聚氨酯硬泡配方及计算方法

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”是否合理,翻译成土话就是“按重量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

聚氨酯硬泡配方及计算方法插图

㈠ 主料:聚醚、聚酯、硅油(普通硬泡硅油都有羟值,因为加了二甘醇之类的稀释,部分泡沫稳定剂型硅油还含有氨基)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 S3 =K× N/M(用了两种以上小分子的需要各自计算再相加) 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1.05)

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,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%就很严重;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!

聚氨酯硬泡配方及计算方法插图1

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、抽真空、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

聚氨酯硬泡配方及计算方法插图2

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。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。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。在发泡定型期间,中期流动时间段(拉丝减去乳白时间)越长越好,可以保证泡体填充箱体各个角落,又不至于泡孔变形严重。最理想的状态是拉丝开始前3-5秒钟,泡料已经充填到位,最远端排气孔有明显逸料出现。

3、后期固化。这个要求不必太严,反正连续生产中模具不是冰冷的,如果生产线有保温炕道,不怕到期收不了庄稼。

4、建议搭配。Am-1 + 环己胺 。

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