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漫谈水和甲烷在聚氨酯软泡配方设计中作用   (2025/2/21 9:10:01)  发表博文
        先说下普通泡特点,普通泡是用羟值56,分子量3000的三官能度聚醚制备的泡沫。常用聚氨酯软泡有普通泡、高回弹、慢回弹。普通泡密度4-100,硬度0-95,加粉份数0-300,普通泡配方变化繁杂程度和对外来辅料兼容远大于高回弹配方和慢回弹泡配方。普通泡外在物性变化大必然伴随着内在配方各组份数值变化大。普通泡的多变性适应性因为以下,第一普通泡聚醚是所有已知发泡聚醚中活性很低的存在,即然聚醚活性低那就允许配方中高水量存在,比如普通泡超低密度配方百份聚醚用水量可以大于10份,这在高回弹配方和慢回弹配方来看是不可思议的。第二普通泡聚醚TDI的反应速率与水TDI反应速率接近,即便普通泡超低密度配方中聚醚与水的摩尔比达到1:16时也可以保持良好的反应平衡和优良的物性。而高回弹和慢回弹在超低密度配方设计上由于聚醚活性太高受到了限制。
在普通泡配方中,我们很关注催化剂胺和锡,催化剂控制着反应速度,决定产品品质的优劣,但是水和甲烷在普通泡配方中同样重要。因为普通泡聚醚的低活性,所以普通泡反应体系对水与TDI反应产生热量的依赖性远大于高回弹泡配方和慢回弹泡配方,于是普通泡的反应速度及产品物性对于水和甲烷的比例变化十分敏感。
我们知道聚氨酯软泡的泡内温度是控制规范化学反应的主要因素。这里指的泡内温度是反应过程中每个时刻泡内温度,也可以叫它即时温度,不同配方及不同反应条件泡内即时温度变化曲线是不同的。泡内温度变化不仅与配方中总热量值有关还与化学反应时的放热速度有关。同样的甲烷带走热量多少不仅与甲烷的数量有关,还与甲烷的气化速率有关。以上四个条件都是动态的,有利的一面是同一配方在不同的环境下或不同的发泡参数下能生产出性能不同的产品,比如模塑发泡是正压发泡,平泡流水线是常压发泡,真空发泡是负压发泡,常压发泡中又有摆头发泡和溢流槽发泡和垂泡和箱泡的不同。不利的一面是生产者操作同一配方在发泡环境比如气温等条件变化时需费时费力维持产品性能不变。
实际生产设计配方时我们会发现,当一个配方水加同时甲烷减并保持TDI指数不变时其反应出气时间会快速变短,这时需要减胺来平衡反应。在不同的地方聚醚活性不同时,同密度同硬度配方往往水与甲烷比例有较大区别。以泡内热量值看,打个比喻,泡内热量值好比是装在罐里的水,泡内热量值越大罐里的水越多。催化剂好比储水罐底的开关,催化剂数量越多开关拧开得越大,水放的越快,水也越早放完。发泡讲究平衡与最佳区间,通俗讲就是几个变量多了不好少了也不好。
发泡反应不能太快了,发泡反应太快时分子之间没有时间进行理想排列,物性必然不尽如人意。反之发泡反应太慢了步骤反应的衔接会出问题,那时泡的稳定性很差,产品物性变化较大,当一个配方经常会发出不同物性的产品时要考虑是不是发泡整体反应偏慢了。水和甲烷比例不仅影响到泡内温度和发泡整体反应速度,还影响到泡的硬度、拉力、弹性、手感、稳定性。在低密度配方即要一定硬度又要良好弹性时,控制水与甲烷的比例是关键。
初学者一般重视胺锡变化,尤其是关注锡用量,拼命想找出变化规律(比如经验公式)。发泡时间久了渐渐目光移向了别处,感觉配方所有组份与发泡环境和机器参数都是个整体都很重要,更关注原料的基础物性并且向外横向扩展,即便是头次接触高回弹慢回弹也不觉得陌生,即便跨行业从事比如模塑或半硬泡时以往发普通泡的经验也有用武之地。在不知不觉中发泡水平逐步升。
由于发泡的多变性,即便是发泡二三十年的老师傅,即便这些配方经常发,每次发泡时都要小心又小心,每次发泡都是挑战。这也是为什么大多数发泡师傅包括我发泡时一脸的苦相,一脸的不开心。发泡真是个锻炼心性的好工作。
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关键词: 甲烷 软泡 
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