Поліуретанова гнучка піна відноситься до гнучкої поліуретанової піни, яка є різновидом гнучкої поліуретанової піни з певною еластичністю. Це найбільш використовуваний поліуретановий продукт серед поліуретанових виробів. М'яка поліуретанова піна має структуру з відкритими комірками, має низьку щільність, хороше еластичне відновлення, звукопоглинання, вентиляцію, збереження тепла та інші властивості. В основному використовується як матеріал для подушок для меблів, матраців, подушок для сидінь автомобіля тощо. М’яка піна використовується як фільтруючий матеріал, звукоізоляційний матеріал, ударостійкий матеріал, декоративний матеріал, пакувальний матеріал і теплоізоляційний матеріал.
Гнучку поліуретанову піну можна розділити на різні типи відповідно до різних стандартів класифікації:
A. За ступенем м’якості та твердості, тобто за різними характеристиками стійкості до навантажень, поліуретанову гнучку піну можна розділити на звичайну гнучку піну, надм’яку піну, гнучку піну з високим навантаженням та гнучку піну з високою еластичністю, серед яких яка гнучка піна з високою еластичністю та гнучка піна з високим навантаженням зазвичай використовується у виробництві подушок для сидінь, матраців тощо.
B. Відповідно до різних виробничих процесів поліуретанову м’яку піну можна розділити на блокову м’яку піну та формовану м’яку піну. Блок м'якої піни виготовляється безперервним процесом для отримання піни великого об'єму, а потім нарізається на піну потрібної форми. Формована м’яка піна — це пінопласт, який безпосередньо змішує сировину, а потім впорскує її у форму, щоб спінити бажану форму за допомогою методу зазору.
Чому існує так багато типів гнучких пінополіуретанів і так багато застосувань? Це пов'язано з різноманітністю виробничої сировини, тому властивості виготовлених гнучких пінополіуретанів також різні. Потім, сировина, що використовується для гнучкої поліуретанової піни. Які наслідки природи готового продукту? Відповідь буде надано нижче.
1. Поліефір поліол
Будучи основною сировиною для виробництва гнучкої поліуретанової піни, поліефірний поліол реагує з ізоціанатом з утворенням уретану, що є каркасною реакцією спінених продуктів. Якщо кількість поліефірного поліолу збільшується, кількість іншої сировини (ізоціанат, вода та каталізатор тощо) зменшується, що може легко спричинити розтріскування або руйнування виробів з поліуретанової гнучкої піни. Якщо кількість поліефірного поліолу зменшити, отриманий гнучкий поліуретановий пінополіуретановий продукт буде твердим і еластичність буде знижена, і відчуття руки буде поганим.
Крім того, середня функціональність поліефірного поліолу також впливає на властивості отриманого поліуретанового еластичного спіненого матеріалу. У випадку однакової функціональності, чим більша молекулярна маса простого поліефірного поліолу, тим нижча його реакційна здатність, але міцність на розрив, подовження та пружність отриманих продуктів з поліуретанової гнучкої піни значно покращуються; в еквівалентному значенні. У разі того самого (молекулярна маса/функціональність), якщо функціональність поліефірного поліолу збільшується, реакційна здатність буде посилена, швидкість реакції буде відносно прискорена, ступінь зшивання отриманого поліуретану буде збільшиться, і твердість піни збільшиться, але подовження матеріалу збільшиться. знизився. Таким чином, Luoyang Tianjiang Chemical New Materials Co., Ltd. запропонувала, щоб виробництво поліуретанових гнучких спінених матеріалів вибирало поліефірні поліоли із середньою функціональністю понад 2,5. Якщо середня функціональність поліефірних поліолів занадто низька, отримані поліуретанові піни відновлюються після стиснення погано.
2. Піноутворювач
Як правило, лише вода (хімічний піноутворювач) використовується як піноутворювач у виробництві поліуретанових блоків із густиною понад 21 г/см3, а низькі температури кипіння, такі як метиленхлорид (МС), використовуються в композиціях із низькою щільністю або надвисокою щільністю. - м'які склади. Компаунди (фізичні піноутворювачі) виступають як допоміжні піноутворювачі.
Як спінювач вода реагує з ізоціанатом, утворюючи сечовинні зв’язки та вивільняючи велику кількість CO2 і тепла. Ця реакція є реакцією подовження ланцюга. Чим більше води, тим менше щільність піни і тим сильніше твердість. У той же час клітинні стовпи стають меншими і слабшими, що знижує несучу здатність, схильне до руйнування і розтріскування. Крім того, збільшується витрата ізоціанату, а також збільшується тепловиділення. Легко викликати горіння серцевини. Якщо кількість води перевищує 5.0 частин, потрібно додати фізичний піноутворювач, щоб поглинути частину тепла та уникнути горіння серцевини. При зменшенні кількості води відповідно зменшується кількість каталізатора, але збільшується щільність отриманого еластичного пінополіуретану.
Допоміжний піноутворювач зменшить щільність і твердість пінополіуретану. Оскільки допоміжний спінювач поглинає частину тепла реакції під час газифікації, швидкість затвердіння сповільнюється, тому необхідно відповідним чином збільшити кількість каталізатора; в той же час, оскільки газифікація поглинає частину тепла, небезпека спалювання активної зони уникає.
3. Толуолдіізоціанат
Поліуретанова гнучка піна зазвичай вибирає T80, тобто суміш двох ізомерів 2,4-TDI та 2,6-TDI із співвідношенням (80±2) відсотків і (20±2) відсотків .
Фактична кількість ізоціанату{{0}}[0,1554×(кислотне число поліольного полімеру плюс гідроксильне число) плюс 9,667×відсоток води]×ізоціанатний індекс. Ізоціанатний індекс зазвичай контролюється між 1.03-1.10. Коли ізоціанатний індекс збільшується в певному діапазоні, твердість піни збільшується, але після досягнення певної точки твердість більше не збільшується значно, тоді як міцність на розрив, міцність на розрив і відносне подовження зменшуються.
Коли ізоціанатний індекс занадто високий, поверхня буде липкою протягом тривалого часу, модуль стиску тіла піни збільшиться, структура мережі піни буде грубою, закрита комірка збільшиться, швидкість відскоку зменшиться, а іноді виріб трісне. У той же час, завдяки безперервній реакції непрореагованого TDI, теплотворна здатність підвищується, а екзотермічний час і час затвердіння подовжуються, іноді до кількох годин. Це дозволить підтримувати високу температуру в центрі піни протягом тривалого часу, що легко спричинить коксування та горіння серцевини в центрі поліуретанового блоку.
Якщо ізоціанатний індекс занадто низький, механічна міцність і пружність піни будуть знижені, так що піна буде схильна до дрібних тріщин, що в кінцевому підсумку призведе до проблеми поганої повторюваності процесу спінювання; Крім того, якщо ізоціанатний індекс є занадто низьким, це також збільшить ступінь стиснення поліуретанової піни, і поверхня піни буде схильна до вологості.
4. Каталізатор
A. Каталізатор третинного аміну: зазвичай використовується A33 (розчин триетилендіаміну з масовою часткою 33 відсотки), і його функція полягає в сприянні реакції ізоціанату та води, регулюванні щільності піни та швидкості відкриття бульбашки тощо ., в основному для сприяння реакції піноутворення.
Якщо кількість третинного амінного каталізатора занадто велика, це призведе до розщеплення продуктів пінополіуретану, і в піні будуть пори або бульбашки; якщо кількість третинного амінного каталізатора занадто мала, отримана поліуретанова піна зменшиться, закриє комірки та зробить нижню частину пінопласту товстою.
B. Металоорганічний каталізатор: T-19 зазвичай використовується як оловоорганічний октоатний каталізатор; T-19 є каталізатором гелевої реакції з високою каталітичною активністю, і його основною функцією є сприяння гелевій реакції, тобто наступній реакції.
Якщо кількість оловоорганічного каталізатора занадто велика, це призведе до занадто швидкої швидкості гелеутворення, збільшення в’язкості, зміни пружності та повітропроникності та легко спричинить явище закритих комірок; якщо кількість оловоорганічного каталізатора занадто мала, це спричинить конденсацію. Недостатня кількість клею, що призведе до розколювання під час процесу спінювання, тріщин на краю або верхній частині пінопласту, а також видалення заготовок і задирок. Якщо кількість оловоорганічного каталізатора відповідним чином збільшити, можна отримати гарну поліуретанову піну з відкритими порами. Подальше збільшення кількості оловоорганічного каталізатора зробить піну поступово більш щільною, що призведе до усадки та закритих клітин.
Зменшення кількості третинного амінного каталізатора або збільшення кількості оловоорганічного каталізатора може збільшити міцність стінки полімерної бульбашкової плівки, коли утворюється велика кількість газу, тим самим зменшуючи явище пустотіння або розтріскування.
Чи має пінополіуретан ідеальну структуру з відкритими або закритими комірками, головним чином залежить від того, чи збалансовані швидкість реакції гелю та швидкість розширення газу під час утворення пінополіуретану. Такого балансу можна досягти, регулюючи тип і кількість третинного амінного каталізатора каталізатора і стабілізатора піни та інших допоміжних агентів у рецептурі.
5. Стабілізатор піни (силіконове масло)
Стабілізатор піни - це свого роду поверхнево-активна речовина, яка може добре диспергувати полісечовину в піноутворювальній системі, грати роль "фізичної точки зшивання" і, очевидно, може покращити ранню в'язкість суміші пінополіуретану та уникнути розтріскування піни.
З одного боку, стабілізатор піни має ефект емульгування, що може посилити взаємну розчинність між компонентами спіненого матеріалу. Це також може полегшити утворення повітря, диспергованого в сировині, під час процесу перемішування та змішування, що сприяє утворенню дрібних бульбашок, регулюванню розміру пор піни, контролю клітинної структури та покращенню стабільності піноутворення. Крім того, він може ефективно запобігати таким проблемам, як колапс і розрив клітин, що робить стінку піни еластичною та контролює розмір пор і однорідність піни. Експерти з Luoyang Tianjiang Chemical Industry узагальнили функції стабілізаторів піни таким чином: стабілізація піни на початковій стадії спінювання, запобігання злиття піни на середній стадії спінювання та з’єднання клітин на пізній стадії спінювання. Як правило, чим більше піноутворювача та POP використовується, тим більше використовується силіконової олії.
Якщо кількість стабілізатора піни занадто велика, еластичність стінки піни збільшиться на пізній стадії, і клітини будуть тонкими, і їх нелегко розірвати, але легко спричинити закриті клітини; якщо кількість стабілізатора піни занадто мала, піна лопне і згорнеться після запуску. Піна, пори піни великі, легко пузириться тощо.
6. Вплив температури
Реакція піноутворення поліуретану посилюється зі збільшенням температури матеріалу, що може спричинити горіння серцевини та небезпеку пожежі в чутливих композиціях. Температуру поліольного та ізоціанатного компонентів зазвичай контролюють постійно. При спінюванні щільність піни зменшується і відповідно підвищується температура матеріалу. Та сама формула, та сама температура матеріалу та висока температура влітку, швидкість реакції прискорюється, що призводить до зменшення щільності та твердості піни, збільшення подовження та збільшення механічної міцності. Влітку ізоціанатний індекс можна відповідно збільшити, щоб скорегувати зниження твердості.
7. Вплив вологості повітря
Коли вологість підвищується, твердість зменшується через реакцію ізоціанатної групи в піні з вологою в повітрі, тому кількість ізоціанату може бути відповідно збільшена під час спінювання. Якщо він занадто великий, це спричинить занадто високу температуру затвердіння та спричинить печію.
8. Вплив атмосферного тиску
Атмосферний тиск навколишнього середовища під час процесу спінювання також певною мірою впливатиме на властивості отриманих пінополіуретанових виробів. Чим вище тиск, тим вище щільність готового продукту; навпаки, чим нижче тиск, тим менше щільність готового продукту. Наприклад, використовуючи ту саму рецептуру, спінювання на більших висотах призводить до отримання пінного продукту меншої щільності.
Насамкінець хочемо нагадати вам звернути увагу на наступні моменти:
A. У процесі формування пінопластових виробів реакція гелю та реакція спінювання відбуваються одночасно, але між реакціями існують конкурентні відносини. Загалом, швидкість реакції спінювання більша, ніж швидкість реакції гелеутворення.
Реакція гелю - реакція утворення карбамату (тобто реакція ізоціанатних груп з гідроксильними групами).
Реакція піноутворення - відноситься до реакції за участю води, утворення сечовини та утворення бульбашок.
Ідеальна структура пінополіуретану з відкритими чи закритими комірками залежить від того, чи швидкість гелю та швидкість розширення газу збалансовані під час утворення піни. Такого балансу можна досягти шляхом регулювання типів і кількості третинних амінних каталізаторів і стабілізаторів піни в рецептурі.
B. Кількість бульбашок, що утворюються в піноутворювальній системі, і розмір комірок у піні залежать від дії зовнішнього зародкоутворювача. Чим більше нуклеуючого агента, тим більше утворюється бульбашок і тим дрібніші клітини.
Зародишеутворювач — це речовина, яка може викликати утворення бульбашок, наприклад дрібні тверді частинки в системі, рідина, стабілізатор піни або дрібні бульбашки, спочатку розчинені в матеріалі, включаючи повітря або азот, розчинені в поліолах та ізоціанатах, вуглекислий газ, стабілізатор піни, вуглець чорний та інші наповнювачі. Ці речовини можуть змусити газ утворювати більше бульбашок у матеріалі, і чим стабільніші бульбашки, тим дрібніші пори.
C. Тривалість доїння також певною мірою вплине на властивості готової поліуретанової піни. Чим довший час доїння, тим більше сприятливих для зростання великих бульбашок. Тому, щоб зменшити утворення великих бульбашок, кількість каталізатора можна відповідно збільшити, що може скоротити час доїння, і завдяки конкуренції між реакцією гелю та реакцією утворення бульбашок можна отримати дрібнопористу піну.
