硬质聚氨酯泡沫.ppt

硬质聚氨酯泡沫化学原理及生产工艺
主讲人:王永杰
山东铝业职业学院
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一、硬质聚氨酯简介
硬质聚氨酯是由异氰酸酯和多元醇聚合生成的高分子材料
分子间交联,具有不溶性、耐热性、强度高等物理性质
广泛应用于汽车、建筑、家电等领域
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二、硬质聚氨酯泡沫化学原理
硬质聚氨酯泡沫是通过混合液态的化学原材料——多元醇和异氰酸酯而形成的并以一种低沸点的液体作为发泡剂。组合多元醇和异氰酸酯混合后立即会有一个放热化学反应,发泡剂因反应热而开始气化,发泡剂气化后留在泡孔中,这在泡沫的绝热性能中起决定性作用。
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基本反应
异氰酸酯和羟基反应
R-N=C=O + R’-OH → RNHCOOR’(氨基甲酸酯) 凝胶反应
异氰酸酯和水的反应
2 R-N=C=O + H2O → RNHCONHR + CO2 发泡反应
脲基甲酸酯反应
R-N=C=O + R’NHCOOR’’→RNHCOR’NCOOR’’交联反应
缩二脲反应
R-N=C=O + R’NHCONHR’→ RNHCOR’NCONHR’交联反应
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三、硬质聚氨酯的原料组成及作用
异氰酸酯(黑料)
多元醇(白料)
发泡剂
添加剂—有机硅表面活性剂(聚醚-聚硅氧烷)
添加剂—催化剂
添加剂—阻燃剂
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异氰酸酯(黑料)
异氰酸酯俗称黑料,是生成聚氨酯的主要原料之一。目前我们用的是聚合4,4’—二苯基甲烷二异氰酸酯(PMDI)
主要特征:-NCO含量,官能度,化学结构
异氰酸酯通常是低粘度液体, 对温度很敏感,会形成固体(高温自聚)
须保存在干燥的环境下,其可与自身、醇类、多元醇、胺和水发生反应
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多元醇(白料)
多元醇俗称白料,是生成聚氨酯的另一主要原料,硬质聚氨酯所用的多元醇为聚酯多元醇和聚醚多元醇两种
主要特征:羟值、官能度、黏度、结构
多元醇是粘稠的液体,一般自身不发生反应,但有很强的吸水性,必须保存在干燥的环境中。
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聚醚多元醇
聚醚多元醇是由多羟基醇(乙二醇、甘油、蔗糖)或多元胺(如乙二胺)和氧化烯烃(如环氧丙烷)反应制得的。
起始剂
蔗糖—糖和丙二醇硬泡强度高但泡孔粗(8个羟基)
山梨醇—山梨醇和丙二醇泡沫均匀(6个羟基)
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聚酯多元醇
起始剂
有机酸(二元酸酐)和二元醇或多元醇生成
(阻燃、粘度大、耐热、耐低温、耐油)
二乙二醇和邻苯二甲酸酐型的聚酯多元醇,可以通过多元酸(如邻苯二甲酸、对苯二甲酸或脂肪酸)和乙二醇、甘油、以及类似的多元醇反应制得。
高粘度和低的官能度限制了聚酯多元醇在许多场合的应用。
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发泡指数(异氰酸根指数)
指数(Index)体现了异氰酸根基团和羟基的一种关系
指数=异氰酸根的量/羟基的量
Index>100可确保羟基能完全反应掉