聚氨酯自結皮技術

自結皮產品介紹

            自結皮泡沫塑料, 又稱整皮模塑泡沫塑料 , 英文為“Selfskinning foam”或“Integral skin foam”(簡稱 ISF) , 它不用其它塑料做表面材料 , 依靠發(fā)泡組分在發(fā)泡成形時 , 一次性形成表材與泡沫芯材 ,也就是利用特殊工藝將聚氨酯組分一次形成帶堅實表皮的泡沫塑料制品。由于自結皮泡沫帶有高強度的外表層 ,所以其制品的總的物理機械性能大大超過相同密度的普通聚氨酯泡沫性能。反之 , 在要求相同物性前提下 , 只需較低密度的自結皮制品。這樣 , 在保質前提下 , 達到節(jié)省用量 , 降低制品成本的目的。所以自結皮泡沫塑料制品廣泛用于汽車方向盤、扶手、頭枕、自行車鞍座、摩托車鞍座、安樂椅扶手與頭靠、門把、阻流板以及保險杠等。

       聚合物多元醇（POP）合成的自結皮泡沫（ISF）, 由于合成聚合物多元醇POP的母體聚醚 PPG 分子質量在 3000～6000之間 , 接枝量小于40%。對于自結皮泡沫除提高硬度外對其它性能沒有明顯改善 , 且使組合料貯存穩(wěn)定性下降 , 所以 POP 極少用于自結皮泡沫ISF 制品。高接枝量的 POP 可以提高 ISF 制品的開孔率和表皮的力學性能 , 并且與低羥值高分子質量高活性聚醚有很好的混溶性 , 這些特點對于提高 ISF 制品的成品率 , 降低ISF 制品密度 , 減少生產成本 , 提高市場競爭力具有很大意義。所以近年來高接枝量 POP在國外被廣泛用于 ISF 制品中。

實驗所需要采取的方法

          采用手工發(fā)泡, 在 10 cm ×125px×5 cm 小鋼模中獲得基本發(fā)泡數據。制品模具采用樣品鋁質材料模具。

實驗所需要采用的原料

       聚醚 TEP330N ，POP34/28 , 交聯劑 , EG;異氰酸酯5005 ,; 催化劑 ,A33，DMEA，;141B發(fā)泡劑;硅油，攪拌器一臺; 10 cm ×5 cm ×5 cm 小型鋼模具一件。

反應機理

      自結皮泡沫歸屬于溶劑發(fā)泡體系, 其化學反應體系較為簡單 , 一般發(fā)生下列 2 種反應 :

      自結皮聚氨酯泡沫的外皮與芯層在一次成型過程中同時制得 , 也就是表皮與芯層都由相同的材料制成。結實的外皮是由于物理作用的結果產生的。由多元醇組分與異氰酸酯組分組成的反應混合物 , 因為反應放熱使加入的 141B發(fā)泡劑形成泡孔。泡孔中充滿 141B 蒸汽 , 若碰上低溫的模具壁 , 因熱量被排出 , 而使 141B蒸汽溶于聚氨酯中 , 泡孔發(fā)生破裂 , 高溫的芯層物料便被壓成結實的外皮 , 直到輸入與輸出的熱量平衡為止。

助劑影響大小

擴鏈劑和交聯劑

        擴鏈劑和交聯劑與異氰酸酯反應, 構成剛性鏈段 , 對 ISF 制品的成型性、生產性、機械性能均起著非常重要的作用。增加剛性的鏈段含量可提高剛性、耐熱性及尺寸穩(wěn)定性。實驗表明 , POP體系的擴鏈劑采用二元醇 , 如乙二醇 , 二甘醇 , 1 , 4 -丁二醇等; 交聯劑采用三元醇或三元醇與環(huán)氧乙烷的共聚物。這與單一聚醚體系的擴鏈劑和交聯劑一樣 , 但是用量略有降低。

助劑影響

催化劑

       在聚氨酯自結皮泡沫的發(fā)泡過程中, 催化劑是最為重要的一種助劑。催化劑必須保證發(fā)泡過程中的發(fā)泡反應和凝膠反應達到動態(tài)平衡 , 否則就會出現塌泡或收縮現象。采用對發(fā)泡反應有強烈催化作用的強堿性叔胺類化合物(如三乙烯二胺)和對凝膠反應有強烈催化作用的進行復配 , 即可制得適合于自結皮體系的催化劑。

POP的影響

      高接枝量 POP 的粘度較普通聚醚大 ,隨POP 用量的增加 ,組合聚醚粘度增加 ,充模性逐漸變差。但是有利于泡沫開孔的苯乙烯 - 丙烯腈接枝物含量增加 ,泡沫的開孔性變好。

          POP 的加入使組合聚醚與異氰酸酯的前期反應速度基本不受影響 ,但是卻加快了后期反應速度。這樣使得組合聚醚的充模性不受影響 ,后期熟化時間縮短 ,脫膜速度加快 ,提高了生產效率。