Polyuretaanivaahdon (PU-vaahto) pääkomponentti on polyuretaani. Raaka-aineet ovat pääasiassa polyisosyanaatteja ja polyoleja. Lisäämällä sopivia lisäaineita - joista tärkein on sarja vaahtoamiseen liittyviä vaahdotuslisäaineita - - Reaktiotuotteeseen muodostuu suuri määrä vaahtoa, jolloin saadaan polyuretaanivaahtotuote. Tässä artikkelissa esitellään lyhyesti PU-vaahdon valmistuksen raaka-aineet ja vaahdotusapuaineet.

1. Polyisosyanaatti
Yleisimmin käytetyt polyisosyanaatit polyuretaanivaahtojen valmistuksessa ovat tolueenidi-isosyanaatti (TDI), polymetyleenipolyfenyyli-isosyanaatti (PAPI), difenyylimetaanidi-isosyanaatti (MDI) ja nesteytetty MDI (L-MDI).

TDI:tä käytetään pääasiassa vaahtomuoviteollisuudessa joustavan polyuretaanivaahdon valmistukseen. MDI on reaktiivisempi kuin TDI ja vähemmän haihtuva. Joitakin nesteytettyä modifioitua MDI:tä voidaan käyttää TDI:n korvikkeena joustavan polyuretaanivaahdon valmistuksessa, kuten korkeatiheyksisen joustavan polyuretaanivaahdon ja puolijäykän vaahdon tai mikrosoluisen polyuretaanin elastisten materiaalien valmistuksessa. valmistus.

PAPI:ta kutsutaan myös raaka-MDI:ksi ja polymeeriseksi MDI:ksi. Tyypillisten PAPI-tuotteiden keskimääräinen molekyylipaino on eniten välillä 30-400 ja sen NCO-massaosuus on 31-32 %. Matalaviskositeettisen PAPI:n keskimääräinen toiminnallisuus on yleensä 2,5 ja 2,9 välillä.

Vaahtomuovien alalla PAPI:ta ja modifioitua PAPI:ta käytetään pääasiassa erilaisten jäykkien polyuretaanivaahtojen valmistukseen, ja pientä määrää käytetään erittäin kimmoisuuksien pehmeiden vaahtojen, koko ihovaahtojen ja puolijäykkien vaahtojen valmistukseen. PAPI:ta voidaan sekoittaa TDI:n kanssa kylmäkovettuneen, erittäin kimmoisan vaahdon valmistamiseksi. 2. Polyeetteri ja polyesteripolyoli

1. Polyeetteripolyoli
Joustavien polyuretaanivaahtojen valmistukseen käytettävät polyeetteripolyolit ovat yleensä pitkäketjuisia, vähäfunktionaalisia polyeettereitä. Polyeetteripolyolin funktionaalisuus pehmeässä vaahtokoostumuksessa on yleensä 2-3, ja keskimääräinen molekyylipaino on välillä 2000-6500. Polyeetteritrioli on yleisimmin käytetty pehmeässä vaahdossa. Yleensä initiaattorina käytetään glyserolia (glyserolia), joka saadaan 1,2-propyleenioksidin renkaan avauspolymeroinnilla tai kopolymeroimalla pienellä määrällä etyleenioksidia. Molekyylipaino Yleensä välillä 3000-7000.

Niistä korkeareaktiivista polyeetteriä käytetään pääasiassa erittäin kimmoisaan pehmeään vaahtoon, ja sitä voidaan käyttää myös vaahtotuotteissa, kuten puolijäykässä vaahdossa. Pientä määrää polyeetteriglykolia voidaan käyttää apuaineena ja sekoittaa polyeetteritrioliin pehmeissä vaahtokoostumuksissa. Polyeetteripolyoleja, joilla on pieni tyydyttymättömyys ja korkea molekyylipaino, voidaan käyttää pehmeiden vaahtojen valmistamiseen ja TDI:n vähentämiseen.

Yleensä polyeetteripolyoleja, joilla on korkea funktionaalisuus ja korkea hydroksyyliarvo, käytetään jäykissä vaahtokoostumuksissa, jotta voidaan tuottaa riittävää silloittumista ja jäykkyyttä. Jäykän vaahtopolyeetteripolyolin hydroksyyliarvo on yleensä 350-650 mg KOH/g, ja keskimääräinen funktionaalisuus on yli 3. Yleiset kovavaahtokoostumukset sekoitetaan enimmäkseen kahden polyeetterin kanssa, ja keskimääräinen hydroksyyliarvo on noin 4000 mg KOH/g.

Puolijäykissä vaahtoformulaatioissa käytetään yleensä osa suurimolekyylipainoisia polyeettereitä, erityisesti korkeareaktiivisia polyeetteripolyoleja ja osa korkean funktionaalisia, pienimolekyylipainoisia jäykkiä vaahtopolyeettereitä.

2. Polyesteripolyoli
Polyesteripolyuretaanipehmeän vaahdon valmistukseen voidaan käyttää tavallisia alhaisen viskositeetin alifaattisia polyesteripolyoleja, kuten polydieteeniadipaattidiolia, jonka hydroksyyliarvo on noin 56 mg KOH/g, tai hieman haarautuneita polyesteripolyoleja. Polyesteripolyolilla on korkea reaktiivisuus. Tällä hetkellä polyesteri-PU-lohkovaahtoa käytetään vain harvoilla alueilla, kuten vaatetustarvikkeissa.

Aromaattiset polyolit, jotka on syntetisoitu kaksiemäksisistä hapoista (kuten ftaalihappoanhydridi, tereftaalihappo jne.) ja pienimolekyylisistä dioleista (dietyleeniglykoli jne.) tai polyoleista. Niistä korkeaa hydroksyyliarvoa voidaan käyttää polyuretaanijäykän vaahdon ja polyolien valmistukseen. Isosyanuraatti jäykkä vaahto. Ftaalihapon anhydridipolyesterialkoholin alempaa hydroksyyliarvoa voidaan käyttää myös erittäin kimmoisassa joustavassa vaahdossa, koko ihon vaahdossa ja puolijäykässä vaahdossa sekä vaahtoamattomissa polyuretaanimateriaaleissa.

3. Polymeeripolyoli
Polymeeripolyolit (oksastetut polyeetteripolyolit) sisältävät jäykkää styreeniä, akryylinitriilihomopolymeerejä sekä kopolymeerejä ja oksaspolymeerejä. Nämä vinyylipolymeerit toimivat kuin orgaaniset "täyteaineet" parantaen kantavuutta.

Polymeeripolyoleja voidaan käyttää erittäin kovien joustavien vaahtojen, erittäin kimmoisten vaahtojen, lämpömuovattujen pehmeiden vaahtojen, puolijäykkien vaahtojen, itsekuorittujen vaahtojen, reaktioruiskuvalutuotteiden (RIM) jne. valmistukseen, mikä voi vähentää tuotteen paksuutta. ja vähentää Vaahdon tiheys vähentää kustannuksia, voi myös lisätä vaahtomuovin avointa solua ja antaa tuotteelle tietyn palonestokyvyn.

Polyureapolyoli (PHD-dispersio) on myös erikoispolymeerimodifioitu polyoli, jota voidaan käyttää erittäin kimmoisan pehmeän vaahdon, puolijäykän vaahdon ja pehmeän vaahdon valmistukseen. Tällä hetkellä markkinoilla on vähän tuotteita.

Polyuretaanivaahtojen valmistuksessa käytetään myös joitain erikoispolyoleja, kuten kasviöljypolyoleja, hartsipolyesteripolyoleja ja polymeeripolyesteripolyoleja.

3. Vaahtoamisen apuaineet
Vaahdotusapuaineet ovat välttämättömiä polyuretaanivaahtojen valmistuksessa, mukaan lukien katalyytit, vaahdon stabilointiaineet (vaahdon stabilointiaineet), vaahdotusaineet jne. On myös joitain lisäaineita, jotka ovat valinnaisia ​​ja joita voidaan käyttää tarvittaessa, kuten sulkuaineet. Polttoaine, ketjunjatkaja/silloitusaine, antioksidantti, valostabilisaattori, vaahdonpehmennysaine, solunavaaja, täyteaine, väritahna, antistaattinen aine, hydrolyysin stabilointiaine, vaahtokoostumuksen säilytysstabilisaattori jne.

1. Vaahdotusaine
Vesi on tärkeä vaahdotusaine polyuretaanimateriaalien valmistuksessa. Se on kemiallinen vaahdotusaine. Reaktiossa isosyanaatin kanssa syntyvä hiilidioksidikaasu laajenee, vaahtoaa ja jähmetyttää viskoelastisen vaahtomateriaalin, jolloin saadaan erilaisia ​​polyuretaanivaahtoja.

Koska hiilidioksidilla on korkea lämmönjohtavuus ja vahva läpäisevyys, fysikaalisia vaahdotusaineita on käytettävä jäykissä polyuretaanivaahtokoostumuksissa, jotka vaativat korkeita lämmöneristysominaisuuksia. Koska jäykän vaahdon valmistuksessa materiaalin sekoittamisen alkuvaiheessa syntyy paljon lämpöä kymmenissä sekunnissa, se tarvitsee vaahdotusaineen imemään osan lämmöstä, ja samalla vaahdotusaineen kaasutus saa vaahdon laajenemaan ja vaahto.

Joustavien polyuretaanivaahtojen valmistuksessa, jotta saataisiin matalatiheyksisiä joustavia vaahtoja ilman liikaa vettä, joka saa vaahdon jäykiksi, on yleensä tarpeen säätää veden määrää ja lisätä sopiva määrä fysikaalista vaahdotusainetta apuaineena. vaahdotusaine.

CFC-11 (trikloorifluorimetaani) aloitti teollisen tuotannon 1920-luvun lopulla. Koska CFC-11:llä on palamattomuus, sopiva kiehumispiste, helppo kaasutus, alhainen kaasun lämmönjohtavuus, alhainen myrkyllisyys, hyvä yhteensopivuus polyuretaaniraaka-aineiden kanssa, ei-syövyttävä, alhainen hinta, yksinkertainen vaahdotusprosessi jne., se on polyuretaanivaahdon valmistus Erittäin ihanteellinen vaahdotusaine väliaineessa.

1960-luvulta 1990-luvun alkuun CFC-11:tä käytettiin laajasti polyuretaanivaahtojen vaahdotusaineena. Kuitenkin 1970-luvulla tutkijat havaitsivat, että ilmakehään vapautuva CFC-11 voi hitaasti tuhota otsonikerroksen, mikä herätti ympäristönsuojelijoiden huomion maailmanlaajuisesti. Tärkeimmät tällä hetkellä CFC-11:n vaihtoehtoina käytettävät vaahdotusaineet ovat HCFC (kloorifluorihiilivety), HFC (fluorihiilivety), HC (alkaani), nestemäinen CO2 ja vesi.

2. Vaahdon stabilointiaine
Polyuretaanivaahtoa valmistettaessa vaahdon stabilointiaine (tai vaahdon stabilointiaine) on välttämätön komponentti. Se voi lisätä kunkin komponentin keskinäistä liukoisuutta ja toimia vaahtomateriaalien emulgoijana, vaahdon stabiloinnissa ja solujen säätämisessä. Vaahdostabilointiaineet ovat pinta-aktiivisia aineita, ja on olemassa kahdenlaisia ​​ei-piiyhdisteitä ja organopiiyhdisteitä.

Suurin osa tällä hetkellä käytössä olevista vaahdostabilisaattoreista on polysiloksaanioksialkyleenilohkokopolymeerejä, jotka ovat polyeetterimodifioituja silikonipinta-aktiivisia aineita, joita kutsutaan joskus yleisesti "silikoniöljyksi" teollisuudessa. Tämäntyyppisten pinta-aktiivisten aineiden laajan rakenteellisen koostumuksen ja hyvän käyttövaikutuksen vuoksi polyeetterimodifioituja silikoni-pinta-aktiivisia aineita on käytetty laajalti vaahdon stabilointiaineina polyuretaanivaahtoteollisuudessa.

3. Huokosten avaaja
Menetelmä avosoluisen polyuretaanivaahdon saamiseksi:

Käytä sopivaa katalyyttiä, jotta saavutetaan vaadittu tasapaino geelireaktion ja vaahtoutumisreaktion välillä. Kun vaahtomateriaali nousee korkeimmalle, soluseinän kalvon lujuus ei riitä sulkemaan kuplia sisällä, ja kaasu murtuu seinästä muodostaen avoimia soluja. Vaahtorakenne;

Käytä sopivia polyeetteripolyoliraaka-aineita avosoluvaahdon muodostamiseen;

Kun katalyytti ja pääraaka-aineet eivät riitä ratkaisemaan ongelmaa, käytetään pientä määrää kennonavaajaa dispergoimaan veden vaahdotuksessa muodostunut urea, jolloin saadaan vaahto, jolla on tietty avoin solusuhde.

Solonavaaja on erityinen pinta-aktiivinen aine, joka sisältää yleensä hydrofobisia ja hydrofiilisiä segmenttejä tai ryhmiä. Sen tehtävänä on vähentää vaahdon pintajännitystä, edistää solujen repeytymistä ja lisätä polyuretaanivaahdon avosolujen määrää. Paranna umpisolujen aiheuttamaa pehmeiden, puolijäykkien ja jäykkien vaahtomuovituotteiden kutistumista.

Tavallisella jäykällä polyuretaanivaahdolla on korkea silloitustiheys ja suuri soluseinäkalvon lujuus vaahdotuksessa. Se on yleensä umpisoluinen solurakenne. Kuitenkin lisäämällä solua avaavaa ainetta voidaan valmistaa avosoluista jäykkää polyuretaanivaahtoa melun vähentämiseksi, Käyttötarkoitukset, kuten suodatus.

Varhaista hydrofobista nestemäistä parafiinia, polybutadieeniä, dimetyylipolysiloksaania jne. voidaan käyttää vaahdon stabilointiaineina ja solujen avaajina. Parafiinidispersioita ja polyeteenioksidia voidaan käyttää myös solunavaajina. Tällä hetkellä huokosia avaavina aineina käytetään erityistä kemiallista koostumusta polyoksipropeeni-etyleenioksidikopolyeetteriä, polyoksialkyleeni-polysiloksaanikopolymeeriä jne.

4. Huuhteluaine
Pehmentimien käyttö joustavien polyuretaanivaahtojen valmistuksessa, joissa on korkea vesipitoisuus, voi estää vaahdon liiallisten urearyhmien aiheuttaman jäykkyyden. Vaahtoa pehmentävällä modifioijalla on pehmentävä vaikutus. Pehmentimen käyttö voi vähentää isosyanaatin määrää ja siten vähentää vaahdon kovuutta. Sitä käytetään joustavan polyuretaanivaahdon valmistuksessa. Kaupalliset pehmennysaineet sisältävät yleensä erityisiä polyeettereitä, erityisiä polyoleja ja vettä.

Ningbo Zhongyuan Pigment Co., Ltd. on korkealaatuisten tuotteiden kehittämiseen ja tuotantoon erikoistunut yritysPU väriaineet, muotissa olevat pinnoitteet, huokosia avaavat aineet ja silikageelijauhe.