ما هو تأثير المواد الخام من البولي يوريثان على إنتاج الرغوة المرنة؟

1. بولي إيثر

يتفاعل البولي إيثر، باعتباره المادة الخام الرئيسية، مع الأيزوسيانات لتكوين اليوريثان، وهو التفاعل الهيكلي لمنتجات الرغوة. عندما يزداد الوزن الجزيئي بنفس الوظيفة، تزداد قوة الشد والاستطالة والمرونة للرغوة، بينما يتناقص نشاط التفاعل للبولي إيثرات المماثلة. وبنفس القيمة المكافئة (الوزن الجزيئي/الوظيفة)، تؤدي الزيادة في الوظيفة إلى تسريع التفاعل، وزيادة درجة الارتباط المتقاطع للبولي يوريثان، وزيادة صلابة الرغوة، وتقليل الاستطالة. يجب أن يكون متوسط ​​الأداء الوظيفي للبوليولات أعلى من 2.5؛ إذا كان منخفضًا جدًا، فإن استعادة الجسم الرغوي بعد الضغط يكون ضعيفًا.

إذا كانت كمية البولي إيثر المستخدمة عالية، بما يعادل انخفاضًا في المواد الأخرى (TDI، الماء، المحفزات، إلخ)، فمن السهل أن تتسبب في تشقق أو انهيار المنتجات الرغوية. إذا كانت كمية البولي إيثر المستخدمة منخفضة، فإن منتج الرغوة يميل إلى أن يكون قاسيًا، مع مرونة منخفضة وملمس ضعيف.

2. وكيل رغوة

بشكل عام، عند إنتاج كتل البولي يوريثين بكثافة أكبر من 21، يتم استخدام الماء فقط (عامل الرغوة الكيميائي) كعامل رغوة. تُستخدم المركبات منخفضة الغليان مثل كلوريد الميثيلين (MC) كعوامل رغوة مساعدة في الصيغ منخفضة الكثافة أو الصيغ فائقة النعومة.

تعمل عوامل الرغوة المساعدة على تقليل كثافة الرغوة وصلابتها. نظرًا لأنها تمتص بعضًا من حرارة التفاعل، فإن المعالجة تتباطأ، مما يتطلب زيادة في كمية المحفز. ومن خلال امتصاص الحرارة، يتم تجنب خطر حرق اللب.

يمكن التعبير عن قدرة الرغوة من خلال مؤشر الرغوة (عدد أجزاء الماء أو ما يعادله من الماء المستخدم لـ 100 جزء من البولي إيثر):

IF = م (ماء) + م (F-11) / 10 + م (MC) / 9 (100 جزء من البولي إيثر)

يتفاعل الماء، باعتباره عامل رغوة، مع الإيزوسيانات لتكوين روابط اليوريا ويطلق كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون والحرارة. إنه تفاعل نمو متسلسل. الماء الزائد يقلل من كثافة الرغوة ويزيد من صلابة. ومع ذلك، فإنه يقلل أيضًا من حجم وقوة مسام الرغوة، مما يقلل من قدرتها على التحمل، مما يجعلها عرضة للانهيار أو التشقق. تؤدي زيادة استهلاك TDI إلى المزيد من إطلاق الحرارة وزيادة خطر حرق القلب. إذا تجاوزت كمية الماء 5.0 أجزاء، فيجب إضافة عوامل رغوة فيزيائية لامتصاص بعض الحرارة ومنع حرق القلب. ويعني انخفاض الماء انخفاضًا مماثلًا في كمية المحفز المستخدم، ولكنه يزيد من الكثافة.

3. عامل حفاز

أمين: يتم استخدام A33 بشكل عام، والذي يعزز التفاعل بين الإيزوسيانات والماء، وضبط كثافة الرغوة، ومعدل فتح الفقاعات، وما إلى ذلك، ويعزز بشكل أساسي تفاعلات الرغوة.

كمية كبيرة من الأمين: يتشقق منتج الرغوة، وتكون هناك ثقوب أو فقاعات في الرغوة؛ كمية قليلة جدًا من الأمين: تنكمش الرغوة، وتغلق المسام، ويصبح الجزء السفلي من منتج الرغوة سميكًا.

القصدير: عادة، يتم استخدام القصدير (II) أوكتوات (T-9)؛ يعد أكسيد القصدير (IV) (T-19) محفز تفاعل هلامي نشط للغاية، ويعمل بشكل أساسي على تعزيز تفاعل الهلام، أي تفاعل المرحلة اللاحقة.

الكثير من القصدير: التبلور السريع، زيادة اللزوجة، ضعف المرونة، ضعف نفاذية الهواء، مما يؤدي إلى ظاهرة الخلايا المغلقة. إن زيادة الجرعة بشكل صحيح يمكن أن يؤدي إلى الحصول على مواد بلاستيكية رغوية ذات خلايا مفتوحة جيدة مع الاسترخاء، وزيادة الجرعة بشكل أكبر تجعل الرغوة تصبح أكثر كثافة تدريجيًا، مما يؤدي إلى الانكماش والخلايا المغلقة.

كمية قليلة جدًا من القصدير: عدم وجود مادة هلامية كافية، مما يؤدي إلى التشقق أثناء الرغوة. قد تكون هناك شقوق على الحواف أو الأسطح، مع نتوءات وضعف التماسك. يمكن أن يؤدي تقليل الأمين أو زيادة القصدير إلى زيادة قوة طبقة رغوة البوليمر عند توليد كمية كبيرة من الغاز، وبالتالي تقليل ظاهرة التجويف أو التشقق.

ما إذا كان للبلاستيك الرغوي من البولي يوريثان بنية خلية مثالية مفتوحة أو مغلقة يعتمد بشكل أساسي على ما إذا كان معدل تفاعل الهلام ومعدل تمدد الغاز متوازنين أثناء تكوين الرغوة. يمكن تحقيق هذا التوازن عن طريق تعديل أنواع وكميات محفزات الأمين الثلاثي ومثبتات الرغوة في الصيغة.

4. مثبت الرغوة (زيت السيليكون)

مثبتات الرغوة هي نوع من المواد الخافضة للتوتر السطحي التي تعمل على تشتيت البوليوريا بشكل جيد في نظام الرغوة، وتعمل بمثابة "نقاط ربط مادية" وتزيد بشكل كبير اللزوجة المبكرة لخليط الرغوة، مما يمنع التشقق. من ناحية، له تأثير مستحلب، مما يعزز الامتزاج بين مكونات المادة الرغوية. من ناحية أخرى، فإن إضافة مواد خافضة للتوتر السطحي من السيليكون العضوي يمكن أن تقلل من التوتر السطحي للسائل، وتقلل من الطاقة الحرة المطلوبة لتشتيت الغاز، وتجعل الهواء المشتت في المواد الخام يتنوي بسهولة أكبر أثناء التحريك والخلط، وتسهيل إنتاج الفقاعات الدقيقة، ضبط حجم مسام الرغوة، والتحكم في بنية خلية الرغوة، وتحسين استقرار الرغوة. يمنع انهيار الفقاعات أو انفجارها، ويجعل جدران الرغوة مرنة، ويتحكم في حجم المسام وتوحيد الرغوة. بشكل عام، كلما زاد استخدام عامل الرغوة والملوثات العضوية الثابتة، زادت كمية زيت السيليكون المستخدم.

الاستخدام العالي: يزيد من مرونة جدران الرغوة في مرحلة لاحقة، مما يجعلها أقل عرضة للانفجار، مما يؤدي إلى صغر المسام وخلايا مغلقة.

استخدام منخفض: تنفجر الرغوة، وتنهار بعد الرغوة، وحجم المسام أكبر، وسهولة الرغوة المشتركة.

5. تأثير درجة الحرارة

يتسارع تفاعل رغوة البولي يوريثين مع زيادة درجة حرارة المادة، الأمر الذي يمكن أن يشكل خطر حرق القلب والاشتعال في التركيبات الحساسة. بشكل عام، تظل درجات حرارة مكونات البوليول والإيزوسيانات ثابتة. عند الرغوة، تنخفض كثافة الرغوة مع زيادة درجة حرارة المادة. وبنفس الصيغة، إذا ظلت درجة الحرارة كما هي ولكن درجة الحرارة المحيطة مرتفعة في الصيف، تزداد سرعة التفاعل، مما يؤدي إلى انخفاض كثافة الرغوة وصلابتها، وزيادة الاستطالة، وزيادة القوة الميكانيكية. في الصيف، يمكن زيادة مؤشر TDI بشكل مناسب لتصحيح الانخفاض في الصلابة.

6. تأثير رطوبة الهواء

مع زيادة الرطوبة، يتفاعل الأيزوسيانات الموجود في الرغوة مع الرطوبة الموجودة في الهواء، مما يؤدي إلى انخفاض في الصلابة. لذلك، عند الرغوة، يمكن زيادة كمية TDI بشكل مناسب. يمكن أن تؤدي الرطوبة الزائدة إلى ارتفاع درجة حرارة المعالجة بشكل كبير، مما يؤدي إلى حرق القلب.

7. تأثير الضغط الجوي

وبنفس الصيغة، تؤدي عملية الرغوة في المناطق المرتفعة إلى انخفاض كثافة منتج الرغوة.