Comment la température affecte-t-elle la production flexible en mousse PU?

La mousse de polyuréthane flexible est un matériau polymère crucial dont la production implique des processus de transformation physique et chimique complexes. Les fluctuations de la température environnementale affectent directement la cinétique du système de réaction, entraînant des changements significatifs dans la structure des pores, les propriétés mécaniques et la stabilité thermique.

Cet article analyse systématiquement les effets des variations de champ de température sur le processus de moulage en mousse de trois perspectives: mouvement du segment moléculaire, cinétique mousseuse et thermodynamique en mousse.

Effet régulateur de la température ambiante sur la cinétique moussante en polyuréthane

Dans la réaction d'addition entre TDI / MDI et polyols, chaque 10°C L'augmentation de la température ambiante entraîne un 1.8–2,2 fois l'augmentation de la constante de la vitesse de réaction entre les groupes d'isocyanate et les groupes hydroxyle. Lorsque la température monte de 20°C à 30°C, le temps de crème raccourcit 32–38%, et le temps des fibres se produit 22–26% plus tôt.

Systèmes de mousse de cyclopentane traditionnels actuels (GWP potentiel du réchauffement climatique < 5) Montrez une sensibilité élevée aux changements de température. Lorsque la température fluctue ±5°C, le taux d'évaporation change par 15–18% (mesuré via la chromatographie en phase gazeuse, Agilent 7890b). Les données montrent que sous 25°C, l'écart type du diamètre cellulaire augmente par 12–14% par rapport à 20°C.

Le coefficient de température de viscosité des polyéther polyols est d'environ -2,3% /°C. Dans des conditions d'agitation identiques (2000 tr / min, mélangeur à palette), taux de cellules ouvertes en mousse à 30°C est 7–11 points de pourcentage plus élevés qu'à 25°C.

Effet du gradient de température sur la formation de la structure des mousse

Le transfert de chaleur pendant le durcissement en mousse est considérablement influencé par la température ambiante. Lorsque la température ambiante est inférieure 25°C, un 7–11°C Le gradient de température se développe entre la surface de la mousse et le noyau, conduisant à un 0.06–Augmentation de 0,09 mm de l'épaisseur de la peau. Cette différence structurelle augmente la dureté de surface par 14–18% mais réduit l'allongement à la pause par 28–38%.

La séparation des microphases est très sensible à la variation de la température. Tests DSC (instrument TA Q20, taux de chauffage 5°C / min) révèle que les fluctuations de température ambiante de ±5°C Détectez la température de transition du verre (TG) des segments mous par 1.8–2.8°C et augmenter l'écart type de la distribution de taille de microdomaine du segment dur par 16–18%.

Effet non linéaire du champ de température sur la densité de réticulation de la structure du réseau 3D

Lorsque la température ambiante dépasse 28°C, les réactions compétitives entre les groupes d'uréthane et d'urée s'intensifient, augmentant la distance du point de réticulation de 0.18–0,28 nm. Cela réduit la régularité du réseau, résultant en un 7–Diminue de 9% de la résilience en mousse.

Mécanisme de cycle de température sur la durabilité du produit

Les tests de vieillissement accélérés (GB / T 3512-2014) montrent que sous -20°C à 60°C Cyclage de température (4 heures par cycle), l'ensemble de compression de la mousse PU flexible augmente de 0.7–1,1% chaque semaine. La spectroscopie FTIR (Nicolet IS50, Mode ATR) montre un 10–12% diminution de l'intensité de pointe caractéristique de l'uréthane (1720 cm⁻¹) après 100 cycles.

L'analyse mécanique dynamique (DMA, TA Q800, 1 Hz, 0,1% de déformation) montre que le cycle de température déplace le bronzageδ culminer 5–7°C vers des températures plus basses et augmente la dépendance à la température du module de stockage par 22–28%.

Observations SEM (Hitachi SU8010, 20 kV, 10⁻³ PA) révèle qu'après 50 cycles, la densité de fissures de la paroi cellulaire augmente de 3.2–4.5 fois, et le taux de propagation des fissures atteint (0.80±0.05) μM / cycle (intervalle de confiance à 95%).

Conclusion et perspectives

Cette étude a établi un modèle quantitatif reliant la température, la structure et les performances (R² > 0,92), offrant des conseils précis de contrôle des processus pour la production flexible en mousse PU. Les résultats indiquent que le maintien de l'environnement de production à 23±1.5°C réalise une stabilité optimale des performances du produit (coefficient de variation < 5%). Les recherches futures devraient se concentrer sur:

* Mécanismes synergiques entre les systèmes intelligents à température contrôlée et les catalyseurs adaptatifs

* Application industrielle des technologies de simulation à plusieurs échelles

* Mécanismes des effets couplés de la température d'humidité