硬质聚氨酯发泡成型的影响- 大数跨境

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硬质聚氨酯发泡成型的影响

鑫悦晟华

2019-09-22

导读：发泡剂作为聚氨酯泡沫中重要的助剂之一，其种类和数量对PU 泡沫的物理机械性能、泡沫密度等有着直接的影响

星期一

2019年9月

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PU生产

当然，完整的反应机理还有交联反应。但是，在设计聚氨酯设备及制品工艺过程中，须对上述两项反应有较深的体会与理解!特别是在设备设计和制品成型工艺中，如何运用及控制好这两项反应的热平衡条件十分重要。

异氨酸酯（NCO）带弱酸性，聚酯多元醇或聚醚多元醇（OH）带弱碱性。凝胶反应与发泡反应速度，可通过锡胺类催化剂来调节控制，也可通过料温、模温、环境温度进行一定的调节控制。泡孔的均匀度可通过硅油类匀泡剂调节。泡孔的多少与大小可通过外加发泡剂来调节，效果最好的发泡剂是氟里昂。但是，近几十年来世界多数国家已采取禁用氟里昂的行动，中国也加入了这一行动。取而代之的是全水发泡、二氧化碳发泡、环戊烷发泡、变压真空发泡等。

聚氨酯双组分液体反应成型工艺，实质上是在工业生产条件下完成凝胶反应与发泡反应两个平衡式。这就需要配比准确、流量准确。而且，两个反应平衡式要完成好，还有一个互相影响与制约的热平衡条件。如果反应时热量过多或散热条件不好，就会形成发泡过度，凝胶不够。反之，发泡不够，凝胶过度。这时，除了需要对双组分原料的配比、模具温度进行控制调节外，还须注意环境温度对其的影响。特别是在气温最热与最冷的季节都深感操作困难。所以，在聚氨酯浇注工艺中，除了温度、流量、配比、压力等可由设备进行一些自动控制外，人们的操作经验也是必不可少的一个条件。

近几十年来，在生产和生活的各个领域，硬质聚氨酯泡沫的产量年增长速度十分迅猛。有大量的气体、液体需要保温、保冷的条件下运输、储存和输送。对于这些容器、设备、管线的保温、保冷，传统的保温、保冷材料，如石棉、矿渣棉、珍珠岩、锯末、沥青、玻璃纤维等，都存在许多缺点，这些保温材料施工程序复杂，操作不便，有些材料对施工人员的健康还有较大危害。另外，这些保温材料的热导率较高，绝热效果差，能量损耗严重，使用寿命较短。相比之下，聚氨酯硬质泡沫热导率最低，并能很好地摒弃传统保温材料的缺点，尤其在材料绝热性能方面是其他保温材料无法与之相比的。其主要应用于建筑和集中供热行业，其次用于冰箱冰柜等制冷设备以及运输业的绝热保温材料。

随着硬质聚氨酯泡沫生产的逐渐成熟，市场供应的扩大，研究工作不断深入，新品种、新工艺研发、新设备的改进，使硬质聚氨酯泡沫塑料得到了全面发展。在硬质聚氨酯泡沫制品的制备工艺技术方面，提出更高要求。普遍采用大型发泡设备，进行大规模化、连续化、自动化、系列化提高劳动生产率，降低成本，减少原料单耗，采用计算机控制物料温度、流量、流速等各种参数来调整制得更优质的聚氨酯泡沫。

发泡剂作为聚氨酯泡沫中重要的助剂之一，其种类和数量对PU 泡沫的物理机械性能、泡沫密度等有着直接的影响

硬质聚氨酯发泡成型的影响

原料: 聚醚和聚酯都作为发泡成型的组分

原料温度的高低直接影响计量配比的精准性，同时影响物料粘度大小。一旦粘度变化，导致计量泵的输出精度发生变化，严重影响制品的质量。多元醇组分偏大，所得泡沫塑料软，高温下尺寸稳定性差; 异氰酸酯组分偏高，泡沫塑料硬而脆。

温度: 发泡成型过程中，料温和环境温度的高低直接影响泡沫塑料制品的质量。而长期储存和温度变化对异氰酸酯也很不利。异氰酸酯中二聚物的存在，使异氰酸酯变化得浑浊不清，也干扰正常反应。在生产中，温度低，发泡反应缓慢，泡沫固化时间长; 温度高，则发泡反应快，泡沫固化时间短。

注射温度、速度和压力: 在注模之前，要进行高压循环，以致物料温度因高压运动，使温度上升，所以注料温度与原料贮藏温度是不同的。它取决于循环时间与压力，注料速度对原料的混合产生较大影响。一般注料速度快和冲压高，可制得优质泡沫制品。

模具温度: 是发泡成型的关键因素，可直接影响泡沫的乳白、拉丝、不粘、固化速度，因此必须严格控制。发泡成型是一个化学反应放热过程，放出的热量使发泡剂汽化，在聚氨酯填充空腔中翻滚挤压而形成含有不规则大小泡孔的泡沫。模温是较重要的工艺参数，不仅影响反应热移走的速度，还影响成型时长，对密度、表层厚度及尺寸稳定性都会产生不良影响。发泡成型过程中发泡剂反应放热，形成聚合物在填充空腔中互相推挤、翻滚、爬升与模具表面接触，泡孔破裂经挤压塌泡形成密实层。模具温度高，则形成极薄的表层，制件表面易产生劣迹; 温度低，则发泡倍率小，结皮过厚。

固化时间: 泡沫塑料固化后，在一定温度下放置的过程，目的是让发泡反应进行完全，得到良好的制品。在注入模具内时，应把发泡料和模具加热，完成发泡反应后存放于较高温度的环境中。温度越高，固化时间越短。温度低，固化时间长，熟化不充分，泡沫塑料强度达不到应有的要求。原料品种与制件形状尺寸

不同，所需固化时间与温度也不同。

混合: 发泡成型时，混合效率是一个很关键因素。根据原料的特性，调整发泡设备的计量比例、料温达到充分混合的目的。混合均匀，泡沫塑料泡孔细而均匀; 混合不好，泡孔粗而不均匀，甚至在局部范围内出现化学反应不充分现象，大大影响制品质量。

模具发泡成型：聚合物膨胀产生一定内压力，模具制约着泡沫形态的发展，应有足够的强度和内表面光滑度，以便保证泡沫全部填充满，不会在发泡后期造成泡沫开裂和中空，使泡沫在模具中分布均匀、密实。还应在合理的位置开设注料口、排气口，可以合理避免局部大泡孔和收缩的出现。

在不同行业领域中硬质聚氨酯泡沫产业得到了迅速发展。对硬质聚氨酯泡沫品质要求越来越高，因此针对不同原料，通过改变配方、提高发泡设备精准度及发泡成型工艺来制备各种不同密度、不同性能，满足不同应用的硬质聚氨酯泡沫塑料制品。