Qual é a relação entre osagem do catalisador e propriedades de espuma de poliuretano?

① Introdução ao General Polyether Triols para espuma de bloco

Características gerais de espuma macia: dureza moderada; elasticidade moderada; Propriedades moderadas de alongamento e rasgo; Deformação permanente relativamente alta.

Densidade (D): massa de substância por unidade de volume Indicado como d. Unidades: quilogramas por metro cúbico (kg/m³) em SI e unidades legais chinesas.

m representa massa, v representa volume: d = m/v

Densidades de matéria -prima:

D (PPG) & ASYMP; 1.0 D (TDI) & ASYMP; 1,25 d (h₂o) & assimp; 1.0

Densidade de espuma:

d (espuma) = (massa total de todos os componentes de formulação - massa de co₂ escapado) / (volume de suportes de espuma + volume de células)

O primeiro passo no projeto da formulação é determinar a densidade e os fatores relacionados à sua mudança. Negligencie a diferença de massa entre água/aditivos e co₂ escapado. Negligencie o volume ocupado por suportes de espuma.

O volume celular refere -se à quantidade de co₂ e à quantidade de agentes.

O índice de espuma é indicado como em (f).

Em (f) = m (h₂o) + m (mc)/9

A densidade final de espuma é:

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

Dow Chemical, Under 22°C Sala & Temperatura do material e espuma de pressão atmosférica, derivou um gráfico empírico de dados extensos mostrando a relação entre índice de espuma e densidade de espuma para formulações padrão.

Relação entre índice de espuma e densidade de espuma de arranha-céus

Matematicamente, é uma curva de função inversa típica, parecida com a base:

x • y = 96 ou y = 96/x

Portanto, uma fórmula empírica pode ser derivada:

Densidade × Índice de sopro = 96 (constante)

isto é, d • Em (f) = 96

② Relação entre o índice TDI e a densidade

Índice TDI: In (TDI) ou em (t)

Em (t) = [m (tdi) / mo (tdi)] × 100%

O design da formulação começa definindo o índice TDI e, em seguida, determinando o uso do TDI. Por que o uso real do TDI M (TDI) difere do MO teórico (TDI)? Isso se refere à competitividade das reações colaterais e à sua variação com a temperatura. Como mostrado abaixo:

Curva i: reação de poliéster triol + xdi

Curva II: Reação CrossLinker MOCA + XDI

Curva III: Reação Dipfenilurea + XDI

Curva IV: fenileno dibutil carbamato + reação xdi

A baixa pureza da matéria -prima requer um índice maior dado.

O alto uso auxiliar (por exemplo, MC, Stone Powder) requer um índice maior dado.

A temperatura mais alta do sistema (menor densidade) requer um índice maior dado.

Diagrama esquemático da densidade de espuma vs. Valor do índice TDI

Efeito do índice de TDI na densidade de espuma

Nota: Quando em (f) é constante, um maior dado em (TDI) faz com que a densidade diminua.

Afetado pela pureza, D·Em (f) & assimp; 96 pode ser revisado para:

d·Em (f) & assimp; 80 ~92

d·Em (f)·Em (TDI) & assymp; 100

ou d·Em (f)·Em (TDI) & assymp; 95 ~110

③ Breve Introdução aos métodos de design de formulação

Método 1: Dedução de modelagem precoce: Estabeleça modelos matemáticos complexos para derivar séries de relacionamentos (por exemplo, para H₂o, MC, Si, A33, T9, IN (TDI) na formulação) para design.

Recomendação especial: fórmula de cálculo de temperatura central

T_max = [1471.3In(TDI) + 1639.2m(H₂O)In(TDI) - 43m(F-11) - 78.1m(MC)] / [46.2 + 3.8In(TDI) + 4.3m(H₂O)In(TDI) + 0.54m(H₂O) + 0.14m(F-11) + 0.3m(MC)] + 22

Orientação útil para iniciantes, mas mestres de espuma experientes podem não corresponder a um único valor.

Método 2: Analogia empírica: analise estatisticamente inúmeras formulações maduras para encontrar padrões, estabelecer relações não quantitativas e determinar faixas de valor variáveis.

④ Exemplo de design de formulação de analogia empírica

Apresentamos fórmulas empíricas derivadas de mais de 30 anos de experiência e extensa análise estatística de formulações.

As densidades gerais de espuma macia são artificialmente segmentadas:

Densidade ultra-baixa: 8--10 kg/m³

Baixa densidade: 10--16 kg/m³

Densidade média-baixa: 16--24 kg/m³

Densidade média: 24--32 kg/m³

Densidade média-alta: 32--40 kg/m³

Alta densidade: 40--48 kg/m³

Densidade ultra-alta: 48--80 kg/m³

um. Determinando o índice TDI : Aplique o conjunto de soluções da equação da proporção dourada.

Densidade ultra baixa: aumento da densidade δd =1 → Diminuição do índice TDI δEm (tdi) = -1.618

Baixa densidade: δd =1 → δEm (tdi) = -1

Densidade média baixa: δd =1 → δEm (tdi) = -0.618

Médio & Densidade média alta: δd =1 → δEm (tdi) = -0.382

Ajuste abaixo em (TDI) = 1,05 com base em detalhes.

b. Determinando o índice de sopro:

Tabela de dados de referência Fornecer: 

Também pode derivar usando:

d·Em (f) & assimp; 96 (adequado para alta pureza)

d·Em (f)·Em (TDI) & assymp; 100 (tentativa, para baixa pureza)

c. Determinando a quantidade de silicone (usando L-580 como exemplo):

m (Si) = 1/2 a 1/3 de m (h₂o)

Requisito de célula baixa: M (Si) = 1/3 m (h₂o) geralmente suficiente.

Requisito de células elevadas ou M (MC) alto em densidade ultra baixa: M (Si) = 1/2 m (h₂o)

Ajuste para diferentes atividades de silicone (& ne; L-580) ou outros requisitos do sistema. Os sistemas têm latitude de processamento para quantidade de silicone.

d. Determinando quantidades de catalisador de amina/lata:

Equilíbrio de amina-Tin: não é igual a quantidades, mas a espuma pode suportar seu peso após a reação com a abertura celular adequada.

A lata complementa a amina.

O estanho possui um intervalo de processamento (latitude); Diferentes aminas criam diferentes latitudes de lata. Existem vários pontos de equilíbrio de amina-tin por sistema.

"Balanced amine-tin": diferença de amina/estanho & le; 20g.

"Alta amina baixa lata": amina alta, diferença >20G.

"Baixa lata de alta amina": baixa amina, diferença >20G.

Sistema com reatividade semelhante (por densidade e faixa de fluxo):

Ilustração da zona de equilíbrio:

Zona AA: baixa amina, alta lata;  Zona BB: Amina Balanceada e Tinta; P Zona CC: Alta amina, baixa lata

⑤ Exemplos de formulação:

1. Densidade média (24 – 32 kg/m ³ )

Polyether Triol (OH 56): 100 ， Água: 3 – 4 ， Óleo de silicone (L-580): 1.0 – 1.4 ， Trietilenodiamina (A33): 0.18 – 0.22 ， Stannous Octoate (T9): 0.18 – 0.22 ， Índice TDI: 105 – 110

2. Densidade média alta (32 – 48 kg/m ³ )

Polyether Triol (OH   56): 100, água: 1 ~ 2, silicone (L-580): 0,5 ~ 0,8, A33: 0,25 ~ 0,30, T9: 0,12 ~ 0,20, in-tdi: 100 ~105

3. Alta densidade (48 – 80 kg/m ³ )

Polyether Triol (OH   56): 100, água: 1 ~ 2, silicone (L-580): 0,5 ~ 0,8, A33: 0,25 ~ 0,30, T9: 0,12 ~ 0,20, in-tdi: 100 ~105

4. Densidade média baixa (16 – 24 kg/m ³ )

Polyether Triol (OH   56): 100, em (f): 4 ~ 6, m (h ₂ O): 4,0 ~ 4,8, m (mc): 0 ~ 11, silicone (L-580): 1,3 ~ 2,0, A33: 0,25 ~ 0,30, t9: 0,25 ~ 0,30, in-tdi: 110 ~116

Efeito do teor de água na formulação na temperatura central

Efeito do índice TDI na temperatura central (M (h₂o) = 4)

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

Efeito do volume do bloco de espuma na temperatura central

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

Luz   Formulação de espuma flexível de peso para densidades baixas e ultra-baixas (8kg/m³ a 16 kg/m³)

Polyether Triol de uso geral (valor hidroxil 56): 100
Em (f): 6 ~ 10.5
m (h₂o): 4,8 ~ 6.6
M (MC): 11 ~ 36
Óleo de silicone L-580 ou B8110: 2 ~ 3.5
A33 ou SMP: 0,3 ~ 0.5
T9: 0.3 ~ 0.5
In-tdi: 116 ~ 125

Em (f) = m (h₂o) + m (mc)  — Como distribuir?

Para baixa densidade, calcule em (f) com base em: d·Em (f)·Em (tdi) = 105, para entrar (f)

Com base no calor da reação: δm (h₂o) = 13.5·M (MC)
Então cada unidade de água’S O calor da reação pode ser absorvido por 13,5 unidades de MC.

Plano i:
Quando m (h₂o) & ge; 4, comece a adicionar MC. Com base nos relacionamentos acima:

 m (h₂o) = 2,4 + 42 & Frasl; [d•In (TDI)]
 m (MC) = 567 & Frasl; [d•Em (TDI)] & menos; 21.6

Plano II:
A temperatura mais alta da matéria -prima, quando M (h₂o) & ge; 3.5, adicione mc. De forma similar:

 m (h₂o) = 2,1 + 42 & Frasl; [d•In (TDI)]
 m (MC) = 567 & Frasl; [d•Em (TDI)] & menos; 18.9

Tabela de condições de espuma

Esquemas de formulação de baixa densidade

Fórmula simplificada para estimativa de temperatura central:

Tmax = [250·Em (tdi) + 320·m (h₂o) & menos; 8·m (mc)] / [8 + m (h₂o)] + temperatura da matéria -prima

Gráfico de resumo:

Lote químico Dow (como mostrado abaixo):