Fase uno: proceso de nucleación de gases


Las materias primas reaccionan en fase líquida o dependen de la generación de sustancias gaseosas y de la volatilización del gas durante la reacción. A medida que avanza la reacción y se genera una gran cantidad de calor, la cantidad de sustancia gaseosa generada y volatilizada aumenta continuamente. Cuando la concentración de gas excede la concentración de saturación, comienzan a formarse finas burbujas de gas en la fase de solución y aumentan. A medida que la reacción se acerca a su fin, aparece un fenómeno lechoso en el material de poliuretano líquido, conocido como "tiempo lechoso".



Fase dos: proceso de autonucleación


En esta etapa, la concentración de gas continúa aumentando y alcanza un cierto nivel. Después de eso, la concentración de gas disminuye gradualmente y ya no se forman nuevas burbujas. El gas en la solución alcanza gradualmente una concentración de saturación de equilibrio. Durante esta etapa, la viscosidad del material líquido aumenta gradualmente y el gas se fusiona y expande continuamente en la fase líquida gradualmente viscosa. El volumen de las burbujas continúa expandiéndose. La fase líquida viscosa que forma la pared exterior de las burbujas se adelgaza gradualmente. Debido a la relación de tensión superficial entre las interfaces de gas y líquido, el volumen de la burbuja aumenta de pequeño a grande, transformándose gradualmente de una forma esférica a una forma geométrica tridimensional compuesta de películas delgadas de polímero, formando finalmente una estructura de red abierta de tres- microporos dimensionales. En el proceso de síntesis de espuma de poliuretano, esta etapa presenta expansión del volumen del polímero y aumento de la espuma.



Fase tres:


Una vez que la concentración de gas cae a un cierto nivel, ya no se forman burbujas. Con la permeación del gas, la concentración continúa disminuyendo, alcanzando el equilibrio saturado final en el proceso de transición de la pared de espuma polimérica de un estado líquido viscoso a un estado sólido que no fluye.

Fabricación de poliuretano

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La espuma suele implicar dos etapas clave. La primera etapa consiste en preparar espuma de poliuretano de células abiertas o parcialmente abiertas según la porosidad deseada. Si la espuma es de celda cerrada, es necesario someterla a compresión con rodillo para romper las paredes de la celda, creando así la estructura porosa necesaria. La segunda etapa consiste en eliminar todas las membranas celulares para formar una estructura reticulada.



Para producir poliuretano

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La espuma, el tamaño de los poros y la estructura de la red de la espuma están determinados en gran medida por el catalizador, el agente espumante y el tensioactivo.



En operaciones prácticas, existen dos métodos comunes para formar la red.:



El primero es el método de hidrólisis alcalina. Los pasos de este método implican sumergir la espuma de poliuretano suave tipo poliéster obtenida en la primera etapa en una solución de hidróxido de sodio al 10% a 50 grados Celsius durante aproximadamente 10 minutos. Luego pasa por procesos como lavado con agua, neutralización con ácido acético, otra ronda de lavado con agua y secado, dando como resultado el producto final de poliuretano.

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espuma.



Otro método es el método de combustión, también conocido como método de explosión. Este método requiere colocar la espuma de poliuretano blanda tipo poliéter o poliéster obtenida en la primera etapa en un recipiente sellado. Luego se evacua el recipiente a 13,3 Pa, seguido de la introducción de oxígeno y gas natural (en una proporción volumétrica de 2:1), llevando la presión interna del recipiente a un cierto nivel (que aumenta con la porosidad). A continuación, el gas dentro del contenedor se enciende mediante una bujía. El calor generado por el proceso de combustión quemará o derretirá las membranas celulares sin dañar los puntales de las células. Finalmente, el producto resultante después de la combustión se limpia con aire y el

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Se retira la espuma del recipiente.



Ambos métodos son formas efectivas de preparar poliuretano.

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espuma, y ​​la elección específica entre ellos depende del material de la espuma y de las características estructurales deseadas.

Condiciones de prueba:


1. La formación de espuma rápida se toma del centro de la espuma, mientras que las muestras de espuma moldeada se toman de la parte central o para pruebas de muestra completa.


2. La espuma recién fabricada debe madurar durante 72 horas en su estado natural antes de tomar la muestra. Las muestras deben colocarse en un ambiente de temperatura y humedad constantes (según GB/T2918: 23
±
2
℃

, humedad relativa 50
±
5%).



Densidad

: Densidad = Masa (kg) / Volumen (m3)



Dureza

: Deflexión por carga de indentación (ILD), Deflexión por carga de compresión (CLD)


La principal diferencia entre estos dos métodos de prueba es el área de carga de la espuma plástica. En la prueba ILD, la muestra se somete a un área comprimida de 323 cm2, mientras que en CLD se comprime toda la muestra. Aquí, sólo discutiremos el método de prueba ILD.


En la prueba ILD, el tamaño de la muestra es 38*38*50 mm, con un diámetro del cabezal de prueba de 200 mm (con una esquina redondeada de R=10 en el borde inferior) y una placa de soporte con orificios de 6 mm espaciados 20 mm. La velocidad de carga del cabezal de prueba es (100
±
20) mm/min. Inicialmente, se aplica una presión de 5 N como punto cero, luego la muestra se comprime hasta el 70% de su espesor en el punto cero y se descarga a la misma velocidad. Esta carga y descarga se repite tres veces como precarga y luego se comprime inmediatamente a la misma velocidad. Los espesores de compresión son 25
±
1% y 65
±
1%. Después de alcanzar la deformación, mantenga presionado 30
±
1s y registre el valor de sangría relativo. El valor registrado es la dureza de la indentación en ese nivel de compresión.


Además, 65 % ILD / 25 % ILD = relación de compresión, que es una medida de la comodidad de la espuma.



Resistencia a la tracción, alargamiento de rotura

: Se refiere a la tensión máxima de tracción aplicada durante el ensayo de tracción hasta la fractura, y el porcentaje de alargamiento de la muestra en el momento de la fractura.


Resistencia a la tracción = Carga en la fractura / Área de la sección transversal original de la muestra


Elongación en la rotura = (Distancia de fractura - Distancia original) / Distancia original * 100%



Resistencia al desgarre

: Mide la resistencia del material al desgarro aplicando una fuerza de desgarro especificada en una muestra de forma definida.


Tamaño de la muestra: 150*25*25 mm (GB/T 10808), con la dirección del espesor de la muestra como dirección de subida de la espuma. Se realiza una incisión de 40 mm de largo a lo largo de la dirección del espesor (dirección de subida de la espuma) en el centro de un extremo de la muestra. Mida el espesor a lo largo de la dirección del espesor de la muestra, luego abra la muestra y sujétela en el accesorio de la máquina de prueba. Aplique carga a una velocidad de 50-20 mm/min, usando una cuchilla para cortar la muestra, manteniendo la cuchilla en la posición central. Registre el valor máximo cuando la muestra se rompe o rasga a 50 mm.


Resistencia al desgarro = Valor de fuerza máxima (N) / Espesor promedio de la muestra (cm)


Generalmente se analizan tres muestras y se toma la media aritmética.



Resiliencia

: Mide el rendimiento de rebote de la espuma al permitir que una bola de acero de peso y diámetro dado caiga libremente sobre la superficie de la muestra de espuma plástica desde una altura específica. La relación entre la altura del rebote y la altura de caída de la bola de acero indica la resiliencia de la espuma.


Requisitos de la prueba: Tamaño de la muestra 100*100*50 mm, la dirección de caída de la bola debe ser consistente con la dirección de uso de la espuma. El tamaño de la bola de acero es

∮

164 mm, peso 16,3 gy cae desde una altura de 460 mm.


Tasa de resiliencia = Altura de rebote de la bola de acero / Altura de caída de la bola de acero * 100%


Nota: Las muestras deben estar horizontales, la bola de acero debe fijarse antes de caer (estática), cada muestra se prueba tres veces con intervalos de 20 segundos y se registra el valor máximo.



Deformación permanente por compresión

: En un ambiente constante, la muestra de material de espuma se mantiene bajo deformación constante durante un cierto período, luego se le permite recuperarse durante un período de tiempo, observando el efecto de la deformación en el espesor de la muestra. La relación entre la diferencia entre el espesor inicial y el espesor final de la muestra con respecto al espesor inicial representa la deformación por compresión permanente de la espuma plástica.


Deformación permanente por compresión = (Espesor inicial de la muestra - Espesor final de la muestra) / Espesor inicial de la muestra * 100



Resistente al fuego



COV (compuestos orgánicos volátiles)

Al establecer una fábrica de espuma de poliuretano, una cuidadosa consideración de la selección del sitio y las condiciones de construcción es crucial para su éxito. Varios principios guían la selección del sitio de la fábrica.:


En primer lugar, el principio de optimizar y reorganizar los recursos existentes de las unidades del proyecto es esencial. Esto garantiza que la fábrica pueda hacer el mejor uso de los recursos disponibles sin duplicaciones innecesarias.


En segundo lugar, el principio de ahorrar tierra y reducir la inversión es vital. Al seleccionar un sitio que sea eficiente en el uso del suelo, la fábrica puede minimizar los costos y maximizar la eficiencia.


En tercer lugar, es importante el principio de facilitar el transporte y reducir los costos de producción de los productos. Una ubicación que permita un fácil transporte de materias primas y productos terminados ayuda a reducir los costos generales de producción.


Por último, el principio de prevenir la contaminación urbana y proteger el medio ambiente es primordial. Elegir un sitio alejado de áreas densamente pobladas ayuda a reducir el impacto de las operaciones de la fábrica en el medio ambiente de la ciudad.



Además de estos principios de selección del sitio, también se deben considerar varios factores relacionados con las condiciones de construcción.:


La ubicación geográfica y las condiciones de transporte juegan un papel crucial. Una ubicación ideal tendría buen acceso a redes de transporte, como carreteras o ferrocarriles, facilitando el movimiento de mercancías.


El estado de los recursos y las condiciones sociales son factores importantes. Esto incluye la evaluación de las instalaciones locales de apoyo al servicio, la disponibilidad de recursos laborales y las políticas gubernamentales que podrían afectar las operaciones de la fábrica.


No deben pasarse por alto las condiciones naturales, como el clima, los factores geológicos y las consideraciones sísmicas. Comprender estos factores ayuda a planificar cualquier riesgo o desafío potencial durante la construcción y operación.


Las condiciones de construcción de la fábrica, como el suministro de agua, el drenaje, el suministro de energía y la calefacción, son esenciales para el buen funcionamiento de la instalación. Durante las etapas de planificación deben garantizarse provisiones adecuadas para estos servicios públicos.


En conclusión, el establecimiento exitoso de una fábrica de espuma de poliuretano depende de un análisis cuidadoso tanto de los principios de selección del sitio como de las condiciones de construcción. Si se cumplen estas consideraciones, la fábrica se puede instalar en una ubicación óptima con la infraestructura necesaria para operaciones eficientes y sostenibles.