1. Einleitung
Zu den Produkten der Polyurethan-Weichschaumserie gehören hauptsächlich Blockschaum, Endlosschaum, Schwammschaum, hochelastischer Schaum (HR), selbsttragender Schaum, langsam elastischer Schaum, mikrozellulärer Schaum und halbfester energieabsorbierender Schaum.Dieser Schaumtyp macht immer noch etwa 50 % des gesamten Polyurethanprodukts aus.Es handelt sich um eine große Vielfalt mit einer wachsenden Anwendungsbreite, die in verschiedenen Bereichen der Volkswirtschaft eingesetzt wird: Haushaltsgeräte, Automobile, Heimwerkerbedarf, Möbel, Züge, Schiffe, Luft- und Raumfahrt und viele andere Bereiche.Seit dem Aufkommen von PU-Weichschaum in den 1950er Jahren, insbesondere mit Beginn des 21. Jahrhunderts, gab es einen Sprung in Technologie, Vielfalt und Produktleistung.Highlights sind: Umweltfreundlicher PU-Weichschaum, nämlich grünes Polyurethan-Produkt;PU-Weichschaum mit niedrigem VOC-Wert;PU-Weichschaum mit geringer Zerstäubung;Vollwasser-PU-Weichschaum;vollständiger Weichschaum der MDI-Serie;flammhemmend, raucharm, vollständiger MDI-Serienschaum;neue Arten von Additiven wie reaktive hochmolekulare Katalysatoren, Stabilisatoren, Flammschutzmittel und Antioxidantien;Polyole mit geringer Ungesättigtheit und niedrigem Monoalkoholgehalt;PU-Weichschaum mit extrem niedriger Dichte und hervorragenden physikalischen Eigenschaften;niedrige Resonanzfrequenz, geringe Übertragung PU-Weichschaum;Polycarbonatdiol, Polycaprolactonpolyol, Polybutadiendiol, Polytetrahydrofuran und andere spezielle Polyole;Flüssig-CO2-Schaumtechnologie, Unterdruck-Schaumtechnologie usw. .Kurz gesagt: Das Aufkommen neuer Sorten und neuer Technologien hat die Weiterentwicklung des PU-Weichschaums vorangetrieben.
2 Schäumprinzip
Um den idealen, den Anforderungen entsprechenden PU-Weichschaum zu synthetisieren, ist es notwendig, das chemische Reaktionsprinzip des Schaumsystems zu verstehen, um die geeigneten Haupt- und Hilfsrohstoffe sowie Herstellungsverfahren auszuwählen.Die Entwicklung der Polyurethanindustrie befindet sich bis heute nicht mehr im Nachahmungsstadium, sondern kann entsprechend den Leistungsanforderungen des Endprodukts durch die Struktur der Rohstoffe und Synthesetechniken erreicht werden.Polyurethanschaum nimmt während des Syntheseprozesses an chemischen Veränderungen teil, und die Faktoren, die die strukturellen Eigenschaften des Schaums beeinflussen, sind komplex und umfassen nicht nur die chemische Reaktion zwischen Isocyanat, Polyetheralkohol (Ester) und Wasser, sondern auch die Kolloidchemie des Schäumens .Zu den chemischen Reaktionen zählen Kettenverlängerung, Schäumung und Vernetzung.Es beeinflusst auch die Struktur, Funktionalität und das Molekulargewicht der an der Reaktion beteiligten Substanzen.Die allgemeine Reaktion der Synthese von Polyurethanschaum kann durch die folgende Formel ausgedrückt werden:
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Die tatsächliche Situation ist jedoch komplizierter und die wichtigen Antworten lassen sich wie folgt zusammenfassen:
01 Kettenverlängerung
Bei mehrfunktionellen Isocyanaten und Polyether(ester)alkoholen, insbesondere difunktionellen Verbindungen, erfolgt die Kettenverlängerung wie folgt:
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Im Schaumsystem ist die Menge an Isocyanat im Allgemeinen größer als die der aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung, das heißt, der Reaktionsindex ist größer als 1, normalerweise 1,05, also das Ende des kettenverlängerten Endprodukts im Schaumprozess sollte eine Isocyanatgruppe sein.
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Die Kettenverlängerungsreaktion ist die Hauptreaktion von PU-Schaum und der Schlüssel zu physikalischen Eigenschaften: mechanische Festigkeit, Wachstumsrate, Elastizität usw.
02 Schaumreaktion
Das Schäumen ist bei der Herstellung von Weichschäumen sehr wichtig, insbesondere bei der Synthese von Produkten mit geringer Dichte.Es gibt zwei allgemeine Schaumeffekte: die Verwendung von Reaktionswärme zum Verdampfen niedrigsiedender Kohlenwasserstoffverbindungen wie HCFC-141b, HFC-134a, HFC-365mfc, Cyclopentan usw., um Schaumzwecke zu erreichen, und der andere ist die Verwendung Wasser und Isocyanat.Die chemische Reaktion erzeugt eine große Menge CO2-Gasschaum:
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In Abwesenheit eines Katalysators ist die Reaktionsgeschwindigkeit von Wasser mit Isocyanaten langsam.Die Reaktionsgeschwindigkeit von Aminen und Isocyanaten ist recht hoch.Aus diesem Grund entstehen bei der Verwendung von Wasser als Schaummittel zahlreiche starre Segmente und Harnstoffverbindungen mit hoher Polarität, die sich auf die Haptik, Elastizität und Hitzebeständigkeit von Schaumprodukten auswirken.Um einen Schaum mit hervorragenden physikalischen Eigenschaften und geringer Dichte herzustellen, ist es notwendig, das Molekulargewicht des Polyether(ester)alkohols und die Weichheit der Hauptkette zu erhöhen.
03 Gel-Wirkung
Die Gelreaktion wird auch als Vernetzungs- und Härtungsreaktion bezeichnet.Beim Schäumprozess ist die Gelbildung sehr wichtig.Eine zu frühe oder zu späte Gelierung führt dazu, dass die Qualität der Schaumprodukte abnimmt oder sie zu Abfallprodukten werden.Der idealste Zustand ist, dass Kettenverlängerung, Schaumreaktion und Gelreaktion ein Gleichgewicht erreichen, andernfalls ist die Schaumdichte zu hoch oder der Schaum kollabiert.
Beim Schäumen gibt es drei Geliervorgänge:
1) Gele aus multifunktionalen Verbindungen
Im Allgemeinen können Verbindungen mit mehr als drei Funktionalitäten unter Bildung von Verbindungen der Körperstruktur reagieren.Für die Herstellung von Polyurethan-Weichschäumen verwenden wir Polyetherpolyole mit mehr als drei Funktionalitäten.Neuerdings werden bei der Entwicklung aller MDI-Systeme auch Polyisocyanate mit fn ≥ 2,5 eingesetzt, um die Belastbarkeit von Schaumstoffen geringer Dichte zu verbessern.Diese sind die Grundlage für die Ausbildung dreiphasig vernetzter Strukturen:
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Es ist erwähnenswert, dass das Molekulargewicht zwischen den Vernetzungspunkten direkt die Vernetzungsdichte des Schaums widerspiegelt.Das heißt, die Vernetzungsdichte ist groß, die Härte des Produkts hoch und die mechanische Festigkeit gut, aber die Weichheit des Schaums ist schlecht und die Elastizität und Dehnung sind gering.Das Molekulargewicht (Mc) zwischen den Vernetzungspunkten des Weichschaums beträgt 2000–2500 und des Halbhartschaums liegt zwischen 700–2500.
2) Bildung von Harnstoff
Bei der Verwendung von Wasser als Schaumbildner entstehen entsprechende Harnstoffbindungsverbindungen.Je mehr Wasser, desto mehr Harnstoffbindungen.Sie reagieren bei hoher Temperatur weiter mit überschüssigem Isocyanat und bilden Biuretbindungsverbindungen mit einer dreiphasigen Struktur:
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3) Bildung von Allophanat Eine andere Art der Vernetzungsreaktion besteht darin, dass der Wasserstoff an der Urethanhauptkette bei hoher Temperatur weiter mit überschüssigem Isocyanat reagiert, um eine Allophanatbindung mit einer dreiphasigen Struktur zu bilden:
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Die Bildung von Biuretverbindungen und Allophanatverbindungen ist für Schaumsysteme nicht ideal, da diese beiden Verbindungen eine schlechte thermische Stabilität aufweisen und sich bei hohen Temperaturen zersetzen.Daher ist es für Menschen sehr wichtig, die Temperatur und den Isocyanatindex in der Produktion zu kontrollieren.
3 Chemische Berechnungen
Polyurethan-Kunststoff ist ein Polymer-Kunststoff, der in einem Schritt Polymerprodukte aus Rohstoffen synthetisieren kann, d. h. die physikalischen Eigenschaften der Produkte können durch Änderung der Spezifikationen und Zusammensetzungsverhältnisse der Rohstoffe direkt künstlich angepasst werden.Daher ist es für die Verbesserung der Qualität von Polyurethanprodukten sehr wichtig, das Prinzip der Polymersynthese richtig anzuwenden und eine einfache Berechnungsformel zu erstellen
01 Äquivalenter Wert
Der sogenannte Äquivalentwert (E) bezieht sich auf das Molekulargewicht (Mn), das der Einheitsfunktionalität (f) in einem Verbindungsmolekül entspricht;
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Beispielsweise beträgt das Zahlenmittel des Molekulargewichts von Polyethertriol 3000, dann ist sein Äquivalentwert:
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Das häufig verwendete Vernetzungsmittel MOCA, nämlich 4,4′-Methylen-bis(2-chloramin), hat eine relative Molekülmasse von 267. Obwohl das Molekül 4 aktive Wasserstoffatome enthält, nehmen an der Isocyanatreaktion nur 2 Wasserstoffatome teil.Atom, daher ist seine Funktionalität f=2
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In der Produktspezifikation von Polyether- oder Polyesterpolyolen stellt jedes Unternehmen nur Daten zur Hydroxylzahl (OH) bereit, daher ist es praktischer, den entsprechenden Wert direkt mit der Hydroxylzahl zu berechnen:
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Es sei daran erinnert, dass die eigentliche Messung der Produktfunktionalität sehr zeitaufwändig ist und viele Nebenreaktionen auftreten.Häufig beträgt die tatsächliche Funktionalität von Triolpolyether(ester) nicht 3, sondern liegt zwischen 2,7 und 2,8.Daher wird empfohlen, die Formel (2) zu verwenden, d. h. die Hydroxylzahl wird ebenfalls berechnet!
02 Bedarf an Isocyanat
Alle aktiven Wasserstoffverbindungen können mit Isocyanat reagieren.Gemäß dem Prinzip der äquivalenten Reaktion ist es bei der PU-Synthese üblich, die Menge an Isocyanat, die von jeder Komponente in der Formel verbraucht wird, genau zu berechnen:
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In der Formel: Ws – Menge an Isocyanat
Wp – Polyether- oder Polyesterdosierung
Ep – Polyether oder Polyesteräquivalent
Es – Isocyanatäquivalent
Das Molverhältnis von I2-NCO/-OH, also der Reaktionsindex
ρS – Reinheit des Isocyanats
Wie wir alle wissen, hängt bei der Synthese eines Präpolymers oder Halbpräpolymers mit einem bestimmten NCO-Wert die erforderliche Menge an Isocyanat von der tatsächlichen Menge an Polyether und dem NCO-Gehalt ab, der für das endgültige Präpolymer erforderlich ist.Nach der Zusammenfassung:
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In der Formel: D – der Massenanteil der NCO-Gruppen im Präpolymer
42—— Äquivalenter Wert von NCO
In heutigen reinen MDI-Systemschäumen wird im Allgemeinen mit Polyether modifiziertes MDI mit hohem Molekulargewicht zur Synthese von Halbpräpolymeren verwendet. Sein NCO-Gehalt liegt zwischen 25 und 29 %, sodass Formel (4) sehr nützlich ist.
Es wird auch eine Formel zur Berechnung des Molekulargewichts zwischen Vernetzungspunkten in Bezug auf die Vernetzungsdichte empfohlen, die bei der Formulierung von Formulierungen sehr nützlich ist.Ob es sich um ein Elastomer oder einen hochelastischen Schaum handelt, seine Elastizität hängt direkt von der Menge des Vernetzungsmittels ab:
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In der Formel: Mnc – zahlenmittleres Molekulargewicht zwischen Vernetzungspunkten
Beispiel: Äquivalenter Wert des Vernetzungsmittels
Wg – Menge des Vernetzungsmittels
WV – die Menge an Präpolymer
D——NCO-Gehalt
4 Rohstoffe
Polyurethan-Rohstoffe werden in drei Kategorien unterteilt: Polyolverbindungen, Polyisocyanatverbindungen und Additive.Dabei sind Polyole und Polyisocyanate die Hauptrohstoffe von Polyurethan, Hilfsstoffe sind Verbindungen, die die besonderen Eigenschaften von Polyurethanprodukten ergänzen.
Alle Verbindungen mit Hydroxylgruppen in der Struktur organischer Verbindungen gehören zu organischen Polyolverbindungen.Unter diesen sind die beiden am häufigsten verwendeten Polyurethanschäume Polyetherpolyole und Polyesterpolyole.
Polyolverbindung
Polyetherpolyol
Es handelt sich um eine oligomere Verbindung mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1000 bis 7000, die auf den Rohstoffen der petrochemischen Industrie basiert: Propylenoxid und Ethylenoxid. Als Initiatoren werden zwei- und dreifunktionelle wasserstoffhaltige Verbindungen verwendet und katalysiert durch KOH polymerisiert..
Im Allgemeinen liegt das Molekulargewicht von gewöhnlichem Weichschaum-Polyetherpolyol im Bereich von 1500 bis 3000 und die Hydroxylzahl liegt zwischen 56 und 110 mg KOH/g.Das Molekulargewicht von hochelastischem Polyetherpolyol liegt zwischen 4500 und 8000 und die Hydroxylzahl liegt zwischen 21 und 36 mgKOH/g.
Es ist erwähnenswert, dass mehrere in den letzten Jahren neu entwickelte große Sorten von Polyetherpolyolen sehr nützlich sind, um die physikalischen Eigenschaften von Polyurethan-Weichschaum zu verbessern und die Dichte zu verringern.
l Polymergepfropftes Polyetherpolyol (POP), das die Tragfähigkeit von PU-Weichschaum verbessern, die Dichte verringern, den Öffnungsgrad erhöhen und ein Schrumpfen verhindern kann.Auch die Dosierung steigt von Tag zu Tag.
l Polyharnstoff-Polyether-Polyol (PHD): Die Polyether-Funktion ähnelt Polymer-Polyether-Polyol, das die Härte und Tragfähigkeit verbessern und das Öffnen von Schaumprodukten fördern kann.Die Flammwidrigkeit wird erhöht, der Schaum der MDI-Serie ist selbstverlöschend und in Europa weit verbreitet.l Polymerpolyetherpolyol in Verbrennungsqualität: Es handelt sich um ein stickstoffhaltiges, mit aromatischem Kohlenwasserstoffpolymer gepfropftes Polyetherpolyol, das nicht nur die Tragfähigkeit, Offenzelligkeit, Härte und andere Eigenschaften von Schaumstoffprodukten verbessern, sondern auch PU-Sitzkissen synthetisieren kann davon.Es verfügt über eine hohe Flammhemmung: Der Sauerstoffindex beträgt bis zu 28 % oder mehr, die geringe Rauchemission ≤60 % und die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit ist gering.Es ist ein ausgezeichnetes Material für Autos, Züge und Möbel zur Herstellung von Sitzkissen.
l Polyetherpolyol mit geringer Ungesättigtheit: Da es einen Doppelcyanid-Metallkomplex (DMC) als Katalysator verwendet, beträgt der Gehalt an ungesättigten Doppelbindungen im synthetisierten Polyether weniger als 0,010 mol/mg, d. h. es enthält Monool. Die niedrige Verbindung, Das heißt, die hohe Reinheit führt zu besseren Elastizitäts- und Druckverformungseigenschaften des darauf synthetisierten HR-Schaums sowie zu einer guten Reißfestigkeit und einem guten Eindruckfaktor.Der kürzlich entwickelte Schaumstoff für Autositzkissen mit niedriger Resonanzfrequenz und niedriger Übertragungsrate von 6 Hz ist sehr gut.
l Hydriertes Polybutadienglykol, dieses Polyol wird seit vielen Jahren in PU-Schaumprodukten im Ausland verwendet, um die physikalischen Eigenschaften des Schaums, insbesondere die Witterungsbeständigkeit, Feuchtigkeits- und Hitzebeständigkeit, Druckverformungsrest und andere Probleme erheblich zu verbessern, so dass das Autositzkissen usw. werden in tropischen Regionen Afrikas verwendet.
l Polyetherpolyole mit hohem Ethylenoxidgehalt, im Allgemeinen hochaktive Polyetherpolyole, fügen während der Synthese am Ende 15 bis 20 % EO hinzu, um die Reaktivität von Polyethern zu verbessern.Die oben genannten Polyether haben einen EO-Gehalt von bis zu 80 %, der PO-Gehalt hingegen liegt unter 40 %.Es ist der Schlüssel zur Entwicklung aller PU-Weichschäume der MDI-Serie, dem die Menschen in der Branche Aufmerksamkeit schenken sollten.
l Polyetherpolyole mit katalytischer Aktivität: Sie führen hauptsächlich tertiäre Amingruppen mit katalytischen Eigenschaften oder Metallionen in die Polyetherstruktur ein.Der Zweck besteht darin, die Katalysatormenge im Schäumsystem zu reduzieren, den VOC-Wert zu senken und die Zerstäubung von Schaumprodukten zu verringern.
l Aminoterminiertes Polyetherpolyol: Dieser Polyether verfügt über die größte katalytische Aktivität, kurze Reaktionszeit, schnelles Entformen und eine deutlich verbesserte Produktfestigkeit (insbesondere Frühfestigkeit), Formtrennung, Temperaturbeständigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit., die Bautemperatur wird gesenkt, der Anwendungsbereich erweitert und es handelt sich um eine vielversprechende neue Sorte.
Polyesterpolyol
Frühe Polyesterpolyole beziehen sich alle auf Polyesterpolyole auf Adipinsäurebasis, und der größte Markt ist mikrozellulärer Schaum, der in Schuhsohlen verwendet wird.In den letzten Jahren sind nach und nach neue Sorten aufgetaucht, die die Anwendung von Polyesterpolyolen in PUF erweitern.
l Mit aromatischer Dicarbonsäure modifiziertes Polyesterpolyol auf Adipinsäurebasis: Hauptsächlich Synthese von Polyesterpolyol durch teilweisen Ersatz von Adipinsäure durch Phthalsäure oder Terephthalsäure, was die Frühfestigkeit des Produkts verbessern und die Feuchtigkeitsbeständigkeit und Härte verbessern und gleichzeitig die Kosten senken kann.
l Polycarbonatpolyol: Dieser Produkttyp kann die Hydrolysebeständigkeit, Witterungsbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit und Härte von Schaumstoffprodukten erheblich verbessern und ist eine vielversprechende Sorte.
l Poly-ε-Caprolacton-Polyol: Der daraus synthetisierte PU-Schaum weist eine hervorragende Temperaturbeständigkeit, Hydrolysebeständigkeit und Abriebfestigkeit auf, weshalb einige Hochleistungsprodukte daraus hergestellt werden müssen.
l Aromatisches Polyesterpolyol: Es wurde in einem frühen Stadium durch umfassende Nutzung von Polyesterabfällen entwickelt und wird hauptsächlich in PU-Hartschaum verwendet.Jetzt wird es auf PU-Weichschaum ausgeweitet, der ebenfalls Aufmerksamkeit verdient.
Andere Jede Verbindung mit aktivem Wasserstoff kann auf PUF angewendet werden.Aufgrund von Marktveränderungen und Umweltschutzanforderungen ist es zwingend erforderlich, ländliche Produkte vollständig zu nutzen und biologisch abbaubaren PU-Weichschaum zu synthetisieren.
l Polyole auf Rizinusölbasis: Diese Produkte wurden früher in PUF verwendet und die meisten von ihnen werden aus unmodifiziertem reinem Rizinusöl zur Herstellung halbfester Schaumstoffe hergestellt.Ich schlage vor, die Umesterungstechnologie zu verwenden und verschiedene Alkohole mit hohem Molekulargewicht in Rizinusöl einzuführen, um verschiedene Spezifikationen zu synthetisieren.
Derivate können zu verschiedenen weichen und harten PUF verarbeitet werden.
l Polyole der Pflanzenölserie: Solche Produkte wurden kürzlich von den Ölpreisen beeinflusst und haben sich rasant weiterentwickelt.Derzeit handelt es sich bei den meisten industrialisierten Produkten um Sojaöl- und Palmöl-Serienprodukte, aber auch Baumwollsamenöl oder tierisches Öl können zur Entwicklung von Serienprodukten verwendet werden, die umfassend genutzt werden können, Kosten senken sowie biologisch abbaubar und umweltfreundlich sind .
Polyisocyanat
Zwei Arten von Isocyanaten, TDI und MDI, werden üblicherweise bei der Herstellung von flexiblem Polyurethanschaum verwendet, und die daraus abgeleiteten TDI/MDI-Hybride werden auch häufig in HR-Serien verwendet.Aufgrund von Umweltschutzauflagen stellt die Automobilindustrie sehr niedrige Anforderungen an den VOC-Wert von Schaumstoffprodukten.Daher werden reines MDI, Roh-MDI und MDI-modifizierte Produkte häufig in PU-Weichschaum als Haupt-PU-Weichprodukte verwendet.
Polyolverbindung
Verflüssigtes MDI
Reines 4,4′-MDI ist bei Raumtemperatur fest.Unter dem sogenannten verflüssigten MDI versteht man MDI, das auf verschiedene Weise modifiziert wurde und bei Raumtemperatur flüssig ist.Die Funktionalität von verflüssigtem MDI kann genutzt werden, um zu verstehen, zu welchem gruppenmodifizierten MDI es gehört.
l Urethan-modifiziertes MDI mit einer Funktionalität von 2,0;
l Carbodiimidmodifiziertes MDI mit einer Funktionalität von 2,0;
l Mit Diazetacyclobutanon-Imin modifiziertes MDI, die Funktionalität beträgt 2,2;
l Mit Urethan und Diazetidinimin modifiziertes MDI mit einer Funktionalität von 2,1.
Die überwiegende Mehrheit dieser Produkte wird in Formprodukten wie HR, RIM, selbsthäutenden Schäumen und Mikroschäumen wie Schuhsohlen verwendet.
MDI-50
Es ist eine Mischung aus 4,4′-MDI und 2,4′-MDI.Da der Schmelzpunkt von 2,4′-MDI niedriger als Raumtemperatur liegt (ca. 15 °C), ist MDI-50 eine bei Raumtemperatur gelagerte Flüssigkeit und einfach zu verwenden.Achten Sie auf den sterischen Hinderungseffekt von 2,4′-MDI, das weniger reaktiv ist als der 4,4′-Körper und durch einen Katalysator eingestellt werden kann.
Grobes MDI oder PAPI
Seine Funktionalität liegt zwischen 2,5 und 2,8 und wird im Allgemeinen in Hartschaumstoffen eingesetzt.In den letzten Jahren wurde es aus preislichen Gründen auch im Weichschaummarkt eingesetzt, allerdings ist zu beachten, dass es aufgrund der hohen Funktionalität erforderlich ist, den Vernetzungsgrad bei der Rezepturgestaltung zu reduzieren.Fugenmittel oder Erhöhung des inneren Weichmachers.
Hilfs
Katalysator
Der Katalysator hat eine große Wirkung auf den Polyurethanschaum und ermöglicht eine schnelle Herstellung bei Raumtemperatur.Es gibt zwei Hauptkategorien von Katalysatoren: tertiäre Amine und Metallkatalysatoren wie Triethylendiamin, Pentamethyldiethylentriamin, Methylimidazol, A-1 usw. gehören alle zu tertiären Aminkatalysatoren, während Zinnoctoat, Diethylendiamin usw. Dibutylzinnlaurat und Kaliumacetat sind , Kaliumoctoat, organisches Wismut usw. sind Metallkatalysatoren.Gegenwärtig wurden verschiedene Katalysatoren vom verzögerten Typ, vom Trimerisierungstyp, vom komplexen Typ und vom Typ mit niedrigem VOC-Wert entwickelt, die ebenfalls auf den oben genannten Katalysatortypen basieren.
Beispielsweise ist bei der Dabco-Reihe von Gasprodukten der Grundrohstoff Triethylendiamin:
l Dabco33LV enthält 33 % Triethylendiamin/67 % Dipropylenglykol
l Dabco R8020 Triethylendiamin enthält 20 %/DMEA80 %
l Dabco S25 Triethylendiamin enthält 25 %/Butandiol 75 %
l Dabco8154 Triethylendiamin/Säure-verzögerter Katalysator
l Dabco EG Triethylendiamin enthält 33 %/ Ethylenglykol 67 %
l Trimerisierung der Dabco TMR-Serie
l Dabco 8264 Compound Bubbles, Balanced Catalysts
l Geruchsarmer Dabco XDM-Katalysator
Unter der Bedingung mehrerer Katalysatoren müssen wir zunächst die Eigenschaften verschiedener Katalysatoren und ihre Arbeitsprinzipien verstehen, um das Gleichgewicht des Polyurethansystems zu erreichen, d. h. das Gleichgewicht zwischen der Schaumgeschwindigkeit und der Gelierungsgeschwindigkeit;das Gleichgewicht zwischen der Geliergeschwindigkeit und der Schaumgeschwindigkeit sowie das Gleichgewicht zwischen Schaumgeschwindigkeit und Materialfließfähigkeit usw.
Metallkatalysatoren sind alle Gelkatalysatoren.Herkömmliche Katalysatoren vom Zinntyp weisen einen starken Geleffekt auf, haben jedoch den Nachteil, dass sie nicht hydrolysebeständig sind und eine schlechte thermische Alterungsbeständigkeit aufweisen.Das jüngste Aufkommen organischer Bismutkatalysatoren sollte Aufmerksamkeit erregen.Es hat nicht nur die Funktion eines Zinnkatalysators, sondern weist auch eine gute Hydrolysebeständigkeit und Wärmealterungsbeständigkeit auf, was sich sehr gut zum Compoundieren von Materialien eignet.
Schaumstabilisator
Es spielt die Rolle, das Schaummaterial zu emulgieren, den Schaum zu stabilisieren und die Zelle anzupassen, und erhöht die gegenseitige Löslichkeit jeder Komponente, was für die Blasenbildung hilfreich ist, die Größe und Gleichmäßigkeit der Zelle kontrolliert und das Gleichgewicht fördert die Schaumspannung.Die Wände sind elastisch, um die Zellen festzuhalten und ein Kollabieren zu verhindern.Obwohl die Menge an Schaumstabilisator gering ist, hat sie einen erheblichen Einfluss auf die Zellstruktur, die physikalischen Eigenschaften und den Herstellungsprozess von PU-Weichschaum.
Derzeit werden in China hydrolysebeständige Silikon-/Polyoxyalkylenether-Blockoligomere verwendet.Durch den Einsatz unterschiedlicher Schaumsysteme ist das Verhältnis von hydrophobem Segment zu hydrophilem Segment unterschiedlich und die Veränderung des Kettenglieds am Ende der Blockstruktur unterschiedlich., um Silikonstabilisatoren für verschiedene Schaumstoffprodukte herzustellen.Daher müssen Sie bei der Auswahl eines Schaumstabilisators dessen Funktion und Funktion verstehen, ihn nicht vergessen, ihn nicht wahllos verwenden und nachteilige Folgen haben.Beispielsweise kann Weichschaum-Silikonöl nicht auf hochelastischen Schaum aufgetragen werden, da es sonst zum Schrumpfen des Schaums führt, und hochelastisches Silikonöl kann nicht zum Blockieren von Weichschaum aufgetragen werden, da es sonst zum Zusammenfallen des Schaums kommt.
Aufgrund der Anforderungen des Umweltschutzes benötigen die Automobil- und Möbelindustrie Produkte mit geringer Zerstäubung und niedrigem VOC-Wert.Verschiedene Unternehmen haben nacheinander Schaumstabilisatoren mit geringer Zerstäubung und niedrigem VOC-Wert entwickelt, wie zum Beispiel Dabco DC6070 von der Gas Products Company, ein Silikonöl mit geringer Zerstäubung für TDI-Systeme.;Dabco DC2525 ist ein beschlagarmes Silikonöl für MDI-Systeme.
Schaummittel
Als Treibmittel für PU-Weichschaum dient überwiegend Wasser, ergänzt durch weitere physikalische Treibmittel.Bei der Herstellung von Blockschaum führt angesichts der großen Wassermenge in Produkten mit geringer Dichte oft ein Überschreiten von 4,5 Teilen pro 100 Teile dazu, dass die Innentemperatur des Schaums auf über 170 bis 180 ° C ansteigt, was zu einer Selbstentzündung des Schaums führt Schaum und es muss ein niedrigsiedender Kohlenwasserstoff-Schaumstoff verwendet werden.Einer trägt zur Verringerung der Dichte bei, der andere führt eine große Menge Reaktionswärme ab.In der Anfangszeit wurde die Kombination Wasser/F11 verwendet.Aus Umweltschutzgründen wurde F11 verboten.Derzeit werden die meisten Übergangsprodukte der Wasser/Dichlormethan-Reihe und der Wasser/HCFC-141b-Reihe verwendet.Da Produkte der Dichlormethan-Serie auch die Atmosphäre verschmutzen, handelt es sich um eine Übergangsnatur, während Produkte der HFC-Serie: HFC-245fa, -356mfc usw. oder Produkte der Cyclopentan-Serie alle umweltfreundlich sind, ersteres jedoch teuer und letzteres brennbar ist Um den Anforderungen der Temperatursenkung gerecht zu werden, haben Menschen neue Prozesse eingeführt, die Unterdruck-Schaumtechnologie, die Zwangskühlungstechnologie und die Flüssig-CO2-Technologie, um das Problem zu lösen. Der Zweck besteht darin, die Wassermenge zu reduzieren oder die Innentemperatur zu senken des Schaums.
Zur Herstellung von Blockblasen empfehle ich die Flüssig-CO2-Technologie, die eher für kleine und mittlere Unternehmen geeignet ist.In der LCO2-Technologie entsprechen 4 Teile LCO2 13 Teilen MC.Das Verhältnis zwischen dem Wasserverbrauch und dem flüssigen CO2, das zur Herstellung von Schäumen unterschiedlicher Dichte verwendet wird. Schaumdichte, kg/m3 Wasser, Massenteile LCO2, Massenteile Äquivalent MC, Massenteile
13.34.86.520.0
15.24.55.015.3
16.04.54.012.3
17.33.94.313.1
27.72.52.06.2
schwer entflammbar
Flammschutz und Brandschutz sind für die Menschen stets ein Anliegen.Die neu veröffentlichten „Anforderungen und Standards für die Verbrennungsleistung flammhemmender Produkte und Komponenten an öffentlichen Orten“ GB20286-2006 meines Landes enthalten neue Anforderungen an die Flammhemmung.Für flammhemmenden Schaum der Klasse 1. Kunststoffanforderungen: a), Spitzenwärmefreisetzungsrate ≤ 250 kW/m2;b), durchschnittliche Brenndauer ≤ 30 s, durchschnittliche Brennhöhe ≤ 250 mm;c), Rauchdichtegrad (SDR) ≤ 75;d), Rauchtoxizitätsgrad Nicht weniger als 2A2.
Das heißt: Drei Faktoren sollten berücksichtigt werden: Flammschutz, geringe Rauchentwicklung und geringe Rauchtoxizität.Um gemäß den oben genannten Standards höhere Anforderungen an die Auswahl von Flammschutzmitteln zu stellen, halte ich es für am besten, Sorten zu wählen, die eine dicke Kohlenstoffschicht bilden und ungiftigen oder wenig toxischen Rauch freisetzen können.Gegenwärtig ist es besser geeignet, Flammschutzmittel auf Phosphatesterbasis mit hohem Molekulargewicht oder halogenfreie aromatische Kohlenwasserstoffe mit heterozyklischen Sorten mit hoher Temperaturbeständigkeit usw. zu verwenden. In den letzten Jahren hat das Ausland einen flammhemmenden PU-Weichschaum aus expandiertem Graphit entwickelt. oder stickstoffheterozyklisches Flammschutzmittel Das Medikament ist richtig.
andere
Weitere Zusatzstoffe sind vor allem: Porenöffner, Vernetzungsmittel, Antioxidantien, Antibeschlagmittel usw. Bei der Auswahl sollte der Einfluss von Zusatzstoffen auf die Leistung von PU-Produkten sowie deren Toxizität, Migration, Verträglichkeit usw. berücksichtigt werden . Frage.
5 Produkte
Um den Zusammenhang zwischen der Formel und der Leistung von PU-Weichschaum besser zu verstehen, werden einige repräsentative Beispiele als Referenz vorgestellt:
1. Typische Formel und Eigenschaften von Block-Polyether-PU-Weichschaum
Polyethertriol 100 Gewichtsteile TDI80/20 46,0 Gewichtsteile Organozinnkatalysator 0,4 Gewichtsteile Tertiärer Aminkatalysator 0,2 Gewichtsteile Silikonschaumstabilisator 1,0 Gewichtsteile Wasser 3,6 Gewichtsteile Co-Schaummittel 0 bis 12 Gewichtsteile Eigenschaften: Schaumdichte, kg/m3 22,4 Zugfestigkeit, kpa 96,3 Dehnung, % 220 Reißfestigkeit, N/m 385 Druckverformungsrest, 50 % 6 90 % 6 Kavitationslast, kg (38 cm × 35,6 cm × 10 cm) Verformung 25 % 13,6 65 % 25,6 Rückprall fallender Kugeln, % 38 In den letzten Jahren, um die Aufgrund der Marktbedürfnisse produzieren einige Unternehmen häufig Schaumstoff mit geringer Dichte (10 kg/m3).Bei der Herstellung von flexiblem Schaumstoff mit ultraniedriger Dichte geht es nicht nur darum, das Schaummittel und das Schaumhilfsmittel zu erhöhen.Was möglich ist, muss auch mit einem relativ hochstabilen Siliziumtensid und einem Katalysator kombiniert werden.
Referenzformel für die Herstellung von flexiblem Schaumstoff mit niedriger Dichte und ultraniedriger Dichte: Name mittlerer Dichte und niedriger Dichte und ultraniedriger Dichte
Kontinuierliche Box Kontinuierliche Box Box Polyether Polyol 100100100100100 Wasser 3.03.04.55.56.6 A-33 Katalysator 0.20.20.20.250.18 Siliziumtensid B-81101.01.21.11.93.8 Zinnoctoat 0.250.280.350.360.40 Agent 7.57 .512.515.034.0 TDI80/2041.444.056.073 .0103,0 Dichte, kg/m3 23.023.016.514.08.0
Zylindrische Schaumformel: Polyetherpolyol vom Typ EO/PO (OH:56) 100 Gewichtsteile Wasser 6,43 Gewichtsteile MC-Schaummittel 52,5 Gewichtsteile Siliziumtensid L-628 6,50 Gewichtsteile Katalysator A230 0,44 Gewichtsteile Zinnoctoat D19 0,85 Gewichtsteile TDI80/20-Index 0,99 Dosierung 139 Gewichtsteile Schaum Dichte, kg/m3 7,5
2. Flüssiges CO2-Schaummittel zur Herstellung von Schaum mit geringer Dichte
Polyethertriol (Mn3000) 100 100 Wasser 4,9 5,2 Flüssiges CO2 2,5 3,3 Silikontensid L631 1,5 1,75 B8404 Aminkatalysator A133 0,28 0,30 Zinnoctoat 0,14 0,17 Flammschutzmittel DE60F 0 114 TDI 80/20 Schaumdichte, kg/ m3 16 16
Die typische Formel lautet wie folgt: Polyethertriol (Mn3000) 100 Gewichtsteile Wasser 4,0 Gewichtsteile LCO2 4,0–5,5 Gewichtsteile Katalysator A33 0,25 Gewichtsteile Siliziumtensid SC155 1,35 Gewichtsteile Zinnoctoat D19 0,20 Gewichtsteile TDI80/20-Index 110 Schaumdichte, kg/m3 14,0–16. 5
3. Vollständiger MDI-Polyurethan-Weichschaum mit niedriger Dichte
Weicher PU-Formschaum wird häufig bei der Herstellung von Autositzkissen verwendet.Die Reduzierung der Dichte ohne Beeinträchtigung der physikalischen Eigenschaften ist das Ziel der Entwicklung.
Formel: Hochaktiver Polyether (OH: 26–30 mg KOH/g) 80 Gewichtsteile Polymerpolyol (OH: 23–27 mg KOH/g) 20 Gewichtsteile Vernetzungsmittel 0–3 Gewichtsteile Wasser 4,0 Gewichtsteile Aminkatalysator A-33 2,8 Gewichtsteile Oberflächenaktivität von Silikonöl Mittel B8716 1,0 Gewichtsteile MDI-Index 90 Gewichtsteile Leistung: Dichte des Schaumstoffkerns 34,5 kg/m3 Härte ILD25 % 15,0 kg/314 cm2 Reißfestigkeit 0,8 kg/cm Zugfestigkeit 1,34 kg/cm2 Dehnung 120 % Rückprallrate 62 % Dauerhafter Druckverformungsrest (trocken) 5,0 % (nass) 13,5 %
4. Umweltfreundliches Fahrzeugsitzkissen mit geringer Dichte und vollem MDI
Das Homolog von reinem MDI: M50 – also das Produkt aus 4,4′MDI 50 % und 2,4′MDI 50 % – kann bei Raumtemperatur geschäumt werden, die Fließfähigkeit verbessern, die Produktdichte verringern und das Fahrzeuggewicht reduzieren sehr vielversprechend.Das Produkt:
Formulierung: Hochaktives Polyetherpolyol (OH: 28 mg KOH/g) 95 Gewichtsteile 310 Hilfsstoff* 5 Gewichtsteile Dabco 33LV 0,3 Gewichtsteile Dabco 8154 0,7 Gewichtsteile Siliziumtensid B4113 0,6 Gewichtsteile A-1 0,1 Gewichtsteile Wasser 3,5 Gewichtsteile Cyanatindex M50 50 Gewichtsteile 8
Physikalische Eigenschaften: Ziehzeit (s) 62 Anstiegszeit (s) 98 Dichte des freien Schaums, kg/m3 32,7 Durchbiegung der Drucklast, kpa: 40 % 1,5 Dehnung, % 180 Reißfestigkeit, N/m 220
Hinweis: *310 Hilfsgerät: Ich verkaufe es, es ist ein spezieller Kettenverlängerer.
5. Hochelastischer, angenehm zu fahrender PU-Schaum
Kürzlich forderte der Markt, dass die physikalischen Eigenschaften von Schaumstoff-Sitzkissen unverändert bleiben, die Menschen jedoch nach längerem Fahren nicht ermüden und reisekrank werden, wenn sie hochwertige Sitzkissen verwenden.Untersuchungen zufolge haben die inneren Organe des menschlichen Körpers, insbesondere der Magen, eine Frequenz von etwa 6 Hz.Tritt eine Resonanz auf, kommt es zu Übelkeit und Erbrechen.
Im Allgemeinen beträgt die Schwingungsübertragungsfähigkeit von hochelastischem Schaumstoff bei 6 Hz 1,1 bis 1,3, d.Jetzt wird eine Produktformulierung empfohlen, deren 6-Hz-Vibrationsübertragung bei 0,5 bis 0,55 liegt.
Formulierung: Hochaktives Polyetherpolyol (Mn6000) 100 Gewichtsteile Siliziumtensid SRX-274C 1,0 Gewichtsteile Tertiärer Aminkatalysator, Minico L-1020 0,4 Gewichtsteile Tertiärer Aminkatalysator, Minico TMDA 0,15 Gewichtsteile Wasser 3,6 Gewichtsteile Isocyanat-Präpolymer (NCO % = 29,7 %) INDEX 100
Physikalische Eigenschaften: Gesamtdichte, kg/m3 48,0 25 % ILD, kg/314 cm2 19,9 Rückprall, % 74 50 % Kompression
Schrumpffestigkeit (trocken) 1,9 (nass) 2,5 6Hz Vibrationsdurchlässigkeit 0,55
6. Langsamer Rückprall oder viskoelastischer Schaum
Der sogenannte Slow-Rebound-PU-Schaum bezieht sich auf den Schaum, der nicht sofort nach der Verformung des Schaums durch äußere Kraft wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, sondern langsam ohne verbleibende Oberflächenverformung wiederhergestellt wird.Es verfügt über hervorragende Dämpfungs-, Schalldämm-, Abdichtungs- und andere Eigenschaften.Es kann zur Geräuschdämmung von Automotoren, Teppichrücken, Kinderspielzeug und medizinischen Kissen verwendet werden.
Beispielformel: Hochaktiver Polyether (OH34) 40–60 Gewichtsteile Polymerpolyether (OH28) 60–40 Gewichtsteile Kreuzklebstoff ZY-108* 80–100 Gewichtsteile L-580 1,5 Gewichtsteile Katalysator 1,8–2,5 Gewichtsteile Wasser 1,6–2,2 Gewichtsteile Isocyanatindex* * 1,05 pbw Hinweis: *ZY-108, eine Verbindung aus multifunktionalem Polyether mit niedrigem Molekulargewicht** PM-200, eine Mischung aus verflüssigtem MDI-100, beides sind Wanhua-Produkte. Eigenschaften: Schaumdichte, kg/m3 150–165 Härte, Shore A 18–15 Reißfestigkeit, kN/m 0,87–0,76 Dehnung, % 90–130 Rückprallrate, % 9–7 Erholungszeit, Sekunden 7–10
7. Mikrozellulärer Schaumstoff vom Typ Polyether, der millionenfach gegen Biegeermüdung beständig ist
Der Schaum kann auf PU-Sohlen und Lenkrädern aufgetragen werden
Anzahl: DaltocelF-435 31,64 Gewichtsteile Arcol34-28 10,0 Gewichtsteile DaltocelF-481 44,72 Gewichtsteile Arcol2580 3,0 Gewichtsteile oder 6,0 Gewichtsteile und Dabco EG 1,8 Gewichtsteile A-1 0,3 Gewichtsteile Dabco102 7 0,3 Gewichtsteile DC-193 0,3 Gewichtsteile L1 412T 1,5 Gewichtsteile Wasser 0,44 Gewichtsteile Modifiziertes MDI Suprasec2433 71 Gewichtsteile
Physikalische Eigenschaften: Schaumdichte: ca. 0,5 g/cm3 β-Banddurchbiegung, KCS 35–50, sehr gut
8. Flammhemmender, raucharmer und hochelastischer Schaum
Mit der rasanten Entwicklung der Volkswirtschaft stellen verschiedene Abteilungen immer höhere Anforderungen an die Flammhemmung von Schaumstoffprodukten, insbesondere in der Luftfahrt, in Autos, Hochgeschwindigkeits-Pkw und Haushaltssofas usw. Ungiftig.
Angesichts der oben genannten Situation haben der Autor und seine Kollegen eine flammhemmende Qualität (Sauerstoffindex 28 bis 30 %) entwickelt, die eine sehr niedrige Rauchdichte aufweist (der internationale Wert beträgt 74, und dieses Produkt beträgt nur etwa 50) und Der Schaumrückprall bleibt unverändert.Erzeugt weißen Rauch.
Beispielformel: YB-3081 flammhemmender Polyether 50 Gewichtsteile Hochaktiver Polyether (OH34) 50 Gewichtsteile Silikontensid B 8681 0,8–1,0 Gewichtsteile Wasser 2,4–2,6 Gewichtsteile DEOA 1,5–3 Gewichtsteile Katalysator A-1 usw. 0,6–1,1 Gewichtsteile Isocyanatindex 1,05
Physikalische Eigenschaften: Schaumdichte, kg/m3 ≥50 Druckfestigkeit, kPa 5,5 Zugfestigkeit, kPa 124 Rückprallrate, % ≥60 Kompressionsverformung, 75 % ≤8 Sauerstoffindex, OI % ≥ 28 Rauchdichte ≤50
9. Wasser ist das Schaummittel, alles umweltfreundliche Selbsthautschaum
Das Schaummittel HCFC-141b ist im Ausland vollständig verboten.CP-Schaummittel ist brennbar.Die Schaummittel HFC-245fa und HFC-365mfc sind teuer und inakzeptabel.Lederschaum.In der Vergangenheit konzentrierten sich PU-Mitarbeiter im In- und Ausland nur auf die Modifizierung von Polyether und Isocyanat, sodass die Oberflächenschicht des Schaums unklar und die Dichte hoch war.
Es wird nun eine Reihe von Formeln empfohlen, die gekennzeichnet sind durch:
l Das grundlegende Polyetherpolyol bleibt unverändert und es wird das herkömmliche Mn5000 oder 6000 verwendet.·
l Das Isocyanat bleibt unverändert, es können C-MDI, PAPI oder modifiziertes MDI verwendet werden.
l Verwenden Sie den Spezialzusatz SH-140, um das Problem zu lösen.·
Grundformel:
l Hochaktives Polyethertriol Mn5000 65 Gewichtsteile
l SH-140* 35 Teile
l Kettenverlängerer: 1,4-Butandiol 5 Gewichtsteile
l Vernetzungsmittel: Glycerin 1,7 Gewichtsteile
l Öffnungsmittel: K-6530 0,2–0,5 Gewichtsteile
l Katalysator A-2 1,2–1,3 Gewichtsteile
l Farbpaste, entsprechende Menge l Wasser 0,5 Gewichtsteile
l MR-200 45 Teile
Hinweis: *SH-140 ist unser Produkt.
Physikalische Eigenschaften: Die Gesamtdichte des Schaums beträgt 340–350 kg/m3
Produkte: glatte Oberfläche, klare Kruste, geringe Dichte.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 12. August 2022