一、聚氨酯生产原料
1、 黑料
2、 白料
3、 发泡剂
二、发泡工艺原理
三、 环戊烷发泡工艺参数的控制
四、 反应速度参数
六、 发泡工艺控制要点
七、 聚氨酯发泡常见问题及决绝措施
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一、 聚氨酯生产原料
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聚氨酯生产主要原料有:黑料、白料、发泡剂。
1、黑料: 黑料的学名为多异氰酸酯,因其是一种黑粘稠液体,故俗称黑料。多异氰酸酯的主要品种有MDI、TDI、PAPI,其中MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)用于冰箱聚氨酯泡沫生产。
2、白料:工业生产冰箱聚氨酯泡沫时,通常先将组合聚醚型多元醇、催化剂,泡沫稳定剂进行混合,这种混合物是一种白粘稠液体,俗称白料。
(1) 组合聚醚型多元醇:冰箱聚氨酯泡沫所使用的多元醇为聚醚型多元醇。
(2) 催化剂:催化剂的主要作用是加速聚氨酯的形成,缩短固化时间,提高发泡质量。
(3) 泡沫稳定剂:泡沫稳定剂的主要作用是乳化系统中的各原料组份,保证体系反应顺利进行;促进气泡的成核作用;提高气泡壁稳定性,使制品泡孔均匀细密,具有良好的机械性
能。稳定剂的用量虽然不大,但对泡沫体的泡孔结构、物理性能、制造工艺都有着重大影响。
(4) 组合聚醚的性能指标(组合聚醚牌号:HY MA021801)
项目 | 单位 | 指标 | 备注 |
水分 | % | 2.10~2.20 | |
羟值 | mg KOH/g | 445~475 | |
酸值 | | PH11 | |
粘度(25℃) | mPa*s | 2500~3500 | |
密 度(25℃) | g/cm3 | 1.07 | 黑料1.23 |
外观 | 草黄透明液体,无机械杂质 |
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3、发泡剂:在聚氨酯发泡中,发泡剂主要作用是产生气体,在聚氨酯中形成均匀分布的细小气泡。发泡剂本身不参加多异氰酸酯和组合聚醚之间的化学反应。利用氟利昂(如R11、R12)作发泡剂的发泡工艺称为有氟发泡。发泡剂不含氟利昂的发泡工艺称为无氟发泡。如环戊烷发泡。
二、发泡工艺原理
通过高压发泡机的注射头把黑料 和白料与环戊烷的预混物进行混合,并注入箱体或门体的外壳和内胆之间的夹层内。在一定温度条件下,多异氰酸酯(中的异氰酸根(-NCO无烟抛光剂))与组合聚醚(中的羟基(-OH))在催化剂的作用下发生化学反应,生成聚氨酯,同时释放大量热量。此时预混在组合聚醚的发泡剂(环戊烷)不断汽化使聚氨酯膨胀填充壳体和内胆之间的空隙。
化学反应式云朵制造机nO=C=N—R—N=C=O + n HO—R’—OH —( OC—NH—R—NH—COO — R’—O —)n
三 环戊烷发泡工艺参数的控制
a)黑料和白料的配比:
黑料(多异氰酸酯)∶白料(组合聚醚型多元醇)∶发泡剂(环戊烷) = 145∶100∶11.5
b) 发泡原液温度:黑料和白料温度控制在18~25℃
c) 模具温度:40±5℃
d) 箱预热炉温度:35~50℃,发泡炉温度35~55℃。
e) 注射压力:黑料和白料注射压力控制在13~16MPa。
f) 熟化时间:≥6min
四、反应速度参数(亨斯迈黑料与白料MA 021801)
反应标准条件:各化学试剂温度为20℃,纸杯容量为455毫升,搅拌器为4片螺旋叶片,并带6厘米的导向环,在2000转/分钟的速度下搅拌。
配 比 | 黑料 145 | 组合聚醚 100 | 环戊烷 13 |
项 目 | 单位 | 指标值 |
搅拌时间 | S | 6 |
乳白(始发)时间 | S | 14~18 |
凝胶(拉丝)时间 | S | 板簧70~86 |
不粘(止发)时间 | 餐具架S | 125~155 |
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五 、聚氨酯泡沫性能要求
1、自由发泡密度:24~27Kg/m3
2、聚氨酯模塑密度:34~36Kg/m3
3、压缩强度: ≥0.20MPa
4、导热系数: ≤19.6 mw/m·k
5、尺寸稳定性(-30℃,24h): ≤1.0%
6、闭孔率 ≥97%
六、发泡工艺控制要点
1、 严格控制原液的理化性能
黑、白料中的多异氰酸酯、组合聚醚、发泡剂,催化剂及泡沫稳定剂的化学性能直接决定合成聚氨酯的化学反应和泡沫物理性能。是生产合格的聚氨酯泡沫基本条件。
黑、白料单体应为通明的粘稠液体,无絮状不溶性杂质。若有不溶性杂质,将会堵塞发泡机的滤网,导致原料流量不稳定,黑白料的配比不符合要求混料不均匀。甚至堵死发泡机的管路不下料。
我司各线在双班生产的情况下,至少每周将发泡机(及预混机)的黑料和白料滤网及头针阀彻底清洗一次。
2、 严格控制原液的配比和注射量
必须严格控制黑料、组合聚醚和环戊烷的配比。在总注射量不变的情况下,黑料比例过大则会出现空泡,白料比例过大则出现软泡,环戊烷比例过大则出现涨泡,比例过小则出现空泡。黑白料的比例失调,将会出现混料不均匀,泡沫出现收缩现象。
注射量的多少应以工艺要求为标准。注射量低于工艺要求量时将会出现泡体模塑密度低、强度低,甚至出现填充不密实空泡现象。注射量高于工艺要求时将会出现涨泡和漏泡现象,箱体(门体)出现变形。
3、严格控制工艺温度和熟化时间
聚氨酯发泡是一个较复杂的物理和化学反应过程。原料、模具、预热温度及熟化时间的波动将直接影响到发泡质量。
A、黑料是一种较活泼的化学物质,极易与水发生化学反应,贮存的过程中应保证容器的干燥密封并充干燥氮气保护,使用的过程中不应与水直接接触。贮存温度低于5℃会产生结晶现象,因此必须注意防冻。一旦出现结晶,应在使用前于70~80℃加热熔化,并充分搅拌均匀。贮存温度高于50℃会生产一种不溶性的固体,粘度增大,化学性质发生变化。白料亦存在同样的性质。
故要求黑、白料应贮存在室温(20~25℃)下的通风、阴凉、干燥的地方,避免日晒、雨淋。
B、黑白料在发泡前应进行恒温处理,控制发泡温度在18~25℃。