聚氨酯 - 善有善报成脓?

主题

背景

聚氨酯的选择

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异氰酸酯

多元醇

聚醚

聚酯

之前的聚合物

常见的添加剂

催化剂

扩链剂

吹代理

阻燃剂

颜料

填料

基本的聚氨酯化学

背景

PU是将化学成分(异氰酸酯和多元醇)按预定比例混合在一起,然后反应形成聚合物。

独特的是,PUs利用同时聚合和成型的部分。

生产的一致的最终产品取决于混合,在精确的比例,所述成分的化学品和合适的加工温度的维持。作为液体异氰酸酯和多元醇反应,以形成PU中,液体混合物变得越来越粘稠最终形成固体物质。该反应是放热的,因此热是参与。

多元醇混合物中还包括其他成分,例如控制液体混合物反应成固体的催化剂。

要获得最优的聚氨酯成品没有硬性的规则,成功的秘诀在于良好的配方选择,精心选择和适当的加工参数和模具几何形状。液体聚合物转化为弹性体或玻璃状固体的过程是PU产品生产的基础。

聚氨酯的选择

有几个步骤:

考虑应用对聚氨酯的化学和物理性能的要求。

基于对控制这些特性的理解,选择一些候选PU系统。PU的性能在很大程度上受系统的化学性质和如何处理的控制,所以在这个阶段谨慎地咨询专业供应商和加工者。

确定转炉能够在现有设备上运行所建议的系统。该系统的重要加工特性将包括粘度、锅寿命、反应混合比控制、脱模时间和工艺温度。

进行初步测试,制作原型,进行现场试验并获得客户批准。

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lsocyanates

用于制作PU的异氰酸酯的许多商业等级的芳香性。每个异氰酸酯将最终产品得到不同的特性,需要不同的固化体系,并且在大多数情况下,不同的处理系统。异氰酸酯的一个重要特性是它的功能,即异氰酸酯基团的数目(-NCO)每分子。对于交联的PU应用异氰酸酯的平均官能度通常是两个多。较高的功能性异氰酸酯用于特殊应用。当双官能异氰酸酯与二官能多元醇使用长的线性形成用于弹性体应用的PU分子。用于制备PU的常见的异氰酸酯被示出f中igure 1

图1所示。典型的异氰酸酯

许多PU产品,如挠性泡沫体,用甲苯二异氰酸酯(TDI)制成。

另一种主要的异氰酸酯是亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI),最广泛使用的MDI产品是“粗MDI”,其功能约为2.8。

一种MDI的单体衍生物,称为“纯MDI”,功能为2,可以从原油MDI中蒸馏。“纯MDI”在环境温度下是固体,通常为便于处理而修改为液体形式。

当它是不切实际的使用更常规的异氰酸酯的改性异氰酸酯和异氰酸酯预聚物具有特殊的反应性特征被使用。这类衍生物是从异氰酸酯与如胺,二醇或三醇化合物的反应形成。

多元醇

在聚氨酯工业中有两种主要类型的多元醇,聚醚和聚酯。所使用的典型多元醇见图2。

图2。典型的多元醇。

聚醚

更广泛使用的聚醚具有相对低的分子量在500至3000的范围内,由环氧丙烷(PO)和环氧乙烷(EO)被制造。

PO是多元醇的主要成分,而EO仅以少量的量加入,以改变多元醇的性质。

聚醚多元醇的功能(每个分子的活性羟基的数量)可以是不同的,通常弹性体是2个,弹性泡沫大约是3个,而刚性泡沫最多可达6个或更多。

聚酯

聚酯多元醇通常由二醇(如乙二醇)与二羧酸的缩合反应产生。

聚酯多元醇倾向于更昂贵,通常更粘稠,难以处理,但具有优异的拉伸强度,耐磨,挠曲和耐油性发展的PU。因此,它们被用来使PU的更多要求苛刻的应用。

聚酯基PUs的一个缺点是其较低的耐水解性。

之前的聚合物

在预聚物体系中,多元醇和异氰酸酯(聚酯或聚醚)反应生成预聚物,该预聚物可以是液体或蜡状固体。

的反应物比例使用确保预聚合物含有异氰酸酯基在链端。该预聚合物可以,当需要时,将链延长,得到高分子量的交联产物。

常见的添加剂

催化剂

催化剂已被要求在PU生产的关键作用,保持异氰酸酯和多元醇的反应之间的平衡。

非常复杂的聚氨酯化学和不同的加工成型条件的结合,对催化剂提出了很高的要求。它的主要功能是利用不同的反应来创造具有所需性质的产品。

有在PU生产中使用的催化剂两大类。

有机金属化合物被用于加速氨基甲酸酯键的反应和形成,因此促进快速固化。

最常用的有机金属催化剂是二月桂酸丁丁锡和辛酸亚锡。锡催化剂用于催化微孔弹性体和反应注射成型(RIM)体系。

胺是其他主要类催化剂广泛用于聚氨酯泡沫的制作。一些胺类催化剂促进交联,而其他辅助控制泡沫的细胞结构。

扩链剂

扩链剂是例如羟基胺,二醇或二胺的反应性的低分子量二官能化合物和用于影响PU的最终性能。

扩链剂与异氰酸酯反应,影响硬/软段关系,从而影响聚合物的模量和玻璃化转变温度(Tg)。热重可以测量聚合物的软化点,并指示其工作温度范围的安全上限。

吹代理

蜂窝状或泡沫状脓液是通过使用发泡剂在反应混合物中聚合形成气泡而制成的。它们通常是低沸点液体,由异氰酸酯和多元醇之间放热反应产生的热量挥发。

刚性泡沫从反应中产生足够的放热,使泡沫在发泡剂的作用下膨胀。

柔性聚氨酯泡沫通常是由C0吹2由水和异氰酸酯反应产生(或与二氯甲烷结合)。泡沫的吹制也可以通过直接将空气或气体注入泡沫来完成。氯氟烃曾被用作发泡剂,但由于其对臭氧层的影响,其使用受到限制,正被戊烷等更环保的替代品所取代。

阻燃剂

某些终端使用部门现在在材料选择上更多地考虑可能的“最坏情况”。欧洲杯足球竞彩

这些考虑将包括烟雾和有毒分解产物对人、财产和设备的影响。2020欧洲杯下注官网家具中使用的PU泡沫就是一个让人想到的例子。可通过在多元醇中加入氟、氯、溴或碘化合物来达到阻燃性。固体化合物如三聚氰胺和三水合铝也是重要的阻燃剂。

欧洲杯足球竞彩材料和产品不断演变和发展,现在的趋势是减少烟雾和烟雾的产生,并在更长期的“更低的毒性”。对更严格的要求的承诺越来越多,在PU工业的某些部门,这导致了低卤素或无卤素系统的发展。

颜料

许多脓液在光照下呈黄色,但对物理性质没有任何不利影响。在多元醇配方中加入有颜色的浆糊以生产彩色脓液。有机颜料和无机颜料均可提高聚氨酯制品的光稳定性。

填料

与其他聚合物一样,在PUs中使用填料将产生性能改良的产品。碳酸钙和玻璃纤维是最常用的。前者主要是为了制造更便宜的配方,后者对反应注射成型(RIM)技术越来越感兴趣(见下文)。

基本的聚氨酯化学

最简单的PU是线性的,其中羟基化合物和氮化合物各有两种功能。这可以用以下方式表示:

异氰酸酯+多元醇=聚氨酯

异氰酸酯可以与不同的化学基团反应,因此聚合物的最终性质会根据所采取的反应路线而有所不同。

因此PU的制剂必须考虑到每一个可能的反应性成分。PU可取决于异氰酸酯的类型和存在于制剂中活性氢组分的类型具有非常广泛变化的结构。

聚氨酯键上各种基团的存在与否将控制聚合物的末端特性。

PU的固化可以看作是一种网络的形成,也叫交联,固化的程度或程度通常表示为交联密度。

交联的程度可以变化,并且将被反映在PU的最终性质,从柔性弹性体和泡沫体的刚性越长,直链,重交联聚合物。热塑性聚氨酯(TPU)是一个特定情况。它们是有效的硬PU和一个非常灵活的PU,其中,硬质相的微相分离发生时(图3)的共聚物。

图3。其硬段的微相分离。

硬PU的簇状结构显示为较粗的线条,起到“伪交联”的作用,使材料具有弹性体的特性。当温度升高时,团簇解离,材料可以流动,随后冷却时,团簇重新形成,材料再次显示弹性体性能。

因此,这些材料在室温下欧洲杯足球竞彩表现出弹性体行为,但可以加工成热塑性塑料。因此这种材料被称为热塑性聚氨酯弹性体。

主要作者:布赖恩·李斯

来源:材料信息服欧洲杯足球竞彩务

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