Giới thiệu về nguyên liệu thô và chất tạo bọt của bọt polyurethane

Thành phần chính của bọt polyurethane (bọt PU) là polyurethane. Nguyên liệu thô chủ yếu là polyisocyanate và polyol. Bằng cách thêm các chất phụ gia thích hợp—trong đó quan trọng nhất là một loạt các chất phụ gia tạo bọt liên quan đến tạo bọt— -Một lượng lớn bọt được tạo ra trong sản phẩm phản ứng, từ đó thu được sản phẩm bọt polyurethane. Bài viết này sẽ giới thiệu sơ lược về nguyên liệu và chất hỗ trợ tạo bọt để sản xuất xốp PU.

1. Polyisocyanate
Các polyisocyanate được sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất bọt polyurethane là toluene diisocyanate (TDI), polymethylene polyphenyl isocyanate (PAPI), diphenylmethane diisocyanate (MDI) và MDI hóa lỏng (L-MDI).

TDI chủ yếu được sử dụng trong ngành nhựa xốp để sản xuất bọt polyurethane dẻo. MDI phản ứng mạnh hơn TDI và ít biến động hơn. Một số MDI biến tính hóa lỏng có thể được sử dụng thay thế cho TDI trong sản xuất bọt polyurethane dẻo, chẳng hạn như bọt polyurethane dẻo mật độ cao và bọt bán cứng hoặc vật liệu đàn hồi polyurethane vi tế bào. sản xuất.

PAPI còn được gọi là MDI thô và MDI polyme. Trọng lượng phân tử trung bình của các sản phẩm PAPI điển hình cao nhất nằm trong khoảng từ 30 đến 400 và phần khối lượng NCO của nó là 31% đến 32%. Chức năng trung bình của PAPI có độ nhớt thấp thường nằm trong khoảng từ 2,5 đến 2,9.

Trong lĩnh vực nhựa xốp, PAPI và PAPI biến tính chủ yếu được sử dụng để sản xuất các loại bọt polyurethane cứng khác nhau và một lượng nhỏ được sử dụng để tạo ra bọt mềm có độ đàn hồi cao, bọt toàn thân và bọt bán cứng. PAPI có thể được trộn với TDI để tạo thành bọt có độ đàn hồi cao, được xử lý lạnh. 2. Polyether và polyester polyol

1. Polyete polyol
Các polyol polyether được sử dụng để sản xuất bọt polyurethane dẻo thường là các polyete chuỗi dài, có chức năng thấp. Chức năng của polyether polyol trong công thức bọt mềm thường là 2 ~ 3 và trọng lượng phân tử trung bình là từ 2000-6500. Polyether triol được sử dụng phổ biến nhất trong bọt mềm. Nói chung, glycerin (glycerol) được sử dụng làm chất khởi đầu, thu được bằng cách trùng hợp mở vòng của oxit 1,2-propylen hoặc đồng trùng hợp với một lượng nhỏ oxit ethylene. Trọng lượng phân tử Nói chung là từ 3000 ~ 7000.

Trong số đó, polyether có độ phản ứng cao chủ yếu được sử dụng cho bọt mềm có độ đàn hồi cao và cũng có thể được sử dụng cho các sản phẩm bọt như bọt bán cứng. Một lượng nhỏ polyether glycol có thể được sử dụng làm vật liệu phụ trợ và trộn với polyether triol trong công thức tạo bọt mềm. Polyol polyether có độ không bão hòa thấp và trọng lượng phân tử cao có thể được sử dụng để tạo bọt mềm và giảm lượng TDI.

Nói chung, các polyol polyether có chức năng cao và giá trị hydroxyl cao được sử dụng trong các công thức bọt cứng, do đó có thể tạo ra đủ liên kết ngang và độ cứng. Giá trị hydroxyl của polyol polyether bọt cứng thường là 350 ~ 650mg KOH/g và chức năng trung bình là trên 3. Các công thức bọt cứng thông thường chủ yếu được trộn với hai polyether và giá trị hydroxyl trung bình là khoảng 4000mg KOH/g.

Các công thức tạo bọt bán cứng thường sử dụng một phần polyete trọng lượng phân tử cao, đặc biệt là polyol polyete phản ứng cao và một phần polyete bọt cứng có chức năng cao, trọng lượng phân tử thấp.

2. Polyol polyester
Các polyol polyester béo có độ nhớt thấp thông thường như polydiethylene adipate diol có giá trị hydroxyl khoảng 56 mg KOH/g hoặc các polyol polyester hơi phân nhánh có thể được sử dụng để tạo ra bọt mềm polyester Polyurethane. Polyol polyester có khả năng phản ứng cao. Hiện nay, mút xốp polyester PU chỉ được sử dụng ở một số ít lĩnh vực như phụ kiện quần áo.

Polyol thơm được tổng hợp từ axit dibasic (như anhydrit phthalic, axit terephthalic, v.v.) và diol phân tử nhỏ (diethylene glycol, v.v.) hoặc polyol. Trong số đó, giá trị hydroxyl cao có thể được sử dụng để sản xuất bọt và polyol cứng polyurethane. Bọt cứng isocyanurate. Giá trị hydroxyl thấp hơn của rượu polyester phthalic anhydrit cũng có thể được sử dụng cho bọt dẻo có độ đàn hồi cao, bọt toàn thân và bọt bán cứng cũng như vật liệu polyurethane không bọt.

3. Polyol polyme
Polyol polyme (polyol polyete ghép) chứa styren cứng, polyme đồng nhất acrylonitrile và copolyme và polyme ghép. Các polyme vinyl này hoạt động giống như "chất độn" hữu cơ để cải thiện hiệu suất chịu tải.

Polyol polyme có thể được sử dụng để sản xuất bọt dẻo có độ cứng cao, bọt có độ đàn hồi cao, bọt mềm đúc nhiệt, bọt bán cứng, bọt tự tạo da, sản phẩm ép phun phản ứng (RIM), v.v., có thể làm giảm độ dày của sản phẩm và giảm Mật độ bọt làm giảm chi phí, cũng có thể làm tăng tế bào mở của nhựa xốp và mang lại cho sản phẩm hiệu suất chống cháy nhất định.

Polyurea polyol (phân tán PHD) cũng là một loại polyol biến tính polymer đặc biệt, có thể được sử dụng cho bọt mềm có độ đàn hồi cao, bọt bán cứng và bọt mềm. Hiện nay trên thị trường có rất ít sản phẩm.

Ngoài ra còn có một số polyol đặc biệt được sử dụng trong sản xuất bọt polyurethane, chẳng hạn như polyol dầu thực vật, polyol polyester nhựa thông và polyol polyester polymer.

3. Chất tạo bọt
Chất hỗ trợ tạo bọt là không thể thiếu trong sản xuất bọt polyurethane, bao gồm chất xúc tác, chất ổn định bọt (chất ổn định bọt), chất tạo bọt, v.v. Ngoài ra còn có một số chất phụ gia tùy chọn và có thể sử dụng khi cần thiết, chẳng hạn như chất cản. Chất đốt, chất mở rộng chuỗi/chất liên kết ngang, chất chống oxy hóa, chất ổn định ánh sáng, chất làm mềm bọt, chất mở tế bào, chất độn, bột màu, chất chống tĩnh điện, chất ổn định thủy phân, chất ổn định lưu trữ thành phần bọt, v.v.

1. Chất tạo bọt
Nước là chất tạo bọt quan trọng trong sản xuất vật liệu polyurethane. Nó là một chất tạo bọt hóa học. Khí carbon dioxide được tạo ra bởi phản ứng với isocyanate nở ra, tạo bọt và đông cứng vật liệu bọt nhớt đàn hồi để thu được các loại bọt polyurethane khác nhau.

Vì carbon dioxide có tính dẫn nhiệt cao và tính thấm mạnh nên chất tạo bọt vật lý phải được sử dụng cho các công thức tạo bọt polyurethane cứng đòi hỏi đặc tính cách nhiệt cao. Bởi vì giai đoạn đầu trộn nguyên liệu trong sản xuất bọt cứng tạo ra rất nhiều nhiệt trong vòng vài chục giây nên cần chất tạo bọt để hấp thụ một phần nhiệt, đồng thời quá trình khí hóa chất tạo bọt làm cho bọt nở ra và bọt.

Trong quá trình sản xuất bọt polyurethane dẻo, để thu được bọt dẻo mật độ thấp mà không có quá nhiều nước khiến bọt trở nên cứng, thông thường cần phải kiểm soát lượng nước và thêm một lượng chất tạo bọt vật lý thích hợp làm chất phụ trợ. chất tạo bọt.

CFC-11 (Trichlorofluoromethane) được sản xuất công nghiệp vào cuối những năm 1920. Bởi vì CFC-11 có đặc tính không cháy, nhiệt độ sôi thích hợp, dễ khí hóa, độ dẫn nhiệt của khí thấp, độc tính thấp, tương thích tốt với nguyên liệu thô polyurethane, không ăn mòn, giá thành thấp, quy trình tạo bọt đơn giản, v.v. sản xuất bọt polyurethane Chất tạo bọt rất lý tưởng trong môi trường.

Từ những năm 1960 đến đầu những năm 1990, CFC-11 được sử dụng rộng rãi làm chất thổi cho bọt polyurethane. Tuy nhiên, vào những năm 1970, các nhà khoa học phát hiện ra rằng CFC-11 thải ra trong khí quyển có thể phá hủy dần tầng ozone, điều này thu hút sự chú ý của các nhà bảo vệ môi trường trên toàn thế giới. Các loại chất tạo bọt chính hiện được sử dụng thay thế cho CFC-11 là HCFC (hydrochlorofluorocarbon), HFC (hydrofluorocarbon), HC (alkan), CO2 lỏng và nước.

2. Chất ổn định bọt
Khi sản xuất bọt polyurethane, chất ổn định bọt (hay chất ổn định bọt) là thành phần không thể thiếu. Nó có thể làm tăng khả năng hòa tan lẫn nhau của từng thành phần và đóng vai trò nhũ hóa vật liệu bọt, ổn định bọt và điều chỉnh tế bào. Chất ổn định bọt là chất hoạt động bề mặt và có hai loại hợp chất không chứa silicon và hợp chất organosilicon.

Hầu hết các chất ổn định bọt hiện đang được sử dụng là copolyme khối polysiloxane oxyalkylene, là chất hoạt động bề mặt silicon biến đổi polyether, đôi khi thường được gọi là "dầu silicon" trong ngành. Do thành phần cấu trúc của loại chất hoạt động bề mặt này đa dạng và hiệu quả sử dụng tốt, chất hoạt động bề mặt silicon biến tính polyether đã được sử dụng rộng rãi làm chất ổn định bọt trong ngành công nghiệp bọt polyurethane.

3. Dụng cụ mở lỗ chân lông
Phương pháp thu được bọt polyurethane tế bào mở:

Sử dụng chất xúc tác thích hợp để đạt được sự cân bằng cần thiết giữa phản ứng tạo gel và phản ứng tạo bọt. Khi vật liệu xốp tăng lên đến điểm cao nhất, cường độ màng thành tế bào không đủ để bịt kín các bong bóng bên trong và khí thoát ra khỏi thành tạo thành các tế bào mở. Cấu trúc bọt;
Sử dụng nguyên liệu polyol polyether thích hợp để tạo thành bọt tế bào mở;
Khi chất xúc tác và nguyên liệu thô không đủ để giải quyết vấn đề, một lượng nhỏ chất mở tế bào được sử dụng để phân tán urê hình thành do nước tạo bọt để thu được bọt có tỷ lệ tế bào mở nhất định.

Chất mở tế bào là một loại chất hoạt động bề mặt đặc biệt, thường chứa các phân đoạn hoặc nhóm kỵ nước và ưa nước. Chức năng của nó là làm giảm sức căng bề mặt của bọt, thúc đẩy quá trình vỡ tế bào và tăng tốc độ tế bào mở của bọt polyurethane. Cải thiện độ co ngót của các sản phẩm nhựa xốp mềm, bán cứng và cứng do các ô kín gây ra.

Do mật độ liên kết ngang cao của bọt polyurethane cứng nhắc thông thường, độ bền màng thành tế bào trong quá trình tạo bọt cao và nói chung nó là cấu trúc ô kín. Tuy nhiên, bằng cách thêm chất mở tế bào, bọt polyurethane cứng dạng tế bào mở có thể được sản xuất để giảm tiếng ồn, cho các mục đích như lọc.

Paraffin lỏng kỵ nước sớm, polybutadiene, dimethyl polysiloxane, v.v. có thể được sử dụng làm chất ổn định bọt và chất mở tế bào. Chất phân tán parafin và oxit polyetylen cũng có thể được sử dụng làm chất mở tế bào. Hiện nay, thành phần hóa học đặc biệt của copolyether oxit polyoxypropylene-ethylene, chất đồng trùng hợp polyoxyalkylene-polysiloxane, v.v. được sử dụng làm chất mở lỗ chân lông.

4. Chất làm mềm
Việc sử dụng chất làm mềm trong sản xuất bọt polyurethane dẻo có công thức chứa hàm lượng nước cao có thể ức chế độ cứng của bọt do quá nhiều nhóm urê gây ra. Chất điều chỉnh làm mềm bọt có tác dụng làm mềm. Việc sử dụng chất làm mềm có thể làm giảm lượng isocyanate và do đó làm giảm độ cứng của bọt. Nó được sử dụng trong sản xuất bọt polyurethane linh hoạt. Chất làm mềm thương mại thường chứa polyete đặc biệt, polyol đặc biệt và nước.