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      全水發(fā)泡聚氨酯成型影響因素的研究

      2015-11-04 07:13:06羅晶朱會榮
      建材與裝飾 2015年40期
      關(guān)鍵詞:三乙醇胺異氰酸酯泡孔

      羅晶朱會榮

      (吉林建筑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院長春 130118)

      全水發(fā)泡聚氨酯成型影響因素的研究

      羅晶朱會榮

      (吉林建筑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院長春130118)

      本文著重闡述了全水發(fā)泡中幾種主要因素如異氰酸酯指數(shù)和催化劑用量等對泡沫性能的影響。當異氰酸酯指數(shù)為1.05時,壓縮強度最大。

      全水聚氨酯泡沫;異氰酸酯指數(shù);催化劑;壓縮強度

      引言

      用水作為聚氨酯泡沫體的發(fā)泡劑,價格低廉、無任何污染,是很理想的發(fā)泡劑。本文主要研究全水發(fā)泡中各因素,如異氰酸酯指數(shù)、催化劑、發(fā)泡劑等對泡沫性能的影響。

      1 實驗部分

      1.1實驗原料與設(shè)備

      4,4′—二苯基甲烷二異氰酸酯(粗MDI),聚醚多元醇,催化劑三乙醇胺、二月桂酸二丁基錫,勻泡劑,HCFC-141b,蒸餾水。FTS-135型傅里葉變換紅外光譜儀,WDW-20型微機控制電子式萬能試驗機。

      1.2試樣的制備

      將定量的聚醚多元醇、勻泡劑、三乙醇胺、二月桂酸二丁基錫、水加入到500mL的塑料杯中,水浴加熱到30℃,電動攪拌器攪拌均勻,向其中加入定量的MDI(異氰酸酯指數(shù)分別為1,1.02,1.05,1.07,1.1),快速混合15s左右至乳白后,倒入模具(模溫50℃)中進行自由發(fā)泡,約30min后脫模。熟化72h后檢測密度、壓縮強度、沖擊強度,拉伸強度等物性指標。

      2 結(jié)果與討論

      2.1全水聚氨酯泡沫塑料的紅外光譜(FT-IR)分析

      如圖1所示,在3415cm-1處為二級酞胺的N-H伸縮吸收峰(羥基與異氰酸酯反應(yīng));3139cm-1酰胺B帶伸縮振動弱;2928cm-1處為飽和C-H的吸收峰;2288cm-1左右處為N=C=O的強吸收峰,是非對稱伸縮振動的典型特征峰。結(jié)果發(fā)現(xiàn),全水發(fā)泡譜圖的脲基峰和縮二脲結(jié)構(gòu)峰特別明顯是全水發(fā)泡泡沫的主要結(jié)構(gòu)。

      圖1 全水發(fā)泡聚氨酯泡沫塑料的紅外光譜分析

      2.2全水發(fā)泡中各因素對聚氨酯泡沫性能的影響

      2.2.1催化劑對泡孔結(jié)構(gòu)的影響

      本實驗中使用二月桂酸二丁基錫和三乙醇胺的復(fù)合催化體系。有機錫的主要作用是能產(chǎn)生細小而均勻的微孔結(jié)構(gòu),促進迅速膠凝或使泡沫硬化。叔胺可迅速引發(fā)聚合,并能延長泡沫的膠凝和固化時間[1]。須通過控制催化劑的用量來調(diào)節(jié)發(fā)泡反應(yīng)和凝膠反應(yīng)之間的平衡。

      如圖2(b)和(c)照片顯示的都是閉孔結(jié)構(gòu),但(c)照片有機錫的比例增大導(dǎo)致氣泡孔徑和泡體多分散性減小,泡沫均勻。由于有機錫濃度增大,體系的反應(yīng)速度增加,熟化時間縮短,雖然泡沫體積增大,但并泡現(xiàn)象來不及發(fā)生,故泡沫泡孔較均勻,且氣泡膜壁較厚,具有足夠的強度,將氣體有效地包裹在泡沫體內(nèi),聚合物能較好的凝固,使泡沫不易收縮。

      圖2 全水發(fā)泡聚氨酯泡沫的SEM圖

      2.2.2異氰酸酯指數(shù)的影響

      在聚氨酯泡沫塑料的成型過程中,異氰酸酯與聚醚型多元醇的比例很重要,它們的當量比稱為異氰酸酯指數(shù)。異氰酸酯指數(shù)升高,會使泡沫密度下降、硬度增加,但泡沫熟化時間延長;異氰酸酯指數(shù)降低,則相反[2]。

      如圖3所示,壓縮強度和拉伸強度都隨著異氰酸酯指數(shù)增加而增大,但當異氰酸酯指數(shù)增加到一定程度時,反而降低。如圖4所示,當加水量相同時,異氰酸酯指數(shù)為1.07時,泡沫體的沖擊強度最大。這是因為異氰酸酯指數(shù)增大,可使體系獲得高度交聯(lián)結(jié)構(gòu),增加了泡沫分子中硬鍛鏈的數(shù)量,故而提高了泡沫體的強度和泡沫尺寸穩(wěn)定性。但異氰酸酯指數(shù)的增大到一定程度,泡孔直徑加大,開孔率上升,交聯(lián)密度反而變低,密度隨之下降,沖擊強度隨之降低。

      3 結(jié)論

      (1)二月桂酸二丁基錫/三乙醇胺為3:1時,泡沫泡孔較均勻,且氣泡膜壁較厚,具有足夠的強度。

      (2)當異氰酸酯指數(shù)為1.05時,壓縮強度最大。當加水量相同時,異氰酸酯指數(shù)為1.07時,泡沫體的沖擊強度最大。

      圖3 異氰酸酯指數(shù)對泡沫壓縮強度和拉伸強度的影響

      圖4 不同含水量和異氰酸酯指數(shù)對聚氨酯泡沫沖擊強度的影響

      [1]朱呂民,劉益軍,等.聚氨酷泡沫塑料.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005,3.

      [2]劉新建.玻纖/微米SiO2增強硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制備與性能[D].燕山大學(xué)工學(xué),2005:30.

      TQ318.2

      A

      1673-0038(2015)40-0231-02

      2015-9-21

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