Como projetar formulações para espuma de poliuretano flexível?

Para começar a projetar uma formulação flexível de espuma de poliuretano, o primeiro passo é determinar a densidade de espuma alvo. Com base na densidade desejada (usada para estimar inicialmente a quantidade de agente de sopro), por exemplo, se produzir espuma padrão com uma densidade de 30 kg/m³, a quantidade de agente de sopro é calculada usando um fator médio de 95/30 = 3,166666, ou seja, aproximadamente 3,17. Isso deve ser verificado com uma amostra de laboratório. Uma formulação básica pode ser assim:

Polyether 3000: 80 partes (56×0.155×0.8 = 6.944)

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

 Água: 3,17 partes (3.17×9.667 = 30.644)

 Óleo de silicone: 1,1 peças

 A33: 0,31 partes

 T9: 0,22 partes

 Quantidade do TDI: (6.944 + 0,868 + 30.644) = 38.456 × índice = 42.30

Esta formulação usa apenas água como agente de sopro químico. No entanto, a espuma resultante pode não atender aos requisitos do cliente em termos de suavidade ou força de rasgo. Portanto, um agente de sopro físico é frequentemente adicionado. Quando o índice total de espuma é 3,17 e a água é usada em 1,17, as 2 partes restantes do índice são compostas usando MC (cloreto de metileno), calculado como:

MC = 2 × 9 = 18 partes

 Formulação revisada:

 Polyether 3000: 80 peças (6.944)

 Polyether 2045 (pop): 20 partes (0,868)

 Água: 1,17 peças (11.3104)

 Óleo de silicone: 1,1 peças

 A33: 0,31 partes

 T9: 0,22 partes

 MC: 18 partes

 Quantidade do TDI: (6.944 + 0,868 + 11.3104) = 19.1224 × índice = 21.03

1. Espuma em lote:

 A espuma em lote é o método original para testar propriedades de espuma e comportamento da reação. Precede a expansão das linhas de produção. Comparado à espuma da máquina, a espuma de lotes difere em escala, reatividade, mistura de uniformidade e distribuição de células. Essas diferenças levam a variações esperadas no desempenho da espuma. Uma formulação de controle é frequentemente usada para minimizar erros experimentais causados ​​por diferenças sutis nas condições de mistura ou gás.

Condições de espuma, procedimento e precauções em lotes:

(1) Matérias -primas:

 um. Poliéter polióis

 b. Óleo de silicone

 c. Mistura de água amina (catalisador)

 d. Agentes soprados (químico e físico)

 e. Catalisador de lata (Octoate Stannous + Polyol ou outros)

 f. TDI (80/20)

(2) Preparação:

Prepare os seis componentes acima (adicione agentes para colorir, se necessário) e verifique se o controle da temperatura.

 um. Polyol: pré-misturado ou pronto

 b. Óleo de silicone: pré-medido

 c. Amina: mix de amina terciária (por exemplo, TEDA + diol na proporção 33:67)

 d. Agentes de sopro: pré-medida MC e água

 e. Catalisador de lata: deve ser preparado como soluções de 5% ou 10% devido à alta atividade

 f. TDI (80/20): medido com precisão e pré -aquecido

(3) Cálculo do TDI:

A dosagem de TDI de espuma de banual é baseada em 100 partes de Polyol.

TDI (80/20) = [(Valor Polyol OH × WT / 56100) + (Water WT / 9)] × 4200 / 48.3 × Índice

Exemplo:

Polyol: 100, MC: 5

Óleo de silicone: 1.3, catalisador de lata: 0.3

H₂o: 4.5, L-580: 0,19, TDI: X, A33: 0,03, índice = 1.1

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

(4) condições de espuma:

Mantenha a temperatura em 23±1°C e umidade a 50% para espuma estável.

Diagrama esquemático da máquina de espuma em lote

(5) Procedimento de espuma:

Adicione a quantidade necessária de poliol ao recipiente e adicione e mexa o óleo de silicone e a água de amina por 45 segundos. Ajuste a temperatura. Medir e misturar agentes de sopro; Compensar a perda de MC devido à evaporação. Adicione o catalisador de estanho e mexa por 10 segundos em 3000–4000 rpm. Em seguida, adicione o TDI, mexa por 7 segundos e despeje no molde. Mistor de limpeza imediatamente depois. A expansão de espuma ocorre rapidamente—Recorde tempo de subida. Deixe a cura de espuma por 24 horas.

A sequência de espuma é mostrada na figura abaixo

2. Espuma contínua:

Atualmente, a linha de produção contínua é usada principalmente na China para produzir espuma de bloco flexível.

Diagrama esquemático da máquina de espuma contínua

3. Dados de espuma para MN-3050 Polyether:

O Polyether MN-3050 é o poliéter mais representativo para espuma flexível horizontal.

Exemplo de tabela de dados de espuma:

A Figura (1) mostra a relação entre o catalisador de estanho e o tempo de subida

Figuras (2–4) Mostre a relação entre S.O (x1/100) e fluxo de ar (CC/cm²/seg)

Das figuras (1) a (4), é conhecido:

 ① como o catalisador de lata aumenta, o fluxo de ar diminui

② Com a mesma quantidade de catalisador de lata, mais agente de sopro H2O aumenta o fluxo de ar

③ Com a mesma quantidade de catalisador de lata, mais MC aumenta o fluxo de ar

Quando o catalisador de estanho aumenta, a resinificação ocorre durante a gaseificação, fortalecendo a membrana das células de espuma. O gás se torna mais difícil de liberar, reduzindo o fluxo de ar. Com mais água, a gaseificação melhora e o ar escapa mais facilmente, enquanto a densidade de espuma também diminui. Assim, ambos contribuem para o aumento do fluxo de ar.

Em relação ao efeito do índice TDI-80/20, ele é explicado na seção de índice e omitido aqui.

Densidade:

A densidade de espuma muda significativamente com a quantidade de água e MC. À medida que a quantidade aumenta, a densidade diminui.

A relação entre o catalisador de estanho e a densidade de espuma é mostrada em função da quantidade de agente de sopro. Nas figuras (5) a (10):

Figura (5) MC = 3,0 (água = 4,0, 4,5, 5.0)

Figura (6) MC = 6,0 (água = 4,0, 4,5, 5.0)

Figura (7) MC = 9,0 (água = 4,0, 4,5, 5.0)

Figura (8) Água = 4,0 (MC = 3,0, 6,0, 9.0)

Figura (9) Água = 4,5 (MC = 3,0, 6,0, 9.0)

Figura (10) Água = 5,0 (MC = 3,0, 6,0, 9.0)

Das figuras (5) a (10), é claro:

①a a quantidade de H2O e MC aumenta, a densidade de espuma diminui.

Catalyst Catalisador de estanho também diminui ligeiramente a densidade, mostrando que a estanho ajuda a gaseificação, mesmo em pequenas quantidades.

A relação entre as quantidades de H2O e MC e a densidade de espuma é mostrada na Figura (11).

Dureza da espuma

A dureza da espuma é o requisito de propriedade mais importante. É influenciado por vários fatores. A relação entre dureza de espuma e H2O, MC e Tin Catalyst é detalhada nas figuras (12)–(17):

Figura (12) H2O = 4,0 (MC = 3,0, 6,0, 9.0)

Figura (13) H2O = 4,5 (MC = 3,0, 6,0, 9.0)

Figura (14) H2O = 5,0 (MC = 3,0, 6,0, 9.0)

Figura (15) MC = 3,0 (H2O = 4,0, 4,5, 5.0)

Figura (16) MC = 6,0 (H2O = 4,0, 4,5, 5.0)

Figura (17) MC = 9,0 (H2O = 4,0, 4,5, 5.0)

Das figuras (12)–(17):

 O catalisador de lata mais alto aumenta a dureza devido à reticulação mais alta durante a espuma. No entanto, devido a restrições ao uso de estanho (para manter a respirabilidade), Don Don’T confia excessivamente nele para a dureza.

 ② Com água fixa, o aumento do MC diminui a dureza—Isso se deve à menor densidade de espuma.

 ③at MC fixo, o aumento da água não muda significativamente a dureza. Isso ocorre porque, embora mais ligações de uréia se formem (crescente dureza), a densidade de espuma diminui, equilibrando -se.

A relação entre densidade e dureza com a água como o parâmetro é mostrada na Figura (18).

A relação entre o uso de MC e as propriedades de espuma (densidade, dureza) é mostrada na Figura (19). A partir disso, você pode determinar o H2O e o MC necessários para alcançar as propriedades desejadas.

No entanto, esses gráficos são baseados em condições específicas. Quando as condições de espuma mudam, a relação entre a quantidade de sopro e as propriedades de espuma também muda.

Alongamento

A relação entre catalisador de lata e alongamento é mostrada nas figuras (20)–(22):

Figura (20) MC = 3,0 (H2O = 4,0, 4,5, 5.0)

Figura (21) MC = 6,0 (H2O = 4,0, 4,5, 5.0)

Figura (22) MC = 9,0 (H2O = 4,0, 4,5, 5.0)

Figuras 20–22

Das figuras (20)–(22):

À medida que o catalisador de estanho aumenta, o alongamento tende a aumentar devido à maior resinificação. Especialmente em baixos níveis de estanho, as diferenças são mais óbvias.

As diferenças no nível da água mostram alguma variação, mas não significativas.

Mesmo para o mesmo poliéter, o alongamento varia com as estações, que serão explicadas mais tarde. Isso é atribuído aos efeitos de temperatura e armazenamento do meio de gás.

Resistência à tracção

A relação entre catalisador de lata e resistência à tração é mostrada na Figura (23) (MC = 3). Da Figura (23):

 À medida que o catalisador de estanho aumenta, a força de tração tende a aumentar.

 As diferenças causadas pelo nível da água não podem ser concluídas com base nesse resultado.

Força de rasgo

A força de rasgo é mostrada na Figura (24).

A força de rasgo tende a aumentar com os níveis mais altos de H2O.

Figuras 23–24

Resiliência

Os dados de elasticidade são mostrados na Figura (25) (MC = 3,0):

① Níveis mais altos de H2O reduzem a resiliência.

Catalyst Catalisador mais alto também reduz a resiliência.

A resiliência também está relacionada à respirabilidade da espuma. Geralmente, um bom fluxo de ar significa melhor elasticidade. A respirabilidade da espuma é facilmente afetada pelo tipo e quantidade de surfactante de silicone, portanto a seleção é importante.

Conjunto de compressão

A relação entre catalisador de estanho e conjunto de compressão é mostrada na Figura (26) (MC = 3):

① como o catalisador de estanho aumenta, o conjunto de compressão piora.

② Níveis mais altos de H2O também pioram o conjunto de compressão.

Especialmente com H2O alto, o conjunto de compressão se deteriora. Portanto, seja cauteloso ao produzir espuma de baixa densidade.