo lanksčioms putoms, visos odos putoms ir pusiau standžioms putoms bei neputočioms poliuretaninėms medžiagoms.

3. Polimerinis poliolis
Polimerų poliolių (skiepytų polieterių poliolių) sudėtyje yra standaus stireno, akrilnitrilo homopolimerų ir kopolimerų bei skiepytų polimerų. Šie vinilo polimerai veikia kaip organiniai „užpildai“, kad pagerintų apkrovą.

Polimeriniai polioliai gali būti naudojami gaminant didelio kietumo lanksčias putas, didelio elastingumo putas, termiškai formuojamas minkštas putas, pusiau standžias putas, savaime susisluoksniuojančias putas, reakcinio liejimo (RIM) produktus ir kt., o tai gali sumažinti produkto storį. ir sumažinti Putų tankis sumažina išlaidas, taip pat gali padidinti atvirą putplasčio ląstelę ir suteikti gaminiui tam tikrą antipireną.

Polikarbamido poliolis (PHD dispersija) taip pat yra specialus polimeru modifikuotas poliolis, kuris gali būti naudojamas didelio elastingumo minkštoms putoms, pusiau standžioms putoms ir minkštoms putoms gaminti. Šiuo metu rinkoje yra nedaug produktų.

Taip pat yra keletas specialių poliolių, naudojamų poliuretano putų gamyboje, pavyzdžiui, augalinio aliejaus polioliai, kanifolijos poliesterio polioliai ir polimero poliesterio polioliai.

3. Pagalbinės putojimo priemonės
Pagalbinės putos yra nepakeičiamos gaminant poliuretano putas, įskaitant katalizatorius, putų stabilizatorius (putų stabilizatorius), putojančias medžiagas ir kt. Taip pat yra keletas priedų, kurie yra neprivalomi ir gali būti naudojami, kai reikia, pavyzdžiui, barjerai. Degimo medžiaga, grandinės ilgintuvas / kryžminimo medžiaga, antioksidantas, šviesos stabilizatorius, putų minkštiklis, ląstelių atidarytuvas, užpildas, spalvos pasta, antistatinė medžiaga, hidrolizės stabilizatorius, putų kompozicijos laikymo stabilizatorius ir kt.

1. Putojantis agentas
Vanduo yra svarbi putojanti medžiaga poliuretano medžiagų gamyboje. Tai cheminė putojanti medžiaga. Reakcijoje su izocianatu susidarančios anglies dvideginio dujos plečiasi, putoja ir sukietina viskoelastinę putų medžiagą, kad gautų įvairias poliuretano putas.

Kadangi anglies dioksidas pasižymi dideliu šilumos laidumu ir stipriu pralaidumu, kietoms poliuretano putoms, kurioms reikalingos aukštos šilumos izoliacijos savybės, turi būti naudojamos fizinės putos. Kadangi pradinis medžiagų maišymo etapas gaminant kietas putas per kelias dešimtis sekundžių išskiria daug šilumos, jai reikia, kad putojantis agentas sugertų dalį šilumos, o tuo pat metu dėl putojančios medžiagos dujinimo putos plečiasi ir putos.

Gaminant lanksčias poliuretano putas, norint gauti mažo tankio lanksčias putas be per daug vandens, dėl kurio putos taps standžios, paprastai būtina kontroliuoti vandens kiekį ir kaip pagalbinę medžiagą įpilti atitinkamą kiekį fizinio putojančio agento. putojantis agentas.

CFC-11 (trichlorfluormetanas) pramoninė gamyba buvo pradėta XX a. 20-ųjų pabaigoje. Kadangi CFC-11 turi nedegumo, tinkamo virimo temperatūros, lengvo dujinimo, mažo dujų šilumos laidumo, mažo toksiškumo, gero suderinamumo su poliuretano žaliavomis, nerūdijančio, mažos kainos, paprasto putojimo proceso ir kt. poliuretano putų gamyba Labai ideali pūtimo priemonė terpėje.

Nuo septintojo dešimtmečio iki dešimtojo dešimtmečio pradžios CFC-11 buvo plačiai naudojamas kaip poliuretano putų pūtimo medžiaga. Tačiau aštuntajame dešimtmetyje mokslininkai atrado, kad į atmosferą išmetamas CFC-11 gali pamažu ardyti ozono sluoksnį, o tai patraukė aplinkosaugininkų dėmesį visame pasaulyje. Pagrindinės šiuo metu kaip CFC-11 alternatyvos naudojamos pūtimo medžiagos yra HCFC (hidrochlorfluorangliavandenilis), HFC (hidrofluorangliavandenilis), HC (alkanas), skystas CO2 ir vanduo.

2. Putų stabilizatorius
Gaminant poliuretano putas, putų stabilizatorius (arba putų stabilizatorius) yra nepakeičiamas komponentas. Jis gali padidinti kiekvieno komponento abipusį tirpumą ir atlikti putplasčio medžiagų emulsinimo, putų stabilizavimo ir ląstelių reguliavimo vaidmenį. Putų stabilizatoriai yra aktyviosios paviršiaus medžiagos, yra dviejų tipų ne silicio junginiai ir organiniai silicio junginiai.

Dauguma šiuo metu naudojamų putų stabilizatorių yra polisiloksano oksialkileno blokiniai kopolimerai, kurie yra polieteriu modifikuotos silikoninės paviršiaus aktyviosios medžiagos, pramonėje kartais vadinamos "silikonine alyva". Dėl plačios šio tipo paviršinio aktyvumo medžiagų struktūrinės sudėties ir gero naudojimo efekto polieteriu modifikuotos silikoninės paviršinio aktyvumo medžiagos buvo plačiai naudojamos kaip putų stabilizatoriai poliuretano putų pramonėje.

3. Porų atidarytuvas
Atvirų porų poliuretano putų gavimo būdas:

Naudokite tinkamą katalizatorių, kad pasiektumėte reikiamą pusiausvyrą tarp gelio reakcijos ir putojimo reakcijos. Kai putplasčio medžiaga pakyla į aukščiausią tašką, ląstelės sienelės plėvelės stiprumo nepakanka, kad viduje esantys burbuliukai būtų sandarūs, o dujos išsiveržia iš sienelės ir suformuoja atviras ląsteles. putplasčio struktūra;
Atvirų porų putoms formuoti naudokite tinkamas polieterio poliolio žaliavas;
Kai problemai išspręsti nepakanka katalizatoriaus ir pagrindinių žaliavų, nedidelis ląstelių atidarytuvo kiekis naudojamas vandens putojimo metu susidariusiam karbamidui išsklaidyti, kad būtų gautos tam tikro atvirų ląstelių santykio putos.

Ląstelių atidarytuvas yra specialus paviršinio aktyvumo medžiagos tipas, paprastai turintis hidrofobinių ir hidrofilinių segmentų arba grupių. Jo funkcija yra sumažinti putų paviršiaus įtempimą, skatinti ląstelių plyšimą ir padidinti poliuretano putų atvirų ląstelių greitį. Pagerinkite minkštų, pusiau standžių ir standžių putplasčio gaminių susitraukimą, kurį sukelia uždaros ląstelės.

Dėl didelio įprastų standžiųjų poliuretano putų kryžminio susiejimo tankio, ląstelių sienelės plėvelės stiprumas putojant yra didelis ir paprastai yra uždarų ląstelių struktūra. Tačiau, pridedant ląsteles atidarančios medžiagos, galima pagaminti atvirų porų standžias poliuretano putas triukšmui mažinti. Tokiems tikslams kaip filtravimas.

Ankstyvasis hidrofobinis skystas parafinas, polibutadienas, dimetilpolisiloksanas ir kt. gali būti naudojami kaip putų stabilizatoriai ir ląstelių atidarytuvai. Parafino dispersijos ir polietileno oksidas taip pat gali būti naudojami kaip ląstelių atidarytuvai. Šiuo metu kaip poras atveriančios medžiagos naudojamos specialios cheminės sudėties polioksipropileno-etileno oksido kopolieteris, polioksialkileno-polisiloksano kopolimeras ir kt.

4. Minkštiklis
Minkštiklių naudojimas gaminant lanksčias poliuretano putas, kurių sudėtyje yra daug vandens, gali sumažinti putų standumą, kurį sukelia perteklinės karbamido grupės. Putų minkštinimo modifikatorius turi minkštinamąjį poveikį. Minkštiklių naudojimas gali sumažinti izocianato kiekį, taigi ir putų kietumą. Jis naudojamas lanksčių poliuretano putų gamyboje. Komerciniuose minkštikliuose paprastai yra specialių polieterių, specialių poliolių ir vandens.