¿Cuál es la relación entre la dosis de catalizador y las propiedades de espuma de poliuretano?

① Introducción a los triolos de poliéter general para la espuma de bloque

Características generales de espuma blanda: dureza moderada; elasticidad moderada; alargamiento moderado y propiedades lágrimas; deformación permanente relativamente alta.

Densidad (d): masa de sustancia por unidad de volumen Denotado como d. Unidades: kilogramos por metro cúbico (kg/m³) en SI y unidades legales chinas.

m representa masa, v representa el volumen: d = m/v

Densidades de materia prima:

d (ppg) <00000000> asymp; 1.0 d (tdi) & asymp; 1.25 d (h₂o) <00000000> asymp; 1.0

Densidad de espuma:

d (espuma) = (masa total de todos los componentes de formulación: masa de co₂) / (volumen de puntales de espuma + volumen de células)

El primer paso en el diseño de la formulación es determinar la densidad y los factores relacionados con su cambio. Descuidar la diferencia de masa entre agua/aditivos y Co₂ escapado. Descuidar el volumen ocupado por los puntales de espuma.

El volumen celular se relaciona con la cantidad de CO₂ y del agente de soplado.

El índice de espuma se denota como en (f).

En (f) = m (h₂o) + m (mc)/9

La densidad de espuma final es:

d (espuma) = [m (ppg) + m (tdi)] / k·En (f)

Dow Chemical, debajo 22°Habitación C & La temperatura del material y la espuma por presión atmosférica, derivaron un gráfico empírico de datos extensos que muestran la relación entre el índice de espuma y la densidad de espuma para las formulaciones estándar.

Relación entre el índice de espuma y la densidad de espuma libre

Matemáticamente, es una curva de función inversa típica, que se parece mucho:

incógnita • y = 96 o y = 96/x

Por lo tanto, se puede derivar una fórmula empírica:

Densidad × Índice de soplado = 96 (constante)

es decir, D • En (f) = 96

② Relación entre el índice TDI y la densidad

Índice TDI: en (TDI) o en (t)

En (t) = [m (tdi) / mo (tdi)] × 100%

El diseño de la formulación comienza estableciendo el índice TDI, luego determinando el uso de TDI. ¿Por qué el uso real de TDI M (TDI) difiere del MO teórico (TDI)? Esto se relaciona con la competitividad de las reacciones laterales y su variación con la temperatura. Como se muestra a continuación:

Curva I: reacción de poliéster triol + xdi

Curve II: reacción de MOCA + XDI de CrossLinker

Curva III: reacción Diphenylurea + XDI

Curva IV: fenileno dibutil carbamato + reacción XDI

La baja pureza de materia prima requiere un índice dado más alto.

El alto uso auxiliar (por ejemplo, MC, polvo de piedra) requiere un índice dado más alto.

La temperatura del sistema más alta (menor densidad) requiere un índice dado más alto.

Diagrama esquemático de la densidad de espuma vs. Valor del índice TDI

Efecto del índice TDI en la densidad de espuma

Nota: Cuando en (f) es constante, un mayor dado en (TDI) hace que disminuya la densidad.

Afectado por la pureza, D·En (f) & asymp; 96 se puede revisar a:

d·En (f) & asymp; 80 ~92

d·En (f)·En (tdi) & asymp; 100

o D·En (f)·En (tdi) & asymp; 95 ~110

③ Breve introducción a los métodos de diseño de formulación

Método 1: Deducción de modelado temprano: Establezca modelos matemáticos complejos para obtener series de relaciones (por ejemplo, para H₂O, MC, SI, A33, T9, IN (TDI) en la formulación) para el diseño.

Recomendación especial: Fórmula de cálculo de temperatura central

T_max = [1471.3In (tdi) + 1639.2m (h₂o) en (tdi) - 43m (f -11) - 78.1m (MC)] / [46.2 + 3.8in (tdi) + 4.3m (h₂o) en (tdi) + 0.54m (h₂o) + 0.14m (f -11) + 0.3m (MC) 22

La orientación útil para principiantes, pero los maestros de espuma experimentados pueden no coincidir con un solo valor.

Método 2: Analogía empírica: analizar estadísticamente numerosas formulaciones maduras para encontrar patrones, establecer relaciones no cuantitativas y determinar rangos de valor variable.

④ Ejemplo de diseño de formulación de analogía empírica

Presentamos fórmulas empíricas derivadas de más de 30 años de experiencia y un análisis estadístico extenso de las formulaciones.

Las densidades generales de espuma blando están segmentadas artificialmente:

Densidad ultra baja: 8-10 kg/m³

Baja densidad: 10-16 kg/m³

Densidad media baja: 16--24 kg/m³

Densidad media: 24-32 kg/m³

Densidad media-alta: 32-40 kg/m³

Alta densidad: 40-48 kg/m³

Densidad ultra alta: 48-80 kg/m³

a. Determinar el índice TDI : Aplique el conjunto de soluciones de la ecuación de relación dorada.

Densidad ultra baja: aumento de densidad δd =1 → Disminución del índice TDI δEn (tdi) = -1.618

Baja densidad: δd =1 → δEn (tdi) = -1

Densidad media-baja: δd =1 → δEn (tdi) = -0.618

Medio & Densidad media-alta: δd =1 → δEn (tdi) = -0.382

Ajuste a continuación en (TDI) = 1.05 basado en detalles.

b. Determinar el índice de soplado:

Tabla de datos de referencia Proporcionar: 

También puede derivar usando:

d·En (f) & asymp; 96 (adecuado para alta pureza)

d·En (f)·En (tdi) & asymp; 100 (tentativo, para baja pureza)

do. Determinar la cantidad de silicona (usando L-580 como ejemplo):

m (Si) = 1/2 a 1/3 de m (h₂o)

Requisito de células bajas: M (Si) = 1/3 m (H₂O) generalmente suficiente.

Requisito de células altas o M (MC) en densidad ultra baja: M (Si) = 1/2 m (H₂O)

Ajuste para diferentes actividades de silicona (& NE; L-580) u otros requisitos del sistema. Los sistemas tienen latitud de procesamiento para la cantidad de silicona.

d. Determinar cantidades de catalizador de amina/estaño:

Balance de amina-Tin: no son iguales cantidades, pero la espuma puede soportar su peso después de la reacción con la apertura de células adecuada.

La lata complementa la amina.

TIN tiene un rango de procesamiento (latitud); Diferentes aminas crean diferentes latitudes de estaño. Existen múltiples puntos de balance de amina-TIN por sistema.

"Balanced Amine-Tin": diferencia de amina/estaño & LE; 20g.

"High amine Low Tin": alta amina, diferencia >20g.

"Baja de estaño alto de amina": baja amina, diferencia >20g.

Sistema con reactividad similar (por densidad y rango de flujo):

Ilustración de la zona de equilibrio:

Zona AA: baja amina, lata alta;  Zona BB: amina y estaño equilibradas; zona P cc: amina alta, estaño bajo

⑤ Ejemplos de formulación:

1. Densidad media (24 – 32 kg/m ³ )

Polyether Triol (OH 56): 100 ， Agua: 3 – 4 ， Aceite de silicona (L-580): 1.0 – 1.4 ， Trietilendiamina (A33): 0.18 – 0.22 ， Octoato Stanneo (T9): 0.18 – 0.22 ， Índice de TDI: 105 – 110

2. Densidad media-alta (32 – 48 kg/m ³ )

Poliéter triol (oh   56): 100, agua: 1 ~ 2, silicona (L-580): 0.5 ~ 0.8, A33: 0.25 ~ 0.30, T9: 0.12 ~ 0.20, in-Tdi: 100 ~105

3. Alta densidad (48 – 80 kg/m ³ )

Poliéter triol (oh   56): 100, agua: 1 ~ 2, silicona (L-580): 0.5 ~ 0.8, A33: 0.25 ~ 0.30, T9: 0.12 ~ 0.20, in-Tdi: 100 ~105

4. Densidad media-baja (16 – 24 kg/m ³ )

Poliéter triol (oh   56): 100, en (f): 4 ~ 6, M (H ₂ O): 4.0 ~ 4.8, M (MC): 0 ~ 11, silicona (L-580): 1.3 ~ 2.0, A33: 0.25 ~ 0.30, T9: 0.25 ~ 0.30, In-Tdi: 110 ~116

Efecto del contenido de agua en la formulación sobre la temperatura del núcleo

Efecto del índice TDI sobre la temperatura del núcleo (M (H₂O) = 4)

A: en (tdi) = 103;     B: en (tdi) = 108;      C: en (tdi) = 113;      D: en (tdi) = 118

Efecto del volumen del bloque de espuma en la temperatura del núcleo

B: altura de espuma 100 cm
A: altura de espuma de 81 cm

Luz   Formulación de espuma flexible de peso para densidades bajas y ultra bajas (8 kg/m³ a 16 kg/m³)

Poliéter de uso general (valor hidroxilo 56): 100
En (f): 6 ~ 10.5
m (h₂o): 4.8 ~ 6.6
M (MC): 11 ~ 36
Aceite de silicona L-580 o B8110: 2 ~ 3.5
A33 o SMP: 0.3 ~ 0.5
T9: 0.3 ~ 0.5
In-tdi: 116 ~ 125

En (f) = m (h₂o) + m (mc)  — ¿Cómo distribuir?

Para baja densidad, calcule en (f) basado en: d·En (f)·En (tdi) = 105, para entrar (f)

Basado en el calor de reacción: δm (h₂o) = 13.5·M (MC)
Entonces Cada unidad de agua’El calor de reacción S puede ser absorbido por 13.5 unidades de MC.

Plan I:
Cuando m (h₂o) & ge; 4, comience a agregar MC. Basado en las relaciones anteriores:

 m (h₂o) = 2.4 + 42 & Frasl; [D•En (tdi)]
 m (MC) = 567 & Frasl; [D•En (tdi)] <00000000> menos; 21.6

Plan II:
A una temperatura de materia prima más alta, cuando m (h₂o) & ge; 3.5, agregue MC. Similarmente:

 m (h₂o) = 2.1 + 42 & frasl; [D•En (tdi)]
 m (MC) = 567 & Frasl; [D•En (tdi)] <00000000> menos; 18.9

Mesa de condiciones de espuma

Esquemas de formulación de baja densidad

Fórmula simplificada para la estimación de temperatura del núcleo:

Tmax = [250·En (tdi) + 320·m (h₂o) & menos; 8·m (mc)] / [8 + m (h₂o)] + temperatura de materia prima

Gráfico de resumen:

Gráfico químico Dow (como se muestra a continuación):