Polyurethaan flexibel schuim verwijst naar flexibel polyurethaanschuim, een soort flexibel polyurethaanschuim met een zekere elasticiteit. Het is het meest gebruikte polyurethaanproduct in polyurethaanproducten. Polyurethaan zacht schuim heeft meestal een open celstructuur, met lage dichtheid, goed elastisch herstel, geluidsabsorptie, ventilatie, warmtebehoud en andere eigenschappen. Het wordt voornamelijk gebruikt als kussenmateriaal voor meubels, matrassen, zitkussens van voertuigen, enz. Het zachte schuim wordt gebruikt als filtermateriaal, geluidsisolatiemateriaal, schokbestendig materiaal, decoratief materiaal, verpakkingsmateriaal en warmte-isolatiemateriaal.
Polyurethaan flexibel schuim kan worden onderverdeeld in verschillende typen volgens verschillende classificatienormen:
A. Afhankelijk van de mate van zachtheid en hardheid, dat wil zeggen, de verschillende belastingsbestendige prestaties, kan polyurethaan flexibel schuim worden onderverdeeld in gewoon flexibel schuim, superzacht schuim, hoogbelastend flexibel schuim en flexibel schuim met hoge veerkracht, onder welk flexibel schuim met hoge veerkracht en hoogbelastend zachtschuim Schuim wordt over het algemeen gebruikt bij de vervaardiging van zitkussens, matrassen, enz.
B. Volgens de verschillende productieprocessen kan polyurethaan zacht schuim worden onderverdeeld in blok zacht schuim en gevormd zacht schuim. Blok zacht schuim wordt geproduceerd door een continu proces om schuim met een groot volume te produceren en het vervolgens in schuim van de gewenste vorm te snijden. Het gegoten zachte schuim is een schuimproduct dat de grondstoffen direct mengt en vervolgens in de mal injecteert om via de gap-methode in de gewenste vorm te schuimen.
Waarom zijn er zoveel soorten flexibel polyurethaanschuim en zoveel toepassingen? Dit komt door de verscheidenheid aan productiegrondstoffen, zodat de eigenschappen van de gemaakte flexibele polyurethaanschuimen ook anders zijn. Vervolgens de grondstoffen die worden gebruikt voor flexibel polyurethaanschuim. Wat zijn de effecten van de aard van het eindproduct? Het antwoord zal hieronder worden gegeven.
1. Polyetherpolyol
Als de belangrijkste grondstof voor de productie van flexibel polyurethaanschuim, reageert polyetherpolyol met isocyanaat om urethaan te vormen, de skeletreactie van schuimproducten. Als de hoeveelheid polyetherpolyol wordt verhoogd, wordt de hoeveelheid andere grondstoffen (isocyanaat, water en katalysator, enz.) verminderd, wat gemakkelijk barsten of bezwijken van de polyurethaanschuimproducten veroorzaakt. Als de hoeveelheid polyetherpolyol wordt verminderd, zal het verkregen flexibele polyurethaanschuimproduct hard zijn en zal de elasticiteit worden verminderd en zal het handgevoel slecht zijn.
Bovendien beïnvloedt de gemiddelde functionaliteit van de polyetherpolyol ook de eigenschappen van het verkregen polyurethaan flexibele schuimmateriaal. In het geval van dezelfde functionaliteit, hoe groter het molecuulgewicht van de polyetherpolyol, hoe lager de reactiviteit, maar de treksterkte, rek en veerkracht van de verkregen polyurethaan flexibele schuimproducten worden significant verbeterd; in de equivalente waarde In het geval van hetzelfde (molecuulgewicht/functionaliteit), als de functionaliteit van polyetherpolyol toeneemt, zal de reactiviteit worden verhoogd, zal de reactiesnelheid relatief worden versneld, zal de mate van vernetting van het resulterende polyurethaan toenemen, en de hardheid van het schuim zal toenemen, maar de rek van het materiaal zal toenemen. heeft geweigerd. Daarom suggereerde Luoyang Tianjiang Chemical New Materials Co., Ltd. dat de productie van polyurethaan flexibele schuimmaterialen polyetherpolyolen met een gemiddelde functionaliteit van meer dan 2,5 zou moeten selecteren. Als de gemiddelde functionaliteit van polyetherpolyolen te laag is, worden de verkregen polyurethaanschuimen. Het herstel na compressie is slecht.
2. Schuimmiddel:
Over het algemeen wordt alleen water (chemisch schuimmiddel) gebruikt als schuimmiddel bij de vervaardiging van polyurethaanblokken met een dichtheid groter dan 21 g/cm3, en lage kookpunten zoals methyleenchloride (MC) worden gebruikt in formuleringen met lage dichtheid of ultra -zachte formuleringen. Verbindingen (fysische blaasmiddelen) fungeren als hulpblaasmiddelen.
Als blaasmiddel reageert water met isocyanaat om ureumbindingen te vormen waarbij een grote hoeveelheid CO2 en warmte vrijkomt. Deze reactie is een kettingverlengingsreactie. Hoe meer water, hoe lager de schuimdichtheid en hoe sterker de hardheid. Tegelijkertijd worden de celkolommen kleiner en zwakker, wat het draagvermogen vermindert en vatbaar is voor bezwijken en barsten. Bovendien neemt het verbruik van isocyanaat toe en neemt de warmteafgifte toe. Het is gemakkelijk om kernverbranding te veroorzaken. Als de hoeveelheid water groter is dan 5.0 delen, moet een fysiek schuimmiddel worden toegevoegd om een deel van de warmte te absorberen en kernverbranding te voorkomen. Wanneer de hoeveelheid water wordt verminderd, wordt de hoeveelheid katalysator dienovereenkomstig verminderd, maar de dichtheid van het verkregen flexibele polyurethaanschuim wordt verhoogd.
Hulpblaasmiddel vermindert de dichtheid en hardheid van flexibel polyurethaanschuim. Aangezien het hulpblaasmiddel een deel van de reactiewarmte tijdens de vergassing absorbeert, wordt de uithardingssnelheid vertraagd, dus het is noodzakelijk om de hoeveelheid katalysator op geschikte wijze te verhogen; tegelijkertijd wordt, doordat de vergassing een deel van de warmte opneemt, het gevaar van kernverbranding vermeden.
3. Tolueendiisocyanaat
Polyurethaan flexibel schuim kiest over het algemeen T80, dat wil zeggen een mengsel van twee isomeren van 2,4-TDI en 2,6-TDI met een verhouding van (80±2) procent en (20±2) procent .
De werkelijke hoeveelheid isocyanaat{{0}}[0,1554×(zuurwaarde van polyolpolymeer plus hydroxylwaarde) plus 9,667×waterpercentage]×isocyanaatindex. De isocyanaatindex wordt meestal geregeld tussen 1.03-1.10. Wanneer de isocyanaatindex binnen een bepaald bereik stijgt, neemt de hardheid van het schuim toe, maar na het bereiken van een bepaald punt neemt de hardheid niet meer significant toe, terwijl de scheursterkte, treksterkte en rek alle afnemen.
Wanneer de isocyanaatindex te hoog is, zal het oppervlak lange tijd plakkerig zijn, de compressiemodulus van het schuimlichaam zal toenemen, de schuimnetwerkstructuur zal grof zijn, de gesloten cel zal toenemen, de rebound-snelheid zal afnemen en soms het product zal barsten. Tegelijkertijd wordt door de continue reactie van niet-gereageerd TDI de calorische waarde verhoogd en worden de exotherme tijd en uithardingstijd verlengd, soms tot enkele uren. Hierdoor blijft de middentemperatuur van het schuim lang op een hoge temperatuur, wat gemakkelijk cokesvorming en kernverbranding in het midden van het polyurethaanblok veroorzaakt.
Als de isocyanaatindex te laag is, zal de mechanische sterkte en veerkracht van het schuim worden verminderd, zodat het schuim vatbaar is voor fijne barsten, wat uiteindelijk zal leiden tot het probleem van slechte herhaalbaarheid van het schuimproces; bovendien, als de isocyanaatindex te laag is, zal het ook de compressieset van het polyurethaanschuim groter maken en zal het oppervlak van het schuim nat aanvoelen.
4. Katalysator
A. Tertiaire aminekatalysator: A33 (triethyleendiamine-oplossing met een massafractie van 33 procent) wordt over het algemeen gebruikt en zijn functie is om de reactie van isocyanaat en water te bevorderen, de dichtheid van het schuim en de openingssnelheid van de bel aan te passen, enz. ., voornamelijk om de schuimreactie te bevorderen.
Als de hoeveelheid tertiaire aminekatalysator te veel is, zal dit ervoor zorgen dat de polyurethaanschuimproducten splijten en zullen er poriën of bellen in het schuim zijn; als de hoeveelheid tertiaire aminekatalysator te klein is, zal het resulterende polyurethaanschuim krimpen, de cellen sluiten en de bodem van het schuimproduct dik maken.
B. Organometaalkatalysator: T-19 wordt over het algemeen gebruikt als een organotinoctoaatkatalysator; T-19 is een gelreactiekatalysator met een hoge katalytische activiteit en de belangrijkste functie ervan is het bevorderen van de gelreactie, dat wil zeggen de latere reactie.
Als de hoeveelheid organotinkatalysator te veel is, zal dit leiden tot een te hoge geleringssnelheid, een toename van de viscositeit, een verandering in veerkracht en luchtdoorlatendheid, en gemakkelijk een geslotencelfenomeen veroorzaken; als de hoeveelheid organotinkatalysator te klein is, zal dit condensatie veroorzaken. Onvoldoende lijm, resulterend in splijten tijdens het schuimproces, barsten aan de rand of bovenkant van het schuim, en de-blank en bramen. Als de hoeveelheid organotinkatalysator op geschikte wijze wordt verhoogd, kan een goed polyurethaanschuim met open cellen worden verkregen. Verdere verhoging van de hoeveelheid organotinkatalysator zal het schuim geleidelijk strakker maken, wat resulteert in krimp en gesloten cellen.
Het verminderen van de hoeveelheid tertiaire aminekatalysator of het verhogen van de hoeveelheid organotinkatalysator kan de sterkte van de polymeerbellenfilmwand vergroten wanneer een grote hoeveelheid gas wordt gegenereerd, waardoor het fenomeen van uitholling of barsten wordt verminderd.
Of het polyurethaanschuim een ideale opencel- of geslotencelstructuur heeft, hangt er vooral van af of de gelreactiesnelheid en de gasexpansiesnelheid tijdens de vorming van het polyurethaanschuim in evenwicht zijn. Dit evenwicht kan worden bereikt door het type en de hoeveelheid tertiaire aminekatalysatorkatalyse en schuimstabilisatie en andere hulpstoffen in de formulering aan te passen.
5. Schuimstabilisator (siliconenolie)
Schuimstabilisator is een soort oppervlakteactieve stof, die ervoor kan zorgen dat polyurea zich goed in het schuimsysteem verspreidt, de rol van "fysiek vernettingspunt" speelt en duidelijk de vroege viscositeit van het polyurethaanschuimmengsel kan verbeteren en schuimscheuren kan voorkomen.
Enerzijds heeft de schuimstabilisator een emulgerend effect, wat de onderlinge oplosbaarheid tussen de componenten van het schuimmateriaal kan verbeteren. Het kan ook de lucht die in de grondstof is gedispergeerd, gemakkelijker te kiemen maken tijdens het roer- en mengproces, wat handig is voor het genereren van fijne belletjes, het aanpassen van de grootte van de schuimporiën, het regelen van de celstructuur en het verbeteren van de schuimstabiliteit. Bovendien kan het effectief voorkomen dat problemen zoals ineenstorting en breuk van de cellen de schuimwand elastisch maken en de poriegrootte en uniformiteit van het schuim regelen. Experts van Luoyang Tianjiang Chemical Industry vatten de functies van schuimstabilisatoren als volgt samen: stabiliseer het schuim in de beginfase van het schuimen, voorkom dat het schuim samensmelt in het middenstadium van het schuimen en verbind de cellen in het latere stadium van het schuimen. Over het algemeen geldt dat hoe meer schuimmiddel en POP worden gebruikt, hoe meer siliconenolie er wordt gebruikt.
Als de hoeveelheid schuimstabilisator te veel is, zal de elasticiteit van de schuimwand in de latere fase toenemen en zullen de cellen prima zijn en niet gemakkelijk te scheuren, maar het is gemakkelijk om gesloten cellen te veroorzaken; als de hoeveelheid schuimstabilisator te klein is, zal het schuim barsten en instorten na het starten. Schuim, de poriën van het schuim zijn groot en het is gemakkelijk te bubbelen enzovoort.
6. De invloed van temperatuur
De schuimreactie van polyurethaan neemt toe naarmate de temperatuur van het materiaal stijgt, wat kan leiden tot kernverbranding en brandgevaar in gevoelige formuleringen. De temperatuur van de polyol- en isocyanaatcomponenten wordt in het algemeen constant geregeld. Bij het opschuimen neemt de schuimdichtheid af en neemt de materiaaltemperatuur dienovereenkomstig toe. Dezelfde formule, dezelfde materiaaltemperatuur en hoge temperatuur in de zomer, de reactiesnelheid wordt versneld, wat resulteert in een afname van de schuimdichtheid en hardheid, een toename van de rek en een toename van de mechanische sterkte. In de zomer kan de isocyanaatindex op passende wijze worden verhoogd om de afname van de hardheid te corrigeren.
7. De invloed van luchtvochtigheid
Wanneer de vochtigheid toeneemt, neemt de hardheid af door de reactie van de isocyanaatgroep in het schuim met het vocht in de lucht, zodat de hoeveelheid isocyanaat tijdens het schuimen op geschikte wijze kan worden verhoogd. Als het te groot is, zal de uithardingstemperatuur te hoog zijn en brandend maagzuur veroorzaken.
8. De invloed van atmosferische druk
De atmosferische druk van de omgeving tijdens het schuimproces zal tot op zekere hoogte ook de eigenschappen van de verkregen polyurethaanschuimproducten beïnvloeden. Hoe hoger de druk, hoe hoger de dichtheid van het eindproduct; integendeel, hoe lager de druk, hoe lager de dichtheid van het eindproduct. Als u bijvoorbeeld dezelfde formulering gebruikt, resulteert schuimen op grotere hoogten in een schuimproduct met een lagere dichtheid.
Tot slot willen we u eraan herinneren om aandacht te besteden aan de volgende punten:
A. Bij het vormingsproces van geschuimde kunststofproducten vinden de gelreactie en de schuimreactie tegelijkertijd plaats, maar er is een competitieve relatie tussen de reacties. In het algemeen is de schuimreactiesnelheid groter dan de geleringsreactiesnelheid.
Gelreactie - Carbamaatvormingsreactie (dwz reactie van isocyanaatgroepen met hydroxylgroepen).
Schuimreactie - verwijst naar de reactie met water, vorming van ureum en het genereren van bellen.
Of polyurethaanschuim een ideale open-cel- of gesloten-celstructuur heeft, hangt er vooral van af of de gelsnelheid en de gasexpansiesnelheid tijdens de schuimvorming in evenwicht zijn. Deze balans kan worden bereikt door de typen en hoeveelheden tertiaire aminekatalysatoren en schuimstabilisatoren in de formulering aan te passen.
B. Het aantal gevormde bellen in het schuimsysteem en de grootte van de cellen in het schuim hangen af van het effect van het externe kiemvormende middel. Hoe meer het kiemvormende middel, hoe meer bellen er worden gegenereerd en hoe kleiner de cellen.
Nucleatiemiddel is een stof die belvorming kan veroorzaken, zoals fijne vaste deeltjes in het systeem, vloeistof, schuimstabilisator of fijne belletjes die oorspronkelijk in het materiaal waren opgelost, inclusief lucht of stikstof opgelost in polyolen en isocyanaten, Kooldioxide, schuimstabilisator, koolstof zwart en andere vulstoffen. Deze stoffen kunnen ervoor zorgen dat het gas meer bellen in het materiaal genereert, en hoe stabieler de bellen, hoe fijner de poriën.
C. De lengte van de melktijd zal tot op zekere hoogte ook de eigenschappen van het afgewerkte polyurethaanschuim beïnvloeden. Hoe langer de melktijd is, des te gunstiger is de groei van grote bellen. Om de vorming van grote bellen te verminderen, kan daarom de hoeveelheid katalysator op geschikte wijze worden verhoogd, wat de melktijd kan verkorten, en kan fijncellig schuim worden verkregen vanwege de concurrentie tussen de gelreactie en de belvormingsreactie.
