聚氨酯发泡经验知识.docx

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聚氨酯发泡经验知识

硬泡虽不比软泡、自结皮、弹性体：

处处离不开计算----却也并不都是漫无目标地“试”探，个中诀窍想摸出个大概至少要半年。

  对于身处关键岗位的朋友（比如管配料、检验、产品开发）来说这些都不是难事-----（有条件）大不了多做试验呗！

   但对于那些刚涉足这个领域的或者条件不太好的弟兄，难度就忒大；毕竟认知的最佳途径是“比对”，有几个参照物理解起来省力气多了。

  知道“什么是合适的、正常的”已经很不错了，但能解析出“为什么是合适的、为什么不正常”那就要付出多倍的汗水与心血。

   前些日子就想把“大郎烧饼手艺”拿出来献丑，总在最后关头叹息止步：

谁不怕出丑呀！

 本人终究没在学院里研究过硬泡，设计、计算的那一套全是有异于大师著作。

好在做过现场工作，现在也想通了：

都不干技术活了，要是出了丑还是能弄明白自己“为什么技术饭吃不下去了”----就这一点，值！

以上是废话，下面说正事

[关于计算]

一、硬泡组合料里最需要计算的东西是黑白料比例（重量比）是不是合理，另一个正规的说法好像叫“异氰酸指数”合理，翻译成土话就是“按比例混合的白料和黑料要完全反应完”。

 因此，白料里所有参与跟-NCO反应的东西都应该考虑在内。

   理论各组分消耗的-NCO摩尔量计算如下

㈠主料：

 聚醚、聚酯、硅油（普通硬泡硅油都有羟值，据说是因为加了二甘醇之类的）配方数乘以各自的羟值，然后相加得数Q

    S1=Q÷56100

㈡水：

水的配方量w

    S2=W÷9

㈢参与消耗-NCO的小分子物：

配方量为K，其分子量为M，官能度为N

         K×N

    S3=————  （用了两种以上小分子的需要各自计算再相加）

          M

  S=S1+S2+S3

基础配方所需粗MDI份量 [（S×42）÷0.30]×1.05 （所谓异氰酸指数1.0）

   其实以上计算只是一个最基本的消耗量，由于黑白料反应过程复杂，实际-NCO消耗量肯定不止这个数，比如有三聚催化剂的情况下到底额外消耗了多少-NCO，这个没人说得清楚。

 另外，聚醚里有水分，偏高0.1%就好严重的；聚醚羟值也是看人家宣传单的，我见过有聚醚羟值范围跨度90mgKOH/g，那个计算数出来后只能参考，不能认真!

[试验设计] 之“冰箱、冷柜”类

本组合料体系重要要求及说明

1、流动性要好，密度分布“尽量”均匀。

                  首先要考虑粘度，只有体系粘度小了，初期流动性才会好（主份平均粘度6000mPa.S以下，组合料350mPa.S以下），其次体系中的钾、钠杂离子要控制在一个低限（20ppm以内），从而可控制避免三聚反应提前，即：

体系粘度过早变大。

如果流动性欠佳，发泡料行进至注料口远端就会出现拉丝痕致使泡孔结构橄榄球化，这个位置一定抗不住低温收缩。

2、泡孔细密，导热系数要低                       不难理解泡孔细密是导热系数低的第一前提，此时首先考虑加有403或某些芳香胺醚进入体系（它们所起的作用是首先与-NCO反应，其生成物与其它组份互溶、乳化稳定性提升，并保证发泡体系初期成核稳定，也就是避免迸泡，从而使泡孔细密）其次聚醚本身单独发泡其泡孔结构要好（例如以山梨醇为起始的635SA比蔗糖为起始的1050泡孔要细密均匀得多，还有含有甘油为起始剂的835比1050细密，即便是所谓的4110牌号的聚醚，含丙二醇起始的比二甘醇的好。

聚醚生产的聚合催化剂不同，所生产出的聚醚性状也有差异：

氢氧化钾催化的聚醚分子量分布比二甲胺催化的要窄。

另外：

聚醚生产时的工艺控制-----温控、拉真空、PO--也就是环氧丙烷流量控制、PO原料质量、后处理等等-----也都会直接影响聚醚发泡的泡孔结构）第三，可以考虑加入一些可以改善泡孔细密度的聚酯成份。

第四，适当加入低粘度物调整总体粘度（如210聚醚）

3、耐低温抗收缩性要好                            

这个无须赘言。

一是官能度，总体平均要4以上。

其次是发泡体成型后空间交联点分布均匀（直观解释是：

主聚醚反应活性尽量相差不大，连续的近似的空间结构要稳定得多。

）

4、粘结性好。

                                 所谓粘结性表面上是指泡沫体与冰箱、冷柜外壳和内胆之间的粘合，其实是指泡体柔韧性，以及抗收缩性，（水份用量、降低总体羟值，添加柔性结构成分，如210、330N之类都可以改进泡沫对壳体的粘附性）

5、成本较低。

                                 目前冰箱、冷柜行业竞争白热化，性能极佳价格昂贵的组合料没人用的起，所以我们必须为成本考虑（比如芳香聚酯价位要比聚醚的低，可以加一些。

）

6、安全性。

                                   这是对环戊烷体系的特别要求（至少环戊烷不象F11那样想加多少就加多少，不难理解加多环戊烷的更具有安全隐患）

7、保证发泡生产工艺的连续稳定性                        冰箱、冷柜连续生产线一般控制很稳定，但不排除偶尔的工艺参数波动，比如料温、环境温度高个一两度，黑白料比例在小范围内波动等等，所以要求组合料有一定的“宽容性”

8、黑料配伍。

                                  各款黑料自身性状、活性不同，那么，白料体系调整一下有时就显得异常必要。

（配合5005的没事，绝不代表与44v20可以任意切换）

主聚醚聚酯的选取方向

1、相溶性。

                                   指“聚醚、聚酯/硅油/水/催化剂/物理发泡剂” 所组成的体系要互溶性好，均相稳定-----至少存放一段时间不能分层。

2、官能度构成及骨架类型。

                            原则上说官能度越高，所发泡体的物理性能数值（尺寸稳定、抗压强度等）就越“理想”，但往往官能度高的聚醚粘度偏大（多挂PO也能降低粘度，价格又下不来），所以，平均一下，4个官能度马马虎虎可以对付了； 另外，如果聚醚体系中有芳香结构（苯环）引入，无疑也会提升泡体的物理性能。

3、反应活性                                  含有伯羟基结构的聚醚（和诸如三乙醇胺之类的小分子交联剂）活性高，却多多少少会影响发泡反应的中后期流动性。

所以，其加入量一定要控制在某环围内。

4、羟值搭配。

                                  根据水用量、黑白料比例预设，可以大体反算出主份平均羟值范围，一般为380-410mgKOH/g

5、经济性。

                                   不仅是指聚醚、聚酯采购价格低，还应综合其他方面考虑黑白料比例，毕竟现在黑料价格高企。

6、市售采购之方便性。

                              好不容易调整出一个配方，结果原料市面上只是你有用别人不会问津，除非财大气粗每月用量惊人，否则配料供货能不能保障就只得看“交情”浅薄。

匀泡剂（硅油）的选择

1、与组合料其它成份的配伍性。

                          这个不难理解，否则，生产硅油的厂家就不会编出那么多型号了------什么F11型、141B型、环戊烷型、全水型、聚酯型、蔗糖聚醚型等等。

硅油型号选配得当，可以明显控制导热系数低限化。

2、与黑料的配伍性、核化能力。

                          这个关注的人不多。

其实多数情况下“泡孔不好”就是硅油对“黑白料整个体系的乳化能力不够”所致。

3、流动性。

                                  能使发泡体系泡孔细密的硅油可以明显提升发泡流动性，同时另外一个佐证是：

发泡速度略有加快。

4、稳定性及用量。

                                有些硅油遇见水、碱性催化剂、含氯发泡剂或含氯阻燃剂时会逐渐变质；有些则必须加大用量（用量2.5%以上）才会显示它是硅油。

5、价位。

                                    能用22元/kg搞定的就不必去用进口的45元/kg，要知道每吨组合料中硅油14kg那差价就是过200元了。

水份额的确定

1、粘结性。

                                   你水用量多，泡体表面偏脆，与壳面的粘结性就差，一般冰箱、冷柜料水用量1.7-2.3%（专指141B体系和环戊烷体系）

2、物理发泡剂体系的选取。

                            现在到处喊着环保，141B早就说要限量使用了，可市面下居然还有F11型（或勾兑型F11）组合料交易。

水用量只好随行论价：

F11型的---0.6/1.6， 141B型的---1.7/2.2, 环戊烷型的---2.0/2.4

3、经济性.                                  水确实很便宜的,不过它用多了,黑料量就得加上去,于是还是不合算的机会大（自然，是使用组合料的客户买单）.

催化体系确定

1、前期要求。

                                  以前很多朋友认为乳白起发慢一些,等料子稀哩哗啦地流到各自“岗位”底下后再直发起来。

其实不然，其一：

液态料子极易从箱体缝隙中漏出去造成污物粘模；其二：

影响泡孔细密度和整体结构，从而拔高泡体导热系数；其三：

起发速度加快反而会加快发泡料行进速度。

 一般说来，出枪乳白时间6-8秒最好。

2、中期流动。

                                 在