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聚醚改性硅油应用篇之一:作为聚氨酯泡沫的稳定剂
聚氨酯泡沫稳定剂,也称匀泡剂,是聚醚改性硅油的主要用途之一。在聚氨酯泡沫材料的发泡成形配方中,虽然它的添加量有限(多元醇的0.5%~2.0%),但却是一个非常重要的组分。
下面就我公司的两个畅销产品聚氨酯匀泡剂BD-3086与BD-3088在聚氨酯泡沫材料制造过程中所起的作用做一个简单的介绍。匀泡剂(BD-3086、BD-3088)在聚氨酯泡沫材料制造过程中所起的作用主要有四个:
1)组合料混合之际起助乳化作用,即改善多元醇与异氰酸酯的相溶性。
主要原料聚醚多元醇与异氰酸酯的相溶性不好,聚醚改性的匀泡剂的疏水基与异氰酸酯可溶,亲水基与聚醚多元醇可溶,能起到帮助两个成分混合、乳化作用。使反应能同时在整个体系同时开始。
2)使气泡容易发生和均匀化,即降低体系的表面张力,以助泡核形成及气泡发生。
聚醚改性硅油匀泡剂(BD-3086、BD-3088)使反应体系的表面张力下降后,空气能以均匀微细的气泡分散在体系中形成细小的泡核。反应体系发生的二氧化碳及发泡剂产生的气体容易进入泡核形成气泡,并且这时体系的表面张力较低有利于气泡的成长。
3)使气泡稳定化,即稳定泡沫,防止泡沫合并变大。
在体系黏度尚未达到一定程度以前,形成的泡核膜非常薄,由于排液、并合、机械撞击会使泡壁破裂,这时聚醚改性硅油匀泡剂(BD-3086、BD-3088)可使体系的泡核得到稳定,能有效的降低泡壁漏液、阻止并泡的发生。另外,聚醚改性硅油的非离子性还可以减少气-液界面的两个膜面的范德华力,也有助于气泡的稳定。
4)使气泡连通化
聚氨酯软泡材料形成的最后阶段是泡核的连通化。泡核膨胀完成之前,反应体系中的泡核是一个封闭德多面体,这些多面体的泡核在聚合反应形成凝胶化之前的一瞬间,由于温度上升泡核内压升高,有可能使泡核壁膜破裂开孔。聚醚改性硅油的作用是在体系黏度低的阶段使壁膜稳定和使壁膜形成到临界开孔的厚度,为最后的开孔创造条件。
下面介绍一个典型的聚氨酯软泡材料的配方及工艺条件
聚醚改性硅油匀泡剂(BD-3086、BD-3088)是一步法聚氨酯软泡沫生产中最有效的稳定剂。
发泡配方 质量份
聚醚三醇(摩尔质量3000g/mol) : 100
水 : 4.5
三亚乙基二胺 : 0.1
TDI : 54.8
一氟三氯甲烷(F-11) : 10
辛酸亚锡 : 0.38
聚醚改性硅油匀泡剂(BD-3086或BD-3088) : 变量*注
聚醚改性硅油匀泡剂(BD-3086或BD-3088)的用量,根据发泡工艺及配方、制造泡沫的尺寸、发泡设备的大小,综合决定,一般为聚醚多元醇100份中加入0.5~2.5份。添加量少时泡沫稳定效果差,容易产生生成的泡沫体积小,密度大;生成的泡沫气泡直径大;泡沫的内部、侧面、顶部出现裂口,有空洞,泡沫崩溃等现象。
但是,上述的现象也与聚合催化剂和泡化催化剂(叔胺)的平衡或TDI指数有关,所以分析这方面的原因时,要以试验为依据。
添加量多时,不但不经济也会使泡沫的性能变差。所以,合适的用量要预先试验决定。