聚氨酯保溫材料性能
聚氨酯泡沫塑料,
是一種具有閉孔結(jié)構(gòu)的低密度微孔泡沫材料,作為外墻保溫材料,同膨脹型聚苯乙烯(EPS)、擠塑型聚苯乙烯(XPS)保溫材料相比,在保溫性能、防水性能、密封性能、抗裂性能、阻燃性能、及環(huán)保性能等方面都具有明顯的優(yōu)勢。
2聚氨酯硬質(zhì)泡沫的成泡原理
合成聚氨酯需要使用的原材料有多元醇、多異氰酸酯、催化劑、發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑和阻燃劑、防老劑、防霉劑等。多元醇主要有聚醚多元醇、聚酯多元醇,是低分子量且黏度較高的化合物,
聚氨酯硬泡中使用的多元醇是分子量在1300以下,羥值700
以下,官能度在3~8。另一種多元醇是蓖麻油及其衍生物,蓖麻油一般與其它多元醇摻和使用,以改善聚氨酯硬泡的柔軟性。
合成聚聚氨酯泡沫塑料的方法一般有預(yù)聚法、半預(yù)聚法和一步法等。預(yù)聚法是將過量的異氰酸酯與多元醇聚合物先制成端異氰酸酯基的預(yù)聚物,
然后再與擴(kuò)鏈劑或其余的多元醇聚合物反應(yīng)。半預(yù)聚法與預(yù)聚法類似,僅預(yù)聚物的反應(yīng)程度較低。預(yù)聚法和半預(yù)聚法適用于小批量生產(chǎn),一步法則用于大批量的連續(xù)發(fā)泡或模型發(fā)泡。
—步法發(fā)泡是指:將聚醚或聚酯多元醇、催化劑、水、泡沫穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑等(工業(yè)上簡稱A組份)和異氰酸酯(工業(yè)上簡稱B
組份),一次加入混合室或空腔,在混合室內(nèi),鏈增長、氣體發(fā)生及交鏈等反應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)幾乎同時(shí)進(jìn)行。所有物料經(jīng)混合機(jī)攪拌混合均勻后,1~10s
即行發(fā)泡,0.5~3min發(fā)泡完畢,得到具有較高分子量并有一定交鏈密度的泡沫制品。實(shí)際應(yīng)用—步法發(fā)泡時(shí),
常常采用雙組份發(fā)泡的方法。即:將異氰酸酯以外的其他所有組份預(yù)先混合(A組份),然后再讓異氰酸酯(B組份)與混料反應(yīng)。
一步法發(fā)泡的優(yōu)點(diǎn)是只要將兩種組份送入混合室,就可以發(fā)泡。國內(nèi)現(xiàn)場制備外墻體保溫層工藝都采用這種方法。
制造聚氨酯泡沫體既可以用水與異氰酸酯生成脲,放出二氧化碳作為發(fā)泡劑氣體的來源,
也可以利用多元醇或其他活性氫化合物和異氰酸反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的大量反應(yīng)熱,使外發(fā)泡劑(低沸點(diǎn)惰性溶劑如F11、三氯甲烷等)汽化來作為發(fā)泡氣體的來源。采用哪種方法可根據(jù)制品性能和不同發(fā)泡工藝要求而定,也有采用兩種方法并用的。前者由于分子鏈中生成脲基,可以提高泡沫體的剛度和強(qiáng)度。發(fā)泡中產(chǎn)生的氣體愈多,泡沫制品的密度愈小,因而可以通過調(diào)節(jié)異氰酸酯和水的用量或外發(fā)泡劑的用量來控制泡沫制品的密度。聚氨酯泡沫合成過程描述如下:
1)二氧化碳或Fn
發(fā)泡體系中,在催化劑作用下,異氰酸酯和水開始反應(yīng)。由于異氰酸酯和水的反應(yīng)是放熱反應(yīng),反應(yīng)過程不斷放出熱量,促使體系溫度升高,低沸點(diǎn)溶劑如Fll
汽化或C02生成,從而使反應(yīng)物料中氣體濃度迅速增加。當(dāng)氣體濃度增加到超過某一平衡飽和度后,溶液中開始形成微小的氣泡,
這時(shí)可以看到反應(yīng)液從原來的透明狀態(tài)變成帶有乳色的混濁狀態(tài),這種現(xiàn)象叫做乳白現(xiàn)象。從混合開始到出現(xiàn)乳白狀態(tài)的時(shí)間叫乳白時(shí)間,乳白時(shí)間很短,一般為幾秒到幾十秒鐘。
2)氣體在剛生成時(shí),呈圓球狀分布在黏稠的溶液中。經(jīng)過乳白期以后,化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行,發(fā)泡氣體不斷產(chǎn)生,新的氣泡繼續(xù)增加,
新產(chǎn)生的氣體從溶液中又不斷擴(kuò)散到氣泡中去,氣體體積不斷增大,推動(dòng)整個(gè)反應(yīng)體系不斷增長。在整個(gè)泡沫合成過程中,
發(fā)泡反應(yīng)和凝膠反應(yīng)在催化劑調(diào)節(jié)下互相協(xié)調(diào),維持平衡量。在泡沫升起過程中,凝膠反應(yīng)也不斷增長,到一定時(shí)間后,泡沫不再上升,這個(gè)點(diǎn)即為凝膠點(diǎn)。從起始反應(yīng)到這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的時(shí)間叫凝膠時(shí)間,這個(gè)過程稱凝膠(膠化)過程,凝膠時(shí)間約為60~120s。
3)凝膠點(diǎn)以后再經(jīng)過一段成熟期(熟化期),便形成了聚氨酯泡沫制品,這過程亦稱為固化過程,一般約需24h以上。 |