Знакомство с сырьем и пенообразователями пенополиуретана.

Основным компонентом пенополиуретана (ППУ) является полиуретан. Сырьем в основном являются полиизоцианаты и полиолы. Путем добавления соответствующих добавок, наиболее важными из которых является ряд пенообразующих добавок, связанных с вспениванием, в продукте реакции образуется большое количество пены, в результате чего получается пенополиуретановый продукт. В этой статье кратко представлены сырье и пенообразователи для производства пенополиуретана.

1. Полиизоцианат
Наиболее часто используемыми полиизоцианатами в производстве пенополиуретанов являются толуилендиизоцианат (ТДИ), полиметиленполифенилизоцианат (ПАПИ), дифенилметандиизоцианат (МДИ) и жидкий МДИ (L-МДИ).

TDI в основном используется в промышленности пенопластов для производства эластичного пенополиуретана. MDI более реактивен, чем TDI, и менее летуч. Некоторые сжиженные модифицированные MDI могут использоваться в качестве заменителей TDI при производстве гибкого пенополиуретана, например, гибкого пенополиуретана высокой плотности и полужесткого пеноматериала или эластичных материалов из микропористого полиуретана. производство.

PAPI также называют сырым MDI и полимерным MDI. Средняя молекулярная масса типичных продуктов PAPI обычно находится в диапазоне от 30 до 400, а массовая доля NCO составляет от 31% до 32%. Средняя функциональность PAPI низкой вязкости обычно составляет от 2,5 до 2,9.

В области пенопластов PAPI и модифицированный PAPI в основном используются для производства различных жестких пенополиуретанов, а небольшое количество используется для производства мягких пенопластов с высокой эластичностью, цельнослойных пенопластов и полужестких пенопластов. PAPI можно смешивать с TDI для получения высокоэластичной пены холодного отверждения. 2. Полиэфир и полиэфирполиол.

1. Полиэфирполиол
Полиэфирполиолы, используемые для производства эластичных пенополиуретанов, обычно представляют собой полиэфиры с длинной цепью и низкой функциональностью. Функциональность полиэфирполиола в составе мягкого пенопласта обычно составляет 2–3, а средняя молекулярная масса находится в пределах 2000–6500. Полиэфирный триол чаще всего используется в мягком пенопласте. Обычно в качестве исходного агента используют глицерин (глицерин), который получают полимеризацией с раскрытием цикла 1,2-пропиленоксида или сополимеризацией с небольшим количеством этиленоксида. Молекулярная масса обычно составляет от 3000 до 7000.

Среди них полиэфир с высокой реакционной способностью в основном используется для изготовления высокоэластичного мягкого пенопласта, а также может использоваться для пенопластовых изделий, таких как полужесткий пенопласт. Небольшое количество полиэфиргликоля можно использовать в качестве вспомогательного материала и смешивать с полиэфиртриолом в рецептурах мягкой пены. Полиэфирполиолы с низкой ненасыщенностью и высокой молекулярной массой можно использовать для получения мягких пен и снижения количества ТДИ.

Обычно в рецептурах жестких пенопластов используются полиэфирполиолы с высокой функциональностью и высоким гидроксильным числом, так что можно обеспечить достаточную сшивку и жесткость. Гидроксильное число жесткого пенополиэфирполиола обычно составляет 350–650 мг КОН/г, а средняя функциональность превышает 3. Обычные составы жесткого пенопласта в основном смешиваются с двумя простыми полиэфирами, а среднее гидроксильное число составляет около 4000 мг КОН/г.

В составах полужестких пенопластов обычно используют часть простых полиэфиров с высокой молекулярной массой, особенно полиэфирполиолы с высокой реакционной способностью, и часть высокофункциональных простых полиэфиров жесткой пены с низкой молекулярной массой.

2. Полиэфирполиол
Обычные алифатические полиэфирполиолы низкой вязкости, такие как полидиэтиленадипатдиол с гидроксильным числом около 56 мг КОН/г или слегка разветвленные полиэфирполиолы, могут быть использованы для изготовления мягкого пенополиуретана на основе сложного полиэфира. Полиэфирполиол обладает высокой реакционной способностью. В настоящее время пенопласт из полиэстера и ПУ используется лишь в небольшом количестве областей, таких как аксессуары для одежды.

Ароматические полиолы, синтезированные из двухосновных кислот (таких как фталевый ангидрид, терефталевая кислота и др.) и низкомолекулярных диолов (диэтиленгликоль и др.) или полиолов. Среди них высокое гидроксильное число можно использовать для производства жесткого пенополиуретана и полиолов. Изоциануратная жесткая пена. Низкое гидроксильное число фталевого ангидрида полиэфирного спирта также можно использовать для изготовления высокоэластичной гибкой пены, цельнокожной пены и полужесткой пены, а также невспененных полиуретановых материалов.

3. Полимерный полиол
Полимерные полиолы (привитые полиэфирполиолы) содержат жесткий стирол, гомополимеры и сополимеры акрилонитрила и привитые полимеры. Эти виниловые полимеры действуют как органические «наполнители», улучшая несущую способность.

Полимерные полиолы можно использовать для производства эластичных пенопластов высокой твердости, высокоэластичных пенопластов, мягких пенопластов, полученных термоформованием, полужестких пенопластов, пенопластов с самооболочкой, продуктов реакционного литья под давлением (RIM) и т. д., что позволяет уменьшить толщину изделия. и уменьшить Плотность пены снижает стоимость, также может увеличить открытые ячейки пенопласта и придать изделию определенные огнестойкие характеристики.

Полиол полимочевины (дисперсия PHD) также представляет собой специальный полиол, модифицированный полимером, который можно использовать для изготовления высокоэластичного мягкого пенопласта, полужесткого пенопласта и мягкого пенопласта. В настоящее время на рынке мало продуктов.

Существуют также некоторые специальные полиолы, используемые в производстве пенополиуретанов, такие как полиолы растительного масла, канифольные полиэфирные полиолы и полимерные полиэфирные полиолы.

3. Вспениватели
В производстве пенополиуретанов незаменимы пенообразователи, в том числе катализаторы, стабилизаторы пены (стабилизаторы пены), пенообразователи и т. д. Существуют также некоторые добавки, которые не являются обязательными и могут использоваться при необходимости, например, барьерные вещества. Выжигающий агент, удлинитель цепи/сшивающий агент, антиоксидант, светостабилизатор, смягчитель пены, разрыхлитель ячеек, наполнитель, цветная паста, антистатик, стабилизатор гидролиза, стабилизатор хранения пенной композиции и т. д.

1. Пенообразователь
Вода является важным пенообразователем при производстве полиуретановых материалов. Это химический пенообразователь. Газообразный диоксид углерода, образующийся в результате реакции с изоцианатом, расширяется, вспенивается и затвердевает вязкоупругий пеноматериал с получением различных пенополиуретанов.

Поскольку диоксид углерода обладает высокой теплопроводностью и сильной проницаемостью, для составов жестких пенополиуретанов, требующих высоких теплоизоляционных свойств, необходимо использовать физические пенообразователи. Поскольку на начальном этапе смешивания материала при производстве жесткой пены в течение десятков секунд выделяется много тепла, необходимо, чтобы пенообразователь поглотил часть тепла, и в то же время газификация пенообразователя заставляет пену расширяться и мыло.

При производстве эластичных пенополиуретанов, чтобы получить эластичные пенопласты низкой плотности без слишком большого количества воды, вызывающей жесткость пены, обычно необходимо контролировать количество воды и добавлять соответствующее количество физического пенообразователя в качестве вспомогательного средства. пенообразователь.

ХФУ-11 (Трихлорфторметан) был реализован в промышленном производстве в конце 1920-х годов. Поскольку CFC-11 обладает характеристиками негорючести, подходящей температуры кипения, легкой газификации, низкой теплопроводности газа, низкой токсичности, хорошей совместимости с полиуретановым сырьем, некоррозийности, низкой цены, простого процесса вспенивания и т. д., он производство пенополиуретана. Очень идеальный пенообразователь в среде.

С 1960-х до начала 1990-х годов ХФУ-11 широко использовался в качестве пенообразователя для пенополиуретанов. Однако в 1970-х годах ученые обнаружили, что выбросы CFC-11 в атмосферу могут медленно разрушать озоновый слой, что привлекло внимание экологов всего мира. Основными типами пенообразователей, используемых в настоящее время в качестве альтернативы ХФУ-11, являются ГХФУ (гидрохлорфторуглерод), ГФУ (гидрофторуглерод), HC (алкан), жидкий CO2 и вода.

2. Стабилизатор пены
При производстве пенополиуретана незаменимым компонентом является стабилизатор пены (или стабилизатор пены). Он может увеличивать взаимную растворимость каждого компонента и играть роль эмульгатора пеноматериалов, стабилизации пены и регулирования ячеек. Стабилизаторы пены представляют собой поверхностно-активные вещества, которые бывают двух типов: несиликоновые соединения и кремнийорганические соединения.

Большинство стабилизаторов пены, используемых в настоящее время, представляют собой полисилоксан-оксиалкиленовые блок-сополимеры, которые представляют собой модифицированные полиэфирами силиконовые поверхностно-активные вещества, иногда в промышленности обычно называемые «силиконовым маслом». Благодаря широкому диапазону структурного состава этого типа ПАВ и хорошему эффекту использования, модифицированные полиэфирами силиконовые ПАВ нашли широкое применение в качестве стабилизаторов пены в пенополиуретановой промышленности.

3. открыватель пор
Способ получения пенополиуретана с открытыми порами:

Используйте подходящий катализатор для достижения необходимого баланса между реакцией геля и реакцией пенообразования. Когда вспененный материал поднимается до самой высокой точки, прочности пленки клеточной стенки оказывается недостаточно, чтобы запечатать пузырьки внутри, и газ вырывается из стенки, образуя открытые ячейки. Пенистая структура;
Используйте подходящее сырье полиэфирполиола для образования пены с открытыми порами;
Когда катализатора и основного сырья недостаточно для решения проблемы, используется небольшое количество разрыхлителя ячеек для диспергирования мочевины, образующейся в результате вспенивания воды, для получения пены с определенным соотношением открытых ячеек.

Открыватель ячеек представляет собой особый тип поверхностно-активного вещества, обычно содержащий гидрофобные и гидрофильные сегменты или группы. Его функция заключается в уменьшении поверхностного натяжения пены, содействии разрыву ячеек и увеличении количества открытых ячеек пенополиуретана. Улучшите усадку мягких, полужестких и жестких изделий из пенопласта, вызванную закрытыми порами.

Из-за высокой плотности сшивки обычного жесткого пенополиуретана прочность пленки клеточных стенок при вспенивании высока и обычно представляет собой структуру с закрытыми порами. Однако путем добавления агента, открывающего ячейки, можно изготовить жесткий пенополиуретан с открытыми порами для снижения шума, например, для фильтрации.

Ранние гидрофобные жидкий парафин, полибутадиен, диметилполисилоксан и т. д. могут использоваться в качестве стабилизаторов пены и разрыхлителей ячеек. Дисперсии парафина и полиэтиленоксид также можно использовать в качестве открывателей ячеек. В настоящее время в качестве агентов, открывающих поры, используются специальные химические составы сополиэфира полиоксипропилен-этиленоксида, сополимера полиоксиалкилена-полисилоксана и т. Д.

4. Смягчитель
Использование мягчителей при производстве эластичных пенополиуретанов с высоким содержанием воды может снизить жесткость пены, вызванную чрезмерным содержанием групп мочевины. Модификатор смягчения пены оказывает смягчающее действие. Использование смягчителей может уменьшить количество изоцианата и, следовательно, твердость пены. Используется при производстве гибкого пенополиуретана. Коммерческие умягчители обычно содержат специальные полиэфиры, специальные полиолы и воду.