تتكون رغوة البولي يوريثان (رغوة البولي يوريثان) بشكل أساسي من مادة البولي يوريثان كمكون رئيسي لها. تشتمل المواد الخام في المقام الأول على البولي إيزوسيانات والبوليولات، مع إضافة العديد من الإضافات، وأهمها سلسلة من عوامل الرغوة المتعلقة بعملية الرغوة. تؤدي هذه المواد المضافة إلى إنتاج كمية كبيرة من الرغوة داخل منتج التفاعل، مما ينتج عنه منتجات رغوة البولي يوريثان. تقدم هذه المقالة لمحة موجزة عن المواد الخام المستخدمة في إنتاج رغوة البولي يوريثان وعوامل الرغوة.


1. بولي إيزوسيانات


تشمل البولي إيزوسيانات الأكثر استخدامًا في الإنتاج الصناعي لرغاوي البولي يوريثان التولوين ثنائي إيزوسيانات (TDI)، والبولي ميثيلين بولي فينيل إيزوسيانات (PAPI)، وثنائي فينيل ميثان ثنائي إيزوسيانات (MDI)، والسائل MDI (L-MDI).



TDI


يستخدم TDI بشكل رئيسي في إنتاج رغاوي البولي يوريثان المرنة. تتميز MDI بتفاعلية أعلى من TDI، وتقلب أقل، ويمكن استخدام بعض الأشكال المعدلة من MDI كبدائل لـ TDI في إنتاج رغاوي البولي يوريثان المرنة، بما في ذلك رغاوي البولي يوريثان عالية الكثافة وتصنيع إلاستومرات البولي يوريثان شبه الصلبة أو الدقيقة.


PAPI، المعروف أيضًا باسم MDI الخام أو MDI المبلمر، عادةً ما يكون متوسط ​​وزنه الجزيئي يتراوح من 30 إلى 400، مع محتوى NCO من 31% إلى 32%. في مجال البلاستيك الرغوي، يتم استخدام PAPI وPAPI المعدل في المقام الأول لإنتاج العديد من رغاوي البولي يوريثان الصلبة، مع استخدام بعضها أيضًا في إنتاج الرغاوي المرنة عالية الارتداد، ورغاوي الجلد المتكاملة، والرغاوي شبه الصلبة. يمكن خلط PAPI مع TDI لتصنيع المواد البلاستيكية الرغوية عالية الارتداد والمعالجة على البارد.


2. البولي إيثر والبوليستر بوليول


2.1 بولي إيثر بوليولات


تكون بوليولات البولي إيثر المستخدمة لإنتاج رغاوي البولي يوريثان المرنة عبارة عن بولي إيثرات طويلة السلسلة ومنخفضة الأداء بشكل عام. في تركيب الرغاوي المرنة، تتراوح وظيفة البولي إيثر بوليول عادةً بين 2 و3، بمتوسط ​​وزن جزيئي يتراوح من 2000 إلى 6500. يتم استخدام ثلاثيات البولي إيثر بشكل شائع في الرغاوي المرنة، والتي تبدأ عادةً بالجلسرين (البروبان-1،2،3-تريول) ويتم الحصول عليها من خلال بلمرة فتح الحلقة باستخدام بروبان إيبوكسي 1،2 أو بلمرة مشتركة مع كمية صغيرة من أكسيد الإيثيلين، مع يتراوح الوزن الجزيئي عمومًا بين 3000 إلى 7000.



بولي إيثر بوليول


تُستخدم بوليولات البولي إيثر عالية النشاط بشكل أساسي في الرغاوي المرنة عالية الارتداد ويمكن استخدامها في إنتاج الرغاوي شبه الصلبة ومنتجات الرغاوي الأخرى. يمكن استخدام بعض ثنائيات بولي إيثر كمواد مساعدة، مخلوطة مع ثلاثيات بولي إيثر في تركيبات رغوية مرنة. يتم استخدام البولي إيثر بوليول منخفض عدم التشبع والوزن الجزيئي العالي لإنتاج الرغاوي الناعمة، مما يقلل من كمية TDI المطلوبة.


تكون بوليولات بولي إيثر المستخدمة في تركيبات الرغوة الصلبة عمومًا عبارة عن بوليولات بولي إيثر عالية الأداء وذات قيمة هيدروكسيلية عالية لتحقيق ترابط وصلابة كافية. تتراوح قيمة الهيدروكسيل لبوليولات البولي إيثر لتركيبات الرغوة الصلبة عادة من 350 إلى 650 مجم KOH/جم، مع متوسط ​​وظيفة 3 أو أعلى. غالبًا ما تستخدم تركيبات الرغوة الصلبة مزيجًا من نوعين من بوليولات البولي إيثر، بمتوسط ​​قيمة هيدروكسيل تبلغ حوالي 4000 ملجم KOH/جرام.


تستخدم تركيبات الرغوة شبه الصلبة في كثير من الأحيان بعض البولي إيثرات ذات الوزن الجزيئي العالي، وخاصة بولي إيثر ثلاثي ثلاثي عالي النشاط، وبعض بوليولات بولي إيثر منخفضة الوزن الجزيئي عالية الأداء من تركيبات الرغوة الصلبة.

2.2 بوليولات البوليستر


يمكن استخدام بوليولات بوليستر أليفاتية منخفضة اللزوجة، مثل ثنائيات أديبات هيكسانيديول بقيمة هيدروكسيل تبلغ حوالي 56 مجم KOH/جم، أو بوليولات بوليستر متفرعة قليلاً، لإنتاج رغاوي بولي يوريثان مرنة قائمة على البوليستر. تتميز بوليولات البوليستر بتفاعلية عالية. حاليا، يتم استخدام رغوة البولي يوريثان المصنوعة من البوليستر فقط في عدد قليل من المجالات مثل المواد المساعدة للملابس.



بوليولات البوليستر


يتم استخدام بوليولات البوليستر العطرية، التي يتم تصنيعها من أحماض ثنائي الكربوكسيل (مثل أنهيدريد الفثاليك، وحمض تيريفثاليك، وما إلى ذلك) وثنائيات الجزيئات الصغيرة (مثل جلايكول الإثيلين، وما إلى ذلك) أو البوليولات، لإنتاج رغاوي البولي يوريثان الصلبة ورغاوي البولي إيزوسيانورات الصلبة. يمكن أيضًا استخدام بوليولات بوليستر ذات قيمة هيدروكسيلية منخفضة مشتقة من أنهيدريد الفثاليك في الرغاوي المرنة عالية الارتداد، ورغاوي الجلد المتكاملة، والرغاوي شبه الصلبة، ومواد البولي يوريثان غير الرغوية.

2.3 بوليولات البوليمر


تعمل بوليولات البوليمر، بما في ذلك الستايرين الصلب، والبوليمرات المتجانسة الأكريلونيتريل، والبوليمرات المشتركة، والبوليمرات المطعمة، بمثابة "حشوات" عضوية لتعزيز أداء الحاملة. تُستخدم بوليولات البوليمر في إنتاج رغاوي الكتل المرنة عالية الصلابة، والرغاوي عالية الارتداد، والرغاوي المرنة لدنة بالحرارة، والرغاوي شبه الصلبة، ورغاوي التسلخ الذاتي، ومنتجات حقن التفاعل (RIM). يمكنها تقليل سمك المنتج، وخفض كثافة الرغوة لتقليل التكاليف، وزيادة فتح الخلايا البلاستيكية الرغوية، ونقل خصائص مثبطات اللهب إلى المنتجات.



بوليمر بوليولات


تعد بوليولات البوليوريا (تشتتات PHD) فئة خاصة من البوليولات المعدلة بالبوليمر المستخدمة في الرغاوي المرنة عالية الارتداد، والرغاوي شبه الصلبة، والرغاوي الناعمة، ولكن وجودها في السوق محدود.


هناك أيضًا بعض البوليولات الخاصة المستخدمة لإنتاج رغاوي البولي يوريثان، مثل البوليولات القائمة على الزيوت النباتية، وبوليولات البوليستر القائمة على الصنوبري، والبوليسترات البوليمرية. لم يتم وصف هذه بالتفصيل في هذه المقالة.

بولي إيثر بوليول: قيمة الهيدروكسيل 36، هيدروكسيل أولي > 65%, 60%.


بوليول البوليمر: قيمة الهيدروكسيل 28، كوبوليمر 20%، 40%.


الماء: 3%.


80TDI وMDI البوليمرية (اللزوجة 300mpa): 80:20.


T12: 0.025%.


A33: 0.4%.


زيت السيليكون HR-3: 1%.


HA-1 كروسلينكر: 6%.


ثنائي (ب-ثنائي ميثيل أمينو إيثيل) إيثر: 0.15%.

هيدروكسيد الألومنيوم


المعروف أيضا باسم الألومينا المائية. هيدروكسيد الألومنيوم المستخدم كمثبط للحريق هو في الأساس ألومينا ثلاثية الترطيب. يظهر على شكل مسحوق بلوري أبيض ناعم بمتوسط ​​حجم جسيمات يتراوح من 1 إلى 20 ميكرومتر. كثافته النسبية 2.42، معامل الانكسار 1.57، و 30% pH للملاط هو 9.5-10.5. درجة حرارة بدء الجفاف هي 200 درجة مئوية، مع حرارة امتصاص تبلغ 2.0 كيلوجول/جرام.


أثناء الاحتراق، فإنه يطلق كمية كبيرة من الماء المدمج كيميائيًا، ويمتص كمية كبيرة من الحرارة، ويبطئ معدل التحلل الحراري للبوليمر، ويقلل من درجة حرارة سطح المادة، ويؤخر ويمنع احتراق الركيزة. وسوف تولد كمية كبيرة من البخار على سطح الركيزة، مما يخفف الأكسجين في منطقة الاحتراق، ويقلل من تركيز الدخان والغازات السامة القابلة للاشتعال. يمكن لأكسيد الألومنيوم المتولد أثناء الاحتراق أن يعزز تكوين طبقة واقية متفحمة على سطح البوليمر.



ميلامين


المعروف باسم الميلامين، وهو عبارة عن بلورة بيضاء أحادية الميل ذات سمية منخفضة وغير قابلة للاشتعال ونقطة انصهار تبلغ 354 درجة مئوية. يخضع للتسامي الماص للحرارة والتحلل السريع تحت حرارة عالية. عند درجات حرارة تتراوح بين 250-450 درجة مئوية، يمكنها امتصاص كمية كبيرة من الحرارة وإطلاق النيتروجين أثناء التحلل، مما يبطئ معدل احتراق المادة. وفي الوقت نفسه، فإنه يشكل طبقة حاجز متفحمة على سطح الركيزة، بمثابة مثبط للحريق. ومع ذلك، هناك بعض مشاكل التشتت، لذلك يجب استخدامه معًا. عند استخدامه كمثبط للحريق، يمكن أن يؤدي التحلل بدرجة الحرارة العالية إلى إنتاج غاز السيانيد السام.



مثبطات اللهب الفسفورية العضوية


تريس (1،3-ثنائي كلورو-2-بروبيل) فوسفات (TDCPP)


سائل لزج أصفر شاحب وشفاف. ويحتوي على 7.2% فوسفور، و49.4% كلور، ودرجة وميضه 251.7 درجة مئوية، ونقطة اشتعاله 282 درجة مئوية، ودرجة حرارة الاحتراق التلقائي 514 درجة مئوية. ويبدأ بالتحلل عند 230 درجة مئوية، وهو قابل للذوبان في الكحول والبنزين ورابع كلوريد الكربون، وما إلى ذلك. عند استخدامه بنسبة 5%، يمكن أن يحقق خصائص الإطفاء الذاتي، وعند 10%، يمكن أن يجعل المادة تنطفئ ذاتيًا أو غير قابلة للاشتعال، في حين تتمتع أيضًا بمقاومة الماء، ومقاومة الضوء، وخصائص مضادة للكهرباء الساكنة.



مقاومة للحريق بولي إيثر بوليول


1. مكونات الصيغة:


بولي إيثر بوليول 3050: Mn3000؛


بوليول بوليول مثبط اللهب: قيمة الهيدروكسيل 28، جزء الكتلة الصلبة المثبط للهب 23%؛


زيت السيليكون: ل580


محلول ثنائي أمين ثلاثي الإيثيلين: نسبة الكتلة 33%؛


محلول أوكتات القصدير: الكسر الكتلي 33%؛


TDI: الدرجة الصناعية

شروط الاختبار:


1. يتم أخذ الرغوة السريعة من مركز الرغوة، في حين يتم أخذ عينات الرغوة المقولبة من الجزء المركزي أو لاختبار العينة بأكملها.


2. يجب أن تنضج الرغوة المصنعة حديثا لمدة 72 ساعة في حالتها الطبيعية قبل أخذ العينات. يجب وضع العينات في بيئة درجة حرارة ورطوبة ثابتة (حسب GB/T2918: 23
±
2
℃

، الرطوبة النسبية 50
±
5%).



الاستعباد

: الكثافة = الكتلة (كجم) / الحجم (م3)



Ardالحداد

: انحراف حمل المسافة البادئة (ILD)، انحراف حمل الضغط (CLD)


والفرق الرئيسي بين طريقتي الاختبار هاتين هو منطقة تحميل البلاستيك الرغوي. في اختبار ILD، يتم تعريض العينة إلى مساحة مضغوطة تبلغ 323 سم2، بينما في CLD يتم ضغط العينة بأكملها. هنا، سنناقش فقط طريقة اختبار ILD.


في اختبار ILD، يبلغ حجم العينة 38*38*50 مم، بقطر رأس اختبار 200 مم (مع زاوية مستديرة R = 10 على الحافة السفلية)، ولوحة دعم بفتحات 6 مم متباعدة 20 مم. سرعة تحميل رأس الاختبار هي (100
±
20) مم/دقيقة. في البداية، يتم تطبيق ضغط قدره 5 نيوتن كنقطة الصفر، ثم يتم ضغط العينة إلى 70٪ من سمكها عند نقطة الصفر، ويتم تفريغها بنفس السرعة. ويتكرر هذا التحميل والتفريغ ثلاث مرات كالتحميل المسبق، ثم يتم ضغطه على الفور بنفس السرعة. سمك الضغط هو 25
±
1% و 65
±
1%. بعد الوصول إلى التشوه، استمر في ذلك 30
±
1s وتسجيل قيمة المسافة البادئة النسبية. القيمة المسجلة هي صلابة المسافة البادئة عند مستوى الضغط هذا.


بالإضافة إلى ذلك، 65% ILD / 25% ILD = نسبة الضغط، وهي مقياس لراحة الرغوة.



قوة الشد والاستطالة عند الكسر

: يشير إلى الحد الأقصى لإجهاد الشد المطبق أثناء اختبار الشد حتى الكسر، ونسبة استطالة العينة عند الكسر.


قوة الشد = الحمل عند الكسر / مساحة المقطع العرضي الأصلي للعينة


الاستطالة عند الكسر = (مسافة الكسر - المسافة الأصلية) / المسافة الأصلية * 100%



قوة الدموع

: يقيس مقاومة المادة للتمزق من خلال تطبيق قوة تمزيق محددة على عينة ذات شكل محدد.


حجم العينة: 150*25*25 مم (GB/T 10808)، مع اتجاه سمك العينة باعتباره اتجاه ارتفاع الرغوة. يتم إجراء شق بطول 40 مم على طول اتجاه السُمك (اتجاه ارتفاع الرغوة) في وسط أحد طرفي العينة. قم بقياس السماكة على طول اتجاه سماكة العينة، ثم افتح العينة وقم بتثبيتها في جهاز الاختبار. قم بتطبيق الحمل بسرعة 50-20 مم/دقيقة، باستخدام شفرة لقطع العينة، مع الحفاظ على الشفرة في الموضع المركزي. قم بتسجيل القيمة القصوى عندما تنكسر العينة أو تتمزق عند 50 مم.


قوة التمزق = قيمة القوة القصوى (N) / متوسط ​​سمك العينة (سم)


وعادة ما يتم اختبار ثلاث عينات، ويتم أخذ الوسط الحسابي.



صمود

: يقيس أداء ارتداد الرغوة من خلال السماح لقطر معين ووزن كرة فولاذية بالسقوط بحرية على سطح عينة البلاستيك الرغوي من ارتفاع محدد. تشير نسبة ارتفاع الارتداد إلى ارتفاع سقوط الكرة الفولاذية إلى مرونة الرغوة.


متطلبات الاختبار: حجم العينة 100*100*50 مم، يجب أن يكون اتجاه سقوط الكرة متسقًا مع اتجاه استخدام الرغوة. حجم الكرة الفولاذية هو

∮

164 ملم، ووزن 16.3 جرام، وينخفض ​​من ارتفاع 460 ملم.


معدل المرونة = ارتفاع ارتداد الكرة الفولاذية / ارتفاع سقوط الكرة الفولاذية * 100%


ملاحظة: يجب أن تكون العينات أفقية، ويجب تثبيت الكرة الفولاذية قبل إسقاطها (ثابتة)، ويتم اختبار كل عينة ثلاث مرات بفواصل زمنية تبلغ 20 ثانية، ويتم تسجيل القيمة القصوى.



ضغط تشوه دائم

: في بيئة ثابتة، يتم الاحتفاظ بعينة المادة الرغوية تحت تشوه مستمر لفترة معينة، ثم يسمح لها بالتعافي لفترة من الوقت، مع ملاحظة تأثير التشوه على سمك العينة. تمثل نسبة الفرق بين السُمك الأولي والسمك النهائي للعينة إلى السُمك الأولي تشوه الضغط الدائم للبلاستيك الرغوي.


التشوه الدائم بالضغط = (السُمك الأولي للعينة - السُمك النهائي للعينة) / السُمك الأولي للعينة * 100



مقاوم النار



VOC (المركبات العضوية المتطايرة)

الاستعباد:


A. تحتوي رغاوي البولي يوريثان المرنة ذات الكثافة العالية على العديد من المسام الصغيرة، مما يجعلها أكثر امتلاءً. ومع ذلك، كلما زادت الكثافة، كلما كان امتصاص الماء أقل.


B. بشكل عام، تتميز رغاوي البولي يوريثان المرنة ذات الكثافة العالية أيضًا بصلابة عالية، ولكن لا يُستبعد أن تضيف بعض الرغاوي عالية الكثافة إضافات فائقة النعومة، مما يجعل الإسفنجة ناعمة جدًا. ولذلك، قد يكون للرغاوي المرنة PU ذات الكثافة نفسها درجات مختلفة من النعومة أو الصلابة.


C. غالبًا ما تُستخدم الرغاوي عالية الكثافة في صناعة القطن الممتص للصوت، ووسائد الأرائك، ومواد التغليف الناعمة، وما إلى ذلك. تستخدم الرغاوي المتوسطة والمنخفضة الكثافة بشكل عام في المواد الواقية.



صمود:


A. الرغاوي ذات الارتداد البطيء، والمعروفة أيضًا باسم الرغاوي الخاملة، ورغاوي الذاكرة، ورغاوي الشعور بالضغط الصفري، وما إلى ذلك. تحتوي الرغاوي ذات الارتداد البطيء على بنية "قرص العسل"، لذلك لا يمكنها العودة بسرعة إلى شكلها الأصلي بعد ضغطها.


B. خصائص الرغاوي ذات الارتداد البطيء: امتصاص جيد للماء، أداء عزل الصوت؛ صلابة قوية، قوة شد عالية، امتصاص جيد للصدمات وأداء التوسيد؛ عزل جيد للحرارة والعزل الحراري، يمكنه تحمل البرد والحرارة الشديدة.


C. تحتوي الرغاوي عالية الارتداد على مزيج من أحجام المسام وسمك هيكلي مختلف ومعدل ثقب مفتوح مرتفع. عند ضغطها، فإنها تنتج قوى ارتدادية بقوى داعمة مختلفة في حالات تشوه مختلفة.


D. تتميز الرغاوي عالية الارتداد بمرونة وتهوية قوية للغاية؛ أداء ممتاز ضد التعب ومثبطات اللهب؛ الملمس مشابه لسطح اللاتكس.