Comment concevoir des formulations pour une mousse de polyuréthane flexible?

Pour commencer à concevoir une formulation de mousse de polyuréthane flexible, la première étape consiste à déterminer la densité de mousse cible. Sur la base de la densité souhaitée (utilisée pour estimer initialement la quantité d'agent de soufflage), par exemple, si la production de mousse standard avec une densité de 30 kg / m³, la quantité d'agent de soufflage est calculée en utilisant un facteur moyen de 95/30 = 3,166666, c'est-à-dire environ 3,17. Cela doit être vérifié avec un échantillon de laboratoire. Une formulation de base peut ressembler à ceci:

Polyéther 3000: 80 parties (56×0.155×0.8 = 6.944)

 Polyether 2045 (pop): 20 parties (28×0.155×0.2 = 0.868)

 Eau: 3,17 parties (3.17×9.667 = 30.644)

 Huile en silicone: 1,1 parties

 A33: 0,31 parties

 T9: 0,22 parties

 Montant TDI: (6,944 + 0,868 + 30,644) = 38.456 × index = 42.30

Cette formulation utilise uniquement l'eau comme agent de soufflage chimique. Cependant, la mousse résultante peut ne pas répondre aux exigences des clients en termes de douceur ou de résistance à la déchirure. Par conséquent, un agent de soufflage physique est souvent ajouté. Lorsque l'indice de mousse total est de 3,17 et que l'eau est utilisée à 1,17, les 2 parties restantes de l'indice sont constituées en utilisant MC (chlorure de méthylène), calculées comme:

MC = 2 × 9 = 18 parties

 Formulation révisée:

 Polyéther 3000: 80 parties (6,944)

 Polyether 2045 (POP): 20 parties (0,868)

 Eau: 1,17 parties (11.3104)

 Huile en silicone: 1,1 parties

 A33: 0,31 parties

 T9: 0,22 parties

 MC: 18 parties

 Montant TDI: (6,944 + 0,868 + 11,3104) = 19.1224 × index = 21.03

1. Moussant par lots:

 Le moussage par lots est la méthode d'origine pour tester les propriétés en mousse et le comportement de réaction. Il précède la mise à l'échelle des lignes de production. Par rapport à la mousse de machine, le moussage par lots diffère par l'échelle, la réactivité, l'uniformité de mélange et la distribution des cellules. Ces différences conduisent à des variations attendues des performances en mousse. Une formulation de contrôle est souvent utilisée pour minimiser les erreurs expérimentales causées par des différences subtiles dans les conditions de mélange ou de gaz.

Conditions de moussage par lots, procédure et précautions:

(1) matières premières:

 un. Polyéther polyols

 né Huile de silicone

 c. Mélange d'amine-eau (catalyseur)

 d. Agents de soufflage (produits chimiques et physiques)

 e. Catalyseur d'étain (octoate stanneux + polyol ou autres)

 f. TDI (80/20)

(2) préparation:

Préparez les six composants ci-dessus (ajoutez des agents de coloration si nécessaire) et assurez-vous le contrôle de la température.

 un. Polyol: pré-mélangé ou prêt à l'emploi

 né Huile en silicone: pré-mesuré

 c. Amine: mélange d'amine tertiaire (par exemple, teda + diol dans le rapport 33:67)

 d. Agents de soufflage: MC pré-mesure et eau

 e. Catalyseur en étain: doit être préparé sous forme de solutions de 5% ou 10% en raison d'une activité élevée

 f. TDI (80/20): mesuré avec précision et préchauffé

(3) calcul TDI:

La dose TDI moussante banale est basée sur 100 parties de polyol.

TDI (80/20) = [(Valeur Polyol OH × WT / 56100) + (eau WT / 9)] × 4200 / 48.3 × Indice

Exemple:

Polyol: 100, MC: 5

Huile de silicone: 1,3, catalyseur en étain: 0.3

H₂o: 4,5, L-580: 0,19, TDI: X, A33: 0,03, index = 1.1

X = [(56×100/56100 + 4.5/9)×4200/48.3]×1.1 = 57.37

(4) Conditions moussantes:

Garder la température à 23±1°C et l'humidité à 50% pour une moussage stable.

Diagramme schématique de la machine en mousse par lots

(5) procédure de moussage:

Ajouter la quantité requise de polyol au récipient, puis ajouter et remuer de l'huile de silicone et de l'eau amine pendant 45 secondes. Ajuster la température. Mesurer et mélanger les agents de soufflage; compenser la perte de MC due à l'évaporation. Ajouter un catalyseur en étain et remuer pendant 10 secondes à 3000–4000 tr / min. Ensuite, ajoutez TDI, remuez pendant 7 secondes et versez dans la moisissure. Nettoyez le mélangeur immédiatement après. L'expansion de la mousse se produit rapidement—Temps de hausse record. Laissez la mousse guérir pendant 24 heures.

La séquence moussante est illustrée dans la figure ci-dessous

2. Moussage continu:

Actuellement, la ligne de production continue est principalement utilisée en Chine pour produire de la mousse de bloc flexible.

Diagramme schématique de la machine à moussage continue

3. Données en moussage pour le polyéther MN-3050:

Le polyéther MN-3050 est le polyéther le plus représentatif pour la mousse flexible horizontale.

Exemple de table de données moussante:

La figure (1) montre la relation entre le catalyseur de l'étain et le temps de montée

Chiffres (2–4) Montrer la relation entre S.O (x1 / 100) et le flux d'air (CC / CM²/seconde)

Des figures (1) à (4), il est connu:

 ①S autre le catalyseur en étain augmente, le flux d'air diminue

② avec la même quantité de catalyseur d'étain, plus l'agent de soufflage H2O augmente le flux d'air

Avec la même quantité de catalyseur en étain, plus de MC augmente le flux d'air

Lorsque le catalyseur de l'étain augmente, la résinification se produit pendant la gazéification, renforçant la membrane des cellules de mousse. Le gaz devient plus difficile à libérer, réduisant le flux d'air. Avec plus d'eau, la gazéification s'améliore et l'air s'échappe plus facilement, tandis que la densité de mousse diminue également. Ainsi, les deux contribuent à l'augmentation du flux d'air.

En ce qui concerne l'effet de l'indice TDI-80/20, il est expliqué dans la section Index et omis ici.

Densité:

La densité de mousse change considérablement avec la quantité d'eau et MC. À mesure que la quantité augmente, la densité diminue.

La relation entre le catalyseur d'étain et la densité de mousse est représentée en fonction de la quantité d'agent de soufflage. Dans les figures (5) à (10):

Figure (5) MC = 3,0 (eau = 4,0, 4,5, 5,0)

Figure (6) MC = 6,0 (eau = 4,0, 4,5, 5,0)

Figure (7) MC = 9,0 (eau = 4,0, 4,5, 5,0)

Figure (8) Eau = 4,0 (MC = 3,0, 6,0, 9,0)

Figure (9) Eau = 4,5 (MC = 3,0, 6,0, 9,0)

Figure (10) Eau = 5,0 (MC = 3,0, 6,0, 9,0)

Des chiffres (5) à (10), il est clair:

①Sen la quantité de H2O et MC augmente, la densité de mousse diminue.

Le catalyseur en étain augmentant diminue également légèrement la densité, montrant l'étain aide à la gazéification même en petites quantités.

La relation entre les quantités H2O et MC et la densité de mousse est illustrée à la figure (11).

Dureté en mousse

La dureté en mousse est l'exigence de propriété la plus importante. Il est influencé par divers facteurs. La relation entre la dureté en mousse et le catalyseur H2O, MC et TIN est détaillée sur les figures (12)–(17):

Figure (12) H2O = 4,0 (MC = 3,0, 6,0, 9,0)

Figure (13) H2O = 4,5 (MC = 3,0, 6,0, 9,0)

Figure (14) H2O = 5,0 (MC = 3,0, 6,0, 9,0)

Figure (15) MC = 3,0 (H2O = 4,0, 4,5, 5,0)

Figure (16) MC = 6,0 (H2O = 4,0, 4,5, 5,0)

Figure (17) MC = 9,0 (H2O = 4,0, 4,5, 5,0)

Des chiffres (12)–(17):

 Le catalyseur plus élevé d'étain augmente la dureté en raison de la réticulation plus élevée pendant la mousse. Cependant, en raison de restrictions sur l'utilisation de l'étain (pour maintenir la respirabilité), Don’Il comptera trop sur lui pour la dureté.

 ② à l'eau fixe, l'augmentation du MC abaisse la dureté—Cela est dû à une densité de mousse plus faible.

 ③At MC fixe, l'augmentation de l'eau ne change pas de dureté de manière significative. En effet, bien que plus de liaisons d'urée se forment (augmentant la dureté), la densité de mousse diminue, s'équilibre.

La relation entre la densité et la dureté avec l'eau comme paramètre est illustrée à la figure (18).

La relation entre l'utilisation de MC et les propriétés en mousse (densité, dureté) est illustrée à la figure (19). À partir de cela, vous pouvez déterminer le H2O et MC requis pour réaliser les propriétés souhaitées.

Cependant, ces graphiques sont basés sur des conditions spécifiques. Lorsque les conditions de mousse changent, la relation entre la quantité d'agent de soufflage et les propriétés en mousse change également.

Élongation

La relation entre le catalyseur d'étain et l'allongement est représentée sur les figures (20)–(22):

Figure (20) MC = 3,0 (H2O = 4,0, 4,5, 5,0)

Figure (21) MC = 6,0 (H2O = 4,0, 4,5, 5,0)

Figure (22) MC = 9,0 (H2O = 4,0, 4,5, 5,0)

Chiffres 20–22

Des chiffres (20)–(22):

À mesure que le catalyseur en étain augmente, l'allongement a tendance à augmenter en raison de la résinification accrue. Surtout à de faibles niveaux d'étain, les différences sont plus évidentes.

Les différences de niveau d'eau montrent une certaine variation mais pas significative.

Même pour le même polyéther, l'allongement varie selon les saisons, ce qui sera expliqué plus tard. Ceci est attribué aux effets de température et de stockage du milieu gazeux.

Résistance à la traction

La relation entre le catalyseur d'étain et la résistance à la traction est illustrée à la figure (23) (MC = 3). De la figure (23):

 À mesure que le catalyseur en étain augmente, la résistance à la traction a tendance à augmenter.

 Les différences causées par le niveau d'eau ne peuvent pas être conclues en fonction de ce résultat.

Force de larme

La résistance à la déchirure est illustrée à la figure (24).

La résistance à la déchirure a tendance à augmenter avec des niveaux de H2O plus élevés.

Chiffres 23–24

Résilience

Les données d'élasticité sont illustrées à la figure (25) (MC = 3,0):

Les niveaux de H2O plus élevés réduisent la résilience.

Le catalyseur plus élevé en étain réduit également la résilience.

La résilience est également liée à la respirabilité en mousse. Généralement, un bon flux d'air signifie une meilleure élasticité. La respirabilité en mousse est facilement affectée par le type et la quantité de surfactant en silicone, donc la sélection est importante.

Ensemble de compression

La relation entre le catalyseur d'étain et l'ensemble de compression est illustrée à la figure (26) (MC = 3):

①SIALS Catalyseur d'étain augmente, l'ensemble de compression s'aggrave.

Les niveaux de H2O plus élevés aggravent également un ensemble de compression.

Surtout avec H2O élevé, le jeu de compression se détériore. Alors, soyez prudent lorsque vous produisez de la mousse de basse densité.