聚氨酯硬泡配方基础交流

聚氨酯硬泡配方基础交流之组合料配比之设计、计算、试验、试料硬泡虽不比软泡、自结皮、弹性体：处处离不开计算却也并不都是漫无目标地“试”探，个中诀窍想摸出个大概至少要半年。 对于身处关键岗位的朋友（比如管配料、检验、 产品开发）来说这些都不是难事（有条件）大不了多做试验呗！ 但对于那些刚涉足这个领域的或者条件不太好的弟兄，难度就忒大；毕竟认知的最佳途径是“比 对”，有几个参照物理解起来省力气多了。 知道“什么是合适的、正常的”已经 很不错了，但能解析出“为什么是合适的、为什么不正常”那就要付出多倍的汗水与心血。前些日子就想把“大郎烧饼手艺”拿出来献丑，总在最后关头叹息止步：谁不 怕出丑呀！ 本人终究没在学院里研究过硬泡，设计、计算的那一套全是有异于大师著作。 好在做过现场工作，现在也想通了：都不干技术活了，要是出了丑还是能弄明白自己“为什 么技术饭吃不下去了”就这一点，值！以上是废话，下面说正事关于计算 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”合理，翻译成土话就是“按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 主料： 聚醚、聚酯、硅油（普通硬泡硅油都有羟值，据说是因为加了二甘醇之类的）配方数乘以各自的羟值，然后相加得数Q51 二 Q一56100水：水的配方量w52 二 W一9参与消耗-NCO的小分子物：配方量为K,其分子量为M,官能度为NK X N53 =（用了两种以上小分子的需要各自计算再相加）MS= S1+S2+S3基础配方所需粗MDI份量 （SX42） 一0.30 X1.05（所谓异氰酸指数1.0）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下到底额外消耗了多少-NC0，这个没人说得清楚。 另外，聚醚里有水分，偏高0.1%就好严重的；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90mgK0H/g，那个计算数出来后只能参考，不能认真！试验设计之 “冰箱、冷柜”类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、拉真空、 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 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1 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 性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/g5、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 F 1 1 ）组合料交易。水用量只好随行论价： F11 型的-0.6/ 1 .6 ，141B 型的环戊烷型的-2.0/2.4-1.7/2.2,3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 。工艺确认1、发泡体系确定：141B的还是环戊烷的。水量/物理发泡剂量的范围预定2、首先闹清楚目标生产线的工艺细节：发泡机类型、灌注流量、灌注前的温控数值、炕道 保温温控值及保温时间、箱体灌注口在哪及发泡料流经路线行程、灌注后合模封洞操作过程。3、目前（工作）环境温度、湿度变化情况。4、向现场作业员、质检员求询目前现行工艺、原料有什么缺陷和请他们提出什么其他具体 要求。具体试验1、 相溶性：100ml小烧杯加一短玻璃棒，归零，依次倒入主聚醚（聚酯）搅匀看是否透 明。 加入硅油、催化剂、水，搅匀，看是否透明。 加入物理发泡剂搅匀看是否 透明（注意搅拌后挥发的物理发泡剂要补回）。预配的组合料样品要存放至少 3天透明不分层才好。组合料样分别放在35、15°C下贮存24hr看是否透明有条件时，需要测设计中的组合料粘度（25°C及正常生产状态下的温度）看是不是粘度随温度变化 有大幅度的波动。2、抗收缩：自由发泡样1hr后切成规则方形体，量取定边尺寸后放在-20°C冰柜中24hr看 尺寸变化情况， 2%以内的线性收缩可以接受3、自由发泡：按设计的黑白料比例、温控执行自由发泡，关注料速、芯密度和拉丝痕迹。4、流动性：自由泡密度、速度确定后，一定要进行流动性试验。简易方法是：定量发泡料（一般为200g）搅匀后立即在发泡杯口套上稍大一点的长筒塑料袋，拉直垂直向上任由泡 料向上生长直至定型（要两个人操作）。 杯口至顶高度L与料重G的比值将作为一个重 要参数来评估组合料的流动性，L/G越大，流动性越好，此后还要分段测取芯密度作为辅助 参考（自低向高密度差不能太大，否则流动性也不能视作良好，特别是最高点那一段） 其实，如果试验做多了，在正常自由泡发泡时，可以看杯中残留泡的形状来大 致判断流动性的优劣：泡提出杯后越象蘑菇越好，越象直棍则越差。5、工艺条件宽容性：执行预设温控+3、-3°C的发泡，看是否还保持良好的流动性及泡孔 结构（“快料”与“慢料”的泡孔不能落差太大）进行白料恒定量，黑料量+10%、-10% 的自由发泡试验，常温下30min时泡体没有明显收缩的就算过得去。试产 之 “冰箱、冷柜”类这个简单了，整桶料子上机试产，按预定（或现实执行）的工艺条件生产，成 品装机打冷，看箱体收缩情况和保温情况。 一般程序：试产箱中成品泡体要取样测试导 热系数等综合数据。 现场需要微调的一般是：泡料温控、黑白料比例、添加催化剂、熟 化温度调整（以上内容得到曾伟铝、肖峰二位师弟、刘明凯刘工、王新德大哥的指点， 在此特别致谢！）仿木产品之组合料/工艺控制（内部讨论版）白料体系要求及制品要求1、白料粘度：涉及到出枪后的初始流动性（机发泡型）、搅拌混合效果（包括手工发泡型）以及出枪流量大小和黑白料比例，原则上不应高于2000mPa.S （