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浅谈聚氨酯软泡(海绵)发泡温度   (2024/10/21 17:25:49)  发表博文
  聚氨酯高分子化学反应的海绵发泡反应有三个重要指标:一是决定分子热运动程度的温度。二是决定分子间碰撞机率的浓度。三是决定分子间发生反应难易程度的活化能。以上三项决定反应进程中的反应速率和反应速度。
       海绵发泡的温度包括两大项,一是反应发生前的原料温度,称为初始温度。二是反应过程中每个瞬间泡内温度,在这里我们称它为即时温度。同理,反应物浓度分为初始反应物浓度(配方)和即时反应物浓度。生成物浓度分为初始生成物浓度(数值为0)和即时生成物浓度。
        原料温度和泡内即时温度对配方反应速率影响巨大,通常情况下反应速率对高分子化学反应的影响远大于反应速度(浓度积)。反应速率与反应速度的区别类似于加速度和速度。在公式中温度(开尔文温度)这一参数是处于一个数值的指数位置上,那么随着温度的变化反应速率也呈指数级变化。海绵发泡上升过程中泡内即时温度和反应时间构成了一条近似指数的曲线,这不是指数级的平方变化,是指数级的再指数级的变化。随着泡内即时温度的变化,泡内即时温度对泡沫反应速率影响又是呈指数级变化。因此我们头脑中聚醚25度+TDI23度=两者都是24度的观念要重新推敲。
        企业生产时PPG、POP、TDI等大料组份都会控制温度,至于胺、锡、硅油、水小料组份,走的海绵厂多了以后发现,越是南方,由于冬季不太冷,对小料及甲烷的温控越宽松,越是往北,越注重各原料温度的控制。比如江苏浙江海绵厂,冬天有的厂只升温胺锡组份,有的厂认为水不用加温。再往北比如江苏淮安,冬天很冷,冬天发泡时海绵厂会把所有小料加温,还会把机头用电热带加温。再往北去,冬天更冷,发泡车间要恒温发泡。
       密度越低且甲烷越多的泡要求大料温度越高。对于有甲烷的混合料加温一般不超过38摄氏度,因为甲烷沸点大约40摄氏度。冬季小料的加温,考虑到途经热量损失,小料温度通常比大料温度高1~2摄氏度,比如发泡大料温度23摄氏度,小料温加到25摄氏度就行。即便不小心小料温度加到35摄氏度也没关系,就当是在夏天气温环境下的小料在发泡。有人说甲烷什么时候摸着都是冰冰的没什么温度不用调温,实际生产中发现,冬天天冷时发甲烷较多的配方,甲烷独立组份不调温和甲烷与PPG混合后调温,同一配方发泡对比甲烷调温后确实明显影响到了反应速度。胺锡硅水小料调温与否也影响着发泡反应速度。
       温度是配方调整的重要手段,温度是影响反应进程中分子排布的重要因素,温度是规范高分子化学反应多向性的重要措施。当发泡时出现表面有摆痕且高度不够时要考虑到是不是整体反应偏慢,原温度的提升最有利于所有反应速度整体加快。当一个配方发泡春夏秋冬时差别大,可考虑提升温度削弱反应的不连续性和多向性。温度对反应影响巨大,有人说原料温度决定配方,有人说发泡发的就是温度(初始料温和泡内即时温度)。原料温度也影响着其它方面比如某年阳历10月份在某厂发泡时泡内渐渐出现小痘孔,之前发泡没有痘孔,把小料温度加上去后痘孔消失,这虽然是特殊的个例却是我亲身经历。
       说到原料温度调整,就要提到调温设备,罐内调温水管路通常分盘管和夹层两种。调温水水温的设定通常是冬天35到40摄氏度,不超过40摄氏度是因为甲烷气化温度是40摄氏度。夏天6度~10度。视调温机和储罐远近导致调温水热量损失多少而定。决定原料温度调整快慢的因素是调温水温度与储罐内原料温度的温差。调温时原料温度上升或下降过快容易导致原料温度没调匀,尤其是不开启搅拌和循环情况下。
       当下自动化和程序设计相当成熟,机器人围棋象棋的棋力辗压人类最高段位几个量级。可是用程序设计来发泡还是没在生产上运用,如果有那企业不惜花百万也要用,如此我们发泡师行业会消失。生产时泡沫平稳上升的表象是内部泡内反应速率指数级上升和反应物浓度积(反应速度)指数级下降的对冲,反应体系生成物浓度指数级上升时对各反应的影响,再有不同原料多官能度的不同反应路径等等。时间决定一切,高分子化学反应的复杂性还体现在超短的链增长反应时间上,相对于有些发泡的反应时间数小时,发泡时在那像蒸馒头一样慢慢加热蒸,泡沫上升反应时间在数分钟的聚氨酯软泡海绵其复杂性无以伦比。
       温度好比生命力,海绵发泡料温通常是21~30摄氏度,这区间温度也是人感到最舒服的。海绵发泡时温度高点反应快点不会出大问题,如果温度太低反应太慢了各种不合理的怪现象容易爆发甚至塌泡。人也一样,如果人的体温高于正常体温几摄氏度顶多是高烧状态。如果人的体温低于正常体温几摄氏度那就是处于生命倒计时状态。
                                        
                 2024.10.21戊午日
分类:软泡应用 评论: 浏览:
关键词:聚氨酯 软泡 
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