聚氨酯计算公式中有关术语及计算方法.docx
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聚氨酯计算公式中有关术语及计算方法
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聚氨酯计算公式中有关术语及计算方法
1.官能度
官能度是指有机化合物结构中反映出特殊性质（即反应活性）的原子团数目。
对聚醚或聚酯多元醇来说，官能度为起始剂含活泼氢的原子数。
2.羟值
在聚酯或聚醚多元醇的产品规格中，通常会提供产品的羟值数据。
从分析角度来说，羟值的定义为：
一克样品中的羟值所相当的氢氧化钾的毫克数。
在我们进行化学计算时，一定要注意，计算公式中的羟值系指校正羟值，即
羟值校正=羟值分析测得数据+酸值
羟值校正=羟值分析测得数据-碱值
对聚醚来说，因酸值通常很小，故羟值是否校正对化学计算没有什么影响。
但对聚酯多元醇则影响较大，因聚酯多元醇一般酸值较高，在计算时，务必采用校正羟值。
严格来说，计算聚酯羟值时，连聚酯中的水份也应考虑在内。
例，聚酯多元醇测得羟值为224.0，水份含量0.01%，酸值12，求聚酯羟值
羟值校正=224.0+1.0+12.0=257.0
3.羟基含量的重量百分率
在配方计算时，有时不提供羟值，只给定羟基含量的重量百分率，以OH%表示。
羟值=羟基含量的重量百分率×33
例，聚酯多元醇的OH%为5，求羟值
羟值=OH%×33=5×33=165
4.分子量
分子量是指单质或化合物分子的相对重量,它等于分子中各原子的原子量总和。
（56.1为氢氧化钾的分子量）
例，聚氧化丙烯甘油醚羟值为50，求其分子量。
对简单化合物来说，分子量为分子中各原子量总和。
如二乙醇胺，其结构式如下：
CH2CH2OH
HN<
CH2CH2OH
分子式中，N原子量为14，C原子量为12，O原子量为16，H原子量为1，则二乙醇胺分子量为：
14+4×12+2×16+11×1=105
5.异氰酸基百分含量
异氰酸基百分含量通常以NCO%表示，对纯TDI、MDI来说，可通过分子式算出。
式中42为NCO的分子量
对预聚体及各种改性TDI、MDI，则是通过化学分析方法测得。
有时异氰酸基含量也用胺当量表示，胺当量的定义为：
在生成相应的脲时，1克分子胺消耗的异氰酸酯的克数。
胺当量和异氰酸酯百分含量的关系是：
6.当量值和当量数
当量值是指每一个化合物分子中单位官能度所相应的分子量。
如聚氧化丙烯甘油醚的数均分子量为3000，则其当量值
在聚醚或聚酯产品规格中，羟值是厂方提供的指标，因此，以羟值的数据直接计算当量值比较方便。
7.异氰酸酯指数
异氰酸酯指数表示聚氨酯配方中异氰酸酯过量的程度，通常用字母R表示。
式中：
W异为异氰酸酯用量
W醇为多元醇用量
E异为异氰酸酯当量
E醇为多元醇当量
例，根据下列配方，计算异氰酸酯指数R。
聚酯三元醇（分子量3000）
400份
水
11份
匀泡剂
4份
二甲基乙醇胺
4份
TDI
150份
水当量为9
聚氨酯泡沫塑料计算公式及其应用
1.聚氨酯泡沫收率计算方法
聚氨酯泡沫塑料制造时物料变动情况可按下式表示:
上式4个方程式中左边为使用的原料,右边为产物。
⑷式中：
A：
为催化剂，稳定剂，泡沫稳定剂等物料中不挥发物质。
B：
为催化剂，稳定剂，泡沫稳定剂等物料中挥发物质。
从以上方程式看出，聚氨酯化合物是最终产品，CO2与CCL3F在发泡过程中损失，其他助剂要看是属于挥发组份还是非挥发组份。
聚氨酯泡沫塑料的收率的计算：
在实际计算中要分析损失物料：
⑴式中实际无损失，⑵式中CO2逸出，⑶式中CCL3F汽化，⑷式中B物质的挥发部分损失。
于⑵式中1公斤克分子的水将损失1公斤克分子的CO2,其损失量为W公斤。
即
⑶式中损失的为F公斤。
则F=发泡剂CCL3F的全量
⑷式中损失的组份为B公斤。
则总损失量：
W+F+B
以上收率用百分率表示：
例以普通软泡制备过程为代表做的收率计算。
当发泡配方为：
聚醚（酯）多元醇
100公斤
多异氰酸酯
50公斤
水
4.0公斤
发泡剂CCL3F
5.0公斤
催化剂+泡沫稳定剂
2.0公斤
计算：
F=5.0
B=0
从计算说明，按以上配方发泡，当使用原料一百公斤时则制得泡沫塑料为90.5公斤。
2.异氰酸酯用量的计算
在聚氨酯泡沫配方中，异氰酸酯用量是根据配方中多元醇的质量指标、水的用量来计算的。
⑴聚氨酯硬泡配方异氰酸酯用量的计算
异氰酸酯用量计算方法
每100克多元醇所需的异氰酸酯用量如下：
式中：
W—异氰酸酯用量
G—异氰酸酯当量值
g—多元醇当量值
TDI的当量值为87、MDI的当量值为125、PAPI的当量值为126~127。
则多元醇所需的异氰酸酯用量：
式中：
W为异氰酸酯用量
W醇为多元醇用量
与水反应所需的异氰酸酯用量公式
式中：
G为异氰酸酯当量值
W水为水的当量值
9为水的当量值
发泡配方中所需异氰酸酯总量
聚氨酯泡沫制备过程中,除了多元醇和水需用的异氰酸酯用量外,还需考虑异氰酸酯过量程度（即异氰酸酯指数）及纯度。
因此，聚氨酯泡沫塑料中所需异氰酸酯总用量公式如下：
式中：
W总为所需异氰酸酯重用量
G为异氰酸酯当量值
W醇为配方中多元醇的总用量
W水为配方中水的总用量
R为异氰酸酯指数
P为异氰酸酯纯度
对普通聚氨酯硬泡来说，指数R一般为1.05，异氰酸酯的纯度由于生产厂家的不同而有所
变化，若不特别说明，在计算时，PAPI的纯度通常认定为90%。
例，根据下列配方计算出PAPI的用量：
聚醚多元醇（羟值500mgKOH/g）
500g
403聚醚（羟值770mgKOH/g）
100g
匀泡剂
12g
三乙撑二胺
5g
水
3g
求PAPI用量
=905.6g
异氰酸酯用量的简单算法
在硬泡中，异氰酸酯通常采用PAPI，则G为126，R一般选用1.05，纯度P为90%，则可简化为：
W总=W醇×羟值×0.00263+16×W水
例，根据下列配方计算PAPI的用量
聚醚多元醇（羟值500mgKOH/g）
500g
403聚醚（羟值770mgKOH/g）
100g
匀泡剂
12g
三乙撑二胺
5g
水
3g
CFC-11
200g
PAPI
W总=W醇×羟值×0.00263+16×W水
W总=500×500×0.00263+100×770×0.00263+16×3
W总=907g
隔热保温层厚度计算
聚氨酯泡沫塑料作为隔热保温材料已广泛用于冷库、油管、保温管道等。
正确地确定隔热层厚度将大大地节省原料，降低材料费用。
绝热工程包括保温和保冷两方面的内容。
经济厚度计算方法是一种最广泛使用的方法。
把绝热材料的投资和热冷损失的费用综合考虑后得出一种经济厚度，此时保温与保冷费用和热损失费用之和为最小。
一般控制绝热层表面单位面积的热损失不大于规定值。
据国家计委节能局、国家经委能源局召开的全国供热系统节能座谈会提出的“供热系统节能暂行规定”（讨论稿），对于保温管道与设备生产允许最大散热损失为：
管道及设备外
表面温度（℃）
50100150200250300350……
允许最大散热损失
（Kcal/m2·h）
5080100120140160180……
⑴外径小于或等于1000m/m的设备和管路的厚度计算公式：
ts=ta+A
a1
式中，D1：
保温层外径，m
D0：
保温层内径，m
A：
散热量Kcal/m2·h（规定值）
λ：
保温材料导热系数，Kcal/m·h·℃
a1：
传热系数Kcal/m2·h·℃
tf：
管内介质温度，℃
ts：
保温层表面温度，℃
ta：
环境温度℃（对保温采用全年平均气温，对保冷、环境温度和相对温度采
用夏季平均值）
X：
保温层厚度，m
⑵外径大于1000m/m的设备和管道以及平面计算公式：
在实际计算中，保温层表面温度ts如何确定与各方面都有关系。
从能耗考虑，ts与大气温度t0越接近越好，但是，相应的其投资费用也越大。
反之，则能源又随投资费用的减少而大幅度的增加。
因此，保温保冷层表面温度应分别高于大气温度和露点温度。
同时，式中a1的值（外部传热系数）对保温的场合往往直接取10，对保冷取7。
例1，某冷库，库内最低温度为-20℃，夏季平均气温为30℃，湿度为85%，采用聚氨酯泡沫作绝热材料，其厚度应为多少？
已知tf=-20℃ta=30℃λ=0.022Kcal/m·h·℃a1=7Kcal/m2·h·℃
ts的求法：
ts为绝热层表面露点温度，查阅饱和蒸汽压表得：
30℃时的饱和蒸汽压为31.824mmHg柱
31.824×0.85=27.05mmHg
在27.05mmHg下的饱和温度为27.02℃（查表）因为在保冷时ts应略高于露点温度，故ts=27.2+0.5℃或27.2+1℃，代入：
如ts高于露点温度1℃，则：
所以，以上冷库的绝热层厚度应为6.5厘米以上。
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