催化劑在聚氨酯發(fā)泡膠中的作用及展望

時間：2016-07-27作者：山東居歡新型材料科技有限公司瀏覽：129

催化劑是一種能改變化學反應(yīng)速度而自身不被消耗的物質(zhì)。好的催化劑應(yīng)具備以下特點：1.增加反應(yīng)的選擇性；2.降低能耗即加快反應(yīng)速度；3.減少 操作步驟，減少副產(chǎn)物即促使原料完全變成目標產(chǎn)物?！　≡诰郯滨グl(fā)泡劑化學中自從發(fā)現(xiàn)了二異氰酸酯與羥基化合物反應(yīng)制得硬質(zhì)泡沫塑料，涂料和膠粘劑以來聚氨酯發(fā)泡劑產(chǎn) 品的應(yīng)用已遍布各個領(lǐng)域。目前還在開發(fā)較廣泛的應(yīng)用。
　 　需求總是促進科學研究的發(fā)展。就以聚氨酯發(fā)泡劑硬泡為例，在所有保溫材料中雖然聚氨酯發(fā)泡劑泡沫塑料各方面的性能較好，而成本也較高，其中一個原因是制品整體密度 高;在生產(chǎn)工藝上雖然靈活方便但物料在反應(yīng)過程中對操作工藝條件的敏感性使制品質(zhì)量波動，需要經(jīng)常地調(diào)整配方，對于制品生產(chǎn)廠造成損失，當然有些問題增加 投料量也是解決問題的一種方法，其結(jié)果以增加成本為代價;聚氨酯發(fā)泡劑耐溫不能**過120度；在阻燃性上加了阻燃劑效果阻燃性達到B2級。在應(yīng)用上想說愛你，都 難。正是這些弱點成為聚氨酯發(fā)泡劑泡沫塑料發(fā)展的瓶頸。要解決這一瓶頸的問題就要先了解目前影響質(zhì)量波動和高密度等問題的因素?！?　從模塑泡沫成型特征看，發(fā)泡時是注料操作，泡沫就有流動的問題，如果泡沫流動的不好在制品中泡沫的密度就不一致，這時就要用多投料的方法使密度低處也能 達到合格的強度和表皮。怎樣達到密度一致，在發(fā)泡反應(yīng)的過程中控制泡沫的流動性是一個途徑，為什么環(huán)境工藝條件對制品質(zhì)量影響那么大。催化劑在其中的作用 是什么。
　 　從聚氨酯發(fā)泡劑化學特征看顧名思義聚氨酯發(fā)泡劑即聚氨基甲酸酯，是異氰酸酯與羥基化合物反應(yīng)的產(chǎn)物，加入水可以生成脲基和二氧化碳而發(fā)泡生成泡沫塑料，催化劑起著重 要的作用，催化劑不僅能加速反應(yīng)速度，而且是發(fā)泡工藝的重要的控制手段。選擇恰當?shù)拇呋瘎w系能使在鏈增長反應(yīng)(異氰酸酯-羥基反應(yīng))和發(fā)泡反應(yīng)(異氰酸 酯-水反應(yīng))二者之間建立較好的平衡，使聚合物的形成和氣體產(chǎn)生的速率相互平衡，在發(fā)氣反應(yīng)的同時泡沫壁具有足夠的強度，將氣體有效的包囊在泡沫體內(nèi)，發(fā) 泡完成后凝固成型。　　目前有兩大類催化劑：叔胺類和**金 屬鹽類催化劑，叔胺類催化劑以三乙烯二胺，NN-二甲基環(huán)己胺為代表，**金屬有**錫類和羧酸鹽類。雖然目前已有很多上述類型催化劑可用，人們也在根據(jù) 催化活性的強弱反復(fù)地試驗，以澆注成型為例人們要根據(jù)制品的形狀大小控制發(fā)泡和固化的時間，要在這兩類催化劑中反復(fù)的調(diào)節(jié)尋找發(fā)泡和凝膠的平衡以期增加泡 沫的流動性和成型。然而因聚氨基甲酸酯所顧有的彈性韌性，使泡沫在發(fā)泡中后期泡沫被拉長，這就是所謂的拉絲現(xiàn)象，使所得制品在澆注料之處泡沫密度大，拉絲 處密度小，雖然也可固化成型，但受外界影響仍有變形的可能，如果為了增加交聯(lián)多加水，和異氰酸酯生成脲低聚物，又會使泡沫酥脆。人們?yōu)榉乐棺冃?，除了增?密度就是 加熱模具增加熟化時間。
　 　舉例說明：保溫管發(fā)泡為例，首先要考慮生產(chǎn)需要有一定的注料時間，如果物料發(fā)泡太快，來不及拔出注料槍，而且也可能泡沫分布不好，這時候的情況就是，將 起發(fā)乳白的催化劑用量減少，這時物料起發(fā)慢了，雖然前期好操作，但泡沫流動過程中熱量不夠，起泡就不充分，除了多投料泡沫密度變大而費料以外，固化，熟化 也慢，要延長時間脫模，此時如果增加固化催化劑就有可能降低發(fā)泡的流動性而使泡沫分布不均勻，拔絲多，料發(fā)不到頭。要得到完整的制品就要在各種催化劑之間 取舍如果環(huán)境溫度變化了還可能改變了發(fā)泡和凝膠固化的時間平衡，而影響質(zhì)量。無論怎樣調(diào)配方總是管的中間密度大量端的密度小差別都**過20--30%，這 就是現(xiàn)有催化劑既忙乎人又費料?！　∧敲茨懿荒苁古菽芏染鶆蛞恢?，泡沫不被拉絲，并且快速熟化且熟化后不再變形加水多也不脆呢，如何解決造成聚氨酯發(fā)泡劑發(fā)展的瓶頸的更多的問題呢?　 　我想問題還是要從影響內(nèi)部反應(yīng)的催化劑入手。實際上我們目前僅利用了 生成聚氨基甲酸酯這一級反應(yīng)，有一些較弱的改性反應(yīng)，但都沒有質(zhì)的變化。如果研究透了異氰酸酯，充分利用其各個反應(yīng)且研發(fā)異氰酸酯的各個反應(yīng)的催化劑控制 反應(yīng)向著我們需要的方向進行，得到我們所需要的目標產(chǎn)物，突破聚氨酯發(fā)泡劑泡沫塑料發(fā)展的瓶頸是有可能的?！?　要研究催化劑就要先好好研究反應(yīng)主導(dǎo)原料異氰酸酯的特性，異氰酸酯具有較多的不飽和基團-N=C=O，是一類反應(yīng)性較高的化合物。它的一些反應(yīng)特點：異 氰酸酯可以和幾乎所有的活潑氫反應(yīng)但難易程度不一，與羥基，水的反應(yīng)在25—50°C就能生成聚氨基甲酸酯和脲基;與胺類的反應(yīng)*催化劑，而氨基甲酸酯 和脲基上等還有活潑氫還可以異氰酸酯進行反應(yīng)，如果說**的反應(yīng)叫做一級反應(yīng)那么后者就稱為二級或二階反應(yīng)，這類反應(yīng)必須給較高的能量才能進行，一般需要 100－140度的高溫才能反應(yīng)所生成的聚脲基甲酸酯和聚脲縮二脲，對制品的品性有著很大的影響，使聚合物以單一的線性結(jié)構(gòu)發(fā)展至含有部分支鏈交聯(lián)型的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而改善了制品的力學性能。
　 　異氰酸酯的三聚體是六節(jié)環(huán)的異氰脲酸酯也是提高制品強度耐熱性的結(jié)構(gòu)，生成聚異氰脲酸酯需要大于150度。傳統(tǒng)催化劑中因無對以上二級反應(yīng)三聚反應(yīng)的有 效的催化劑，所以在聚氨酯發(fā)泡劑泡沫塑料的產(chǎn)品時常需在中后期經(jīng)高溫停放過程就是為了形成交聯(lián)，即熟化以便改善制品的強度和*變形等性能?！?　實際上異氰酸酯的二級反應(yīng)需要一類能給異氰酸酯較高的能量的催化劑使其配合一級反應(yīng)催化劑與一級反應(yīng)同步或協(xié)調(diào)進行并能與生成的一級產(chǎn)物相容而利于二級 反應(yīng)的進行，催化劑既要有高的反應(yīng)選擇性，能將所有的二級反應(yīng)和三聚反應(yīng)進行到底，生成聚氨酯發(fā)泡劑聚脲基甲酸酯聚異氰脲酸酯聚脲。若能研發(fā)這類催化劑，將是聚 氨酯的一場革命，聚氨酯發(fā)泡劑就可以改名為聚脲氨酯即聚異氰脲酸基聚脲基氨基甲酸酯，它的發(fā)泡路線就不是那種改性的路線，即生成氨基甲酸酯最后生成聚異氰脲基或 脲酸酯，而是同步接續(xù)的反應(yīng)所以較利于泡沫的形成和獨立性因為鏈增長和網(wǎng)絡(luò)的形成是同時進行，異氰酸酯永遠是跑在多元醇合物的**，所以不論在哪里注料， 泡沫總是均勻地向四周分布，只要異氰酸酯足夠和這樣的催化劑是足夠的，反應(yīng)到完成泡沫也不會有拔絲現(xiàn)象。所以所得的泡沫制品總體密度就可以降低，強度可大 幅度提高，其反應(yīng)完成就是固化之時熟化也隨即完成。所得產(chǎn)物泡沫制品可以不用后期的高溫停放，表皮自然不脆，而且強度高，泡沫尺寸穩(wěn)定性好。而且能耐高溫 可**過150度，異氰酸酯的指數(shù)足夠的話可提高阻燃等級?！　￠_發(fā)這類反應(yīng)的催化劑將有望突破聚氨酯發(fā)泡劑發(fā)展的瓶頸。找到了目標產(chǎn)物和所要進行的反應(yīng)了，尋找什么樣的化合物作為催化劑將是較艱巨的任務(wù)，這類催化劑的問世將是聚氨酯發(fā)泡劑泡沫塑料行業(yè)的福音。期待! 聚氨酯發(fā)泡劑：


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  1)運用現(xiàn)代管理知識和手段，對發(fā)泡膠廠家的經(jīng)營思想、管理體制、管理方法、督機制進行逐步改革，以達到提高工程質(zhì)址、提高發(fā)泡膠廠家綜合效益的目的.在工程建設(shè)中，發(fā)泡膠廠家應(yīng)運用系統(tǒng)工程、網(wǎng)絡(luò)計劃、目標管理等現(xiàn)代管理技術(shù)編制施工組織設(shè)計，統(tǒng)籌安排施工技術(shù)方案和計劃進度;施工中要進一步實施全面質(zhì)量管理，GB/T19000 (IS09000) (質(zhì)量管理和質(zhì)量保證》標準，建立并完善科學、規(guī)范、有效的現(xiàn)代發(fā)泡

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