一、定義
1、羥值:1克聚合物多元醇所含的羥基(-OH)量相當(dāng)于KOH的毫克數(shù),單位mgKOH/g。
2、當(dāng)量:當(dāng)量=56100/羥值
3、異氰酸根含量:
4、異氰酸酯指數(shù):表示聚氨酯配方中異氰酸酯過量的程度,通常用字母R表示。
5、擴鏈劑:是指能使分子鏈延伸、擴展或形成空間網(wǎng)狀交聯(lián)的低分子量醇類、胺類化合物。
6、硬段:聚氨酯分子主鏈上由異氰酸酯、擴鏈劑、交聯(lián)劑反應(yīng)所形成的鏈段,這些基團內(nèi)聚能較大、空間體積較大、剛性較大。
7、軟段:碳碳主鏈聚合物多元醇,柔順性較好,在聚氨酯主鏈中為柔性鏈段。
8、發(fā)泡指數(shù):把相當(dāng)于在100份聚醚中使用的水的份數(shù)定義為發(fā)泡指數(shù)(IF)。
9、一步法:指將低聚物多元醇、二異氰酸酯、擴鏈劑和催化劑等同時混合后直接注入模具中,在一定溫度下 固化成型的方法。
10、預(yù)聚物法:首先將低聚物多元醇與二異氰酸酯進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng),生成端NCO基的聚氨酯預(yù)聚物,澆注時再將預(yù)聚物與擴鏈劑反應(yīng),制備聚氨酯彈性體的方法,稱之為預(yù)聚物法。
11、半預(yù)聚物法:半預(yù)聚物法與預(yù)聚物法的區(qū)別是將部分聚酯多元醇或聚醚多元醇跟擴鏈劑、催化劑等以混合物的形式添加到預(yù)聚物中。
12、反應(yīng)注射成型:又稱反應(yīng)注塑模制RIM(Reaction Injection Moulding),是由分子量不大的齊聚物以液態(tài)形式進(jìn)行計量,瞬間混合的同時注入模具,而在模腔中迅速反應(yīng),材料分子量急驟增加,以極快的速度生成含有新的特性基團結(jié)構(gòu)的全新聚合物的工藝。
13、發(fā)泡指數(shù) :即把相當(dāng)于在100份聚醚中使用的水的份數(shù)定義為發(fā)泡指數(shù)(IF)。
14、發(fā)泡反應(yīng) :一般是指有水與異氰酸酯反應(yīng)生成取代脲,并放出CO2的反應(yīng)。
15、凝膠反應(yīng):一般即指氨基甲酸酯的形成反應(yīng)。
16、凝膠時間:在一定條件下,液態(tài)物質(zhì)形成凝膠所需的時間。
17、乳白時間:在I區(qū)即將結(jié)束時,在液相聚氨酯混合物料中即出現(xiàn)乳白現(xiàn)象。該時間在聚氨酯泡沫體生成中稱為乳白時間(cream time)。
18、擴鏈系數(shù):是指擴鏈劑組分(包括混合擴鏈劑)中氨基、羥基的量(單位:mo1)與預(yù)聚體中NCO的量的比值,也就是活性氫基團與NCO的摩爾數(shù)(當(dāng)量數(shù))比值。
19、低不飽和度聚醚:主要針對PTMG開發(fā),PPG的價格,不飽和度降低到0.05mol/kg,接近PTMG的性能,采用DMC催化劑,主要品種Bayer公司Acclaim系列產(chǎn)品。
20、氨酯級溶劑:
21、物理發(fā)泡劑:物理發(fā)泡劑就是泡沫細(xì)孔是通過某一種物質(zhì)的物理形態(tài)的變化,即通過壓縮氣體的膨脹、液體的揮發(fā)或固體的溶解而形成的
22、化學(xué)發(fā)泡劑:化學(xué)發(fā)泡劑是那些經(jīng)加熱分解后能釋放出二氧化碳和氮氣等氣體,并在聚合物組成中形成細(xì)孔的化合物
23、物理交聯(lián): 在高聚物軟鏈中有部分硬質(zhì)鏈,硬質(zhì)鏈在軟化點或熔點以下的溫度具有與化學(xué)交聯(lián)后的硫化橡膠同樣的物理性質(zhì)的現(xiàn)象。
24、化學(xué)交聯(lián):指在光、熱、高能輻射、機械力、超聲波和交聯(lián)劑等作用下,大分子鏈間通過化學(xué)鍵聯(lián)結(jié)起來,形成網(wǎng)狀或體形結(jié)構(gòu)高分子的過程。
二、簡答
1、常用的異氰酸酯從結(jié)構(gòu)上看有哪幾類?
答:分為脂肪族,脂環(huán)族,芳香族
2、常用的異氰酸酯有哪幾種?寫出結(jié)構(gòu)式
答:甲苯二異氰酸酯(TDI),二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸酯(MDI),多苯基甲烷多異氰酸酯(PAPI),液化MDI,六亞甲基二異氰酸酯(HDI),氫化TDI,
3、TDI-100和TDI-80含義?
答:TDI-100是指全部由2,4結(jié)構(gòu)的甲苯二異氰酸酯組成;TDI-80是指由80%的2,4結(jié)構(gòu)的甲苯二異氰酸酯和20%的2,6結(jié)構(gòu)組成的混合物。
4、TDI和MDI在聚氨酯材料的合成中各有何特點?
答:對于2,4-TDI和2,6-TDI的反應(yīng)活性。2,4-TDI的反應(yīng)活性比2,6-TDI高數(shù)倍,這是因為,2,4-TDI中4位NCO離2位NCO及甲基較遠(yuǎn),幾乎無位阻,而2,6-TDI的NCO受鄰位甲基的位阻效應(yīng)較大,反應(yīng)活性受到影響。
MDI的兩個NCO基團相距較遠(yuǎn)、且周圍無取代基,故這兩個NCO的活性都較大,即使其中一個NCO參加了反應(yīng),使剩下的NCO活性有所下降,總的來說活性仍較大,故MDI型聚氨酯預(yù)聚體的反應(yīng)活性比TDI預(yù)聚體大。
5、HDI、IPDI、MDI、TDI、NDI中耐黃變哪幾種較好?
答:HDI(屬于不變黃脂肪族二異氰酸酯),IPDI(制成的聚氨酯樹脂具有優(yōu)秀的耐光學(xué)穩(wěn)定性和耐化學(xué)藥品性,一般用于制造高檔不變色的聚氨酯樹脂)
6、MDI改性的目的及常用的改性方法,
答:液化MDI:改性目的:液化純MDI是經(jīng)過液化改性的MDI,它克服了純MDI的一些缺陷(常溫下固體,使用要融化,多次加熱影響性能),也為MDI基聚氨酯材料性能的提高和改善提供了進(jìn)行大范圍改性的基礎(chǔ)。方法:①氨基甲酸酯(urethane )改性的液化MDI。②碳化二亞胺(carbodiimide)和脲酮亞胺 (uretonimine)型改性液化MDI。③摻合型液化MDI
氫化TDI,學(xué)名為甲基環(huán)已基二異氰酸酯,脂肪族異氰酸酯,其對光穩(wěn)定,不會產(chǎn)生黃變的生色基團
7、常用的聚合物多元醇有哪幾類?
答:聚酯多元醇,聚醚多元醇
8、聚酯多元醇工業(yè)生產(chǎn)方法主要有幾種?
答:A、真空熔融法 B、載氣熔融法 C、共沸蒸餾法
9、聚酯、聚醚多元醇的分子主鏈上有哪些特殊結(jié)構(gòu)?
答:聚酯多元醇:在分子主鏈上含有酯基,在端基上具有羥基(-OH)的大分子醇類化合物。聚醚多元醇:在分子主鏈結(jié)構(gòu)上含有醚鍵(-O-)、端基帶有(-OH)或胺基(-NH2)的聚合物或齊聚物。
10、根據(jù)特性聚醚多元醇分幾類?
答:高活性聚醚多元醇,接枝型聚醚多元醇,阻燃型聚醚多元醇,雜環(huán)改性聚醚多元醇,聚四氫呋喃多元醇
11、根據(jù)起始劑分普通聚醚有幾種?
答:聚氧化丙烯二醇,聚氧化丙烯三醇,硬泡聚醚多元醇,低不飽和度聚醚多元醇
12、常用的聚氨酯催化劑有哪幾類?各包括哪幾個常用品種?
答:叔胺類催化劑,常用品種有:三亞乙基二胺,二甲基乙醇胺,N-甲基嗎啡啉,N,N-二甲基環(huán)已胺
金屬烷基化合物,常用品種有:有機錫類催化劑,可分為辛酸亞錫,油酸亞錫,二丁基錫二月桂酸酯
13、常用聚氨酯擴鏈劑或交聯(lián)劑有哪些?
答:多元醇類(1,4-丁二醇),脂環(huán)醇類,芳醇類,二胺類,醇胺類(乙醇胺,二乙醇胺)
14、異氰酸酯的反應(yīng)機理
答:異氰酸酯與活潑氫化合物的反應(yīng),就是由于活潑氫化合物分子中的親核中心進(jìn)攻NCO基的碳原子而引起的。反應(yīng)機理如下:
15、異氰酸酯結(jié)構(gòu)如何影響NCO基團的反應(yīng)活性?
答:A.R基的電負(fù)性:若R基為吸電子基,-NCO集團中C原子電子云密度更加降低,更容易受到親核試劑的進(jìn)攻,即更容易和醇類、胺類等化合物進(jìn)行親核反應(yīng)。 若R為供電子基,通過電子云傳遞,將會使-NCO基團中C原子的電子云密度增加,使它不容易受到親核試劑的進(jìn)攻,它與含活潑氫化合物的反應(yīng)能力下降。B. 誘導(dǎo)效應(yīng):由于芳香族二異氰酸酯中含有兩個NCO基團,當(dāng)個-NCO基因參加反應(yīng)時,由于芳環(huán)的共軛效應(yīng),未參加反應(yīng)的-NCO基團會起到吸電子基的作用,使個NCO基團反應(yīng)活性增強,這種作用就是誘導(dǎo)效應(yīng)。C. 空間位阻效應(yīng):在芳香族二異氰酸酯分子中,假如兩個-NCO基團同時處在一個芳環(huán)上,那么其中的一個NCO基對另一個NCO基反應(yīng)活性的影響往往是比較顯著的。但是當(dāng)兩個NCO基分別處在同一分子中的不同芳環(huán)上,或它們被烴鏈或芳環(huán)所隔開,這樣它們之間的相互影響就不大,而且隨鏈烴長度的增加或芳環(huán)數(shù)目的增加而減小。
16、活潑氫化合物種類與NCO反應(yīng)活性
答:脂肪族NH2>芳香族NH2>伯醉OH>水>仲OH>酚OH>羧基>取代脲>酰胺>氨基甲酸酯。(若親核中心的電子云密度越大,其電負(fù)性越強,它與異氰酸酯的反應(yīng)活性則越高,反應(yīng)速度也越快;反之則活性低。)
17、異氰酸酯和活潑氫化合物常見反應(yīng)
答:與醇反應(yīng)生成氨基甲酸酯:
與水反應(yīng):制備聚氨酯泡沫塑料的基本反應(yīng)之一。它們之間的反應(yīng)首先生成不穩(wěn)定的氨基甲酸,然后分解成CO2和胺,如果異氰酸酯過量,生成的胺會和異氰酸酯反應(yīng)生成脲。
酰胺化合物只有在較高的溫度下(如>100℃),才能與異氰酸酯發(fā)生中等速度的反應(yīng),生成酰基脲。
胺與異氰酸酯反應(yīng)生成取代脲結(jié)構(gòu)。
18、羥基化合物對其與異氰酸酯反應(yīng)活性的影響
答:活潑氫化合物(ROH或RNH2)的反應(yīng)性與R的性質(zhì)有關(guān),當(dāng)R為吸電子基(電負(fù)性低),則氫原子轉(zhuǎn)移出困難,活潑氫化合物與NCO的反應(yīng)較為困難;若R為供電子取代基,則能提高活潑氫化合物與NCO的反應(yīng)活性。
19、異氰酸酯與水的反應(yīng)有何用途
答:是制備聚氨酯泡沫塑料的基本反應(yīng)之一。它們之間的反應(yīng)首先生成不穩(wěn)定的氨基甲酸,然后分解成CO2和胺,如果異氰酸酯過量,生成的胺會和異氰酸酯反應(yīng)生成脲。
20、在聚氨酯彈性體制備時,聚合物多元醇含水量應(yīng)嚴(yán)格控制
答:對于彈性體、涂料、纖維中要求不能有氣泡,所以原料中的含水量必須嚴(yán)格控制,通常要求低于0.05%。
21、異氰酸酯與氨基甲酸酯及脲基的反應(yīng)
22、胺類、錫類催化劑對異氰酸酯反應(yīng)的催化作用區(qū)別
答:叔胺類催化劑對異氰酸酯與水的反應(yīng)催化效率大,而錫類催化劑對異氰酸酯與羥基反應(yīng)的催化效率大。
23、為什么聚氨酯樹脂可以看作是一種嵌段聚合物,鏈段結(jié)構(gòu)有何特點?
答:因為在聚氨酯樹脂的鏈段是有硬段和軟段組成,硬段是指聚氨酯分子主鏈上由異氰酸酯、擴鏈劑、交聯(lián)劑反應(yīng)所 形成的鏈段,這些基團內(nèi)聚能較大、空間體積較大、剛性較大。而軟段是指碳碳主鏈聚合物多元醇,柔順性較好,在聚氨酯主鏈中為柔性鏈段。
24、影響聚氨酯材料性能的因素有哪些?
答:基團的內(nèi)聚能,氫鍵,結(jié)晶性,交聯(lián)度,分子量,硬段,軟段
25、聚氨酯材料分子主鏈上軟段、硬段各來自哪些原料
答:軟段由低聚物多元醇(聚酯、聚醚二醇等)組成,硬段由多異氰酸酯或其與小分子擴鏈劑組成。
26、軟段、硬段如何影響聚氨酯材料的性能?
答:軟段:(1)軟段的分子量:假定聚氨酯分子量相同,其軟段若為聚酯,則聚氨酯的強度隨著聚酯二醇分子量的增加而提高;若軟段為聚醚,則聚氨酯的強度隨聚醚二醇分子量的增加而下降,不過伸長率卻上升。(2)軟段的結(jié)晶性:對線性聚氨酯鏈段的結(jié)晶性有較大的貢獻(xiàn)。一般來說,結(jié)晶性對提高聚氨酯制品的性能是有利的,但有時結(jié)晶會降低材料的低溫柔韌性,并且結(jié)晶性聚合物常常不透明。
硬段:硬鏈段通常影響聚合物的軟化熔融溫度及高溫性能。芳香族異氰酸酯制備的聚氨酯由于硬段含剛性芳環(huán),因而使其硬段內(nèi)聚強度增大,材料強度一般比脂肪族異氰酸酯型聚氨酯的大,但抗紫外線降解性能較差,易泛黃。脂肪族聚氨酯則不會泛黃。
27、聚氨酯泡沫分類
答:(1)硬泡及軟泡,⑵高密度及低密度泡沫,⑶聚酯型、聚醚型泡沫,⑷TDI型、MDI型泡沫,⑸聚氨酯泡沫及聚異氰脲酸酯泡沫,⑹一步法及預(yù)聚法生產(chǎn),⑺連續(xù)法及間歇法生產(chǎn),⑻塊狀泡沫和模塑泡沫
28、泡沫制備的基本反應(yīng)
答:是指-NCO與-OH、-NH2、H2O的反應(yīng),與多元醇反應(yīng)時,發(fā)泡過程中的“凝膠反應(yīng)”一般即指氨基甲酸酯的形成反應(yīng)。因為泡沫原料采用多官能度原料,得到的是交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),這使得發(fā)泡體系能夠迅速凝膠?;鶊F的反應(yīng)式如下:
在有水存在的發(fā)泡體系中,產(chǎn)生發(fā)泡反應(yīng)。所謂“發(fā)泡反應(yīng)”, 一般是指有水與異氰酸酯反應(yīng)生成取代脲,并放出CO2的反應(yīng)。
29、泡沫穩(wěn)定劑在聚氨酯泡沫制備中的作用
答:具有乳化作用,使泡沫物料各組分間的互溶性增強;加入有機硅表面活性劑后,由于它大大降低了液體的表面張力γ ,氣體分散時所需增加的自由能減少,使分散在原料中的空氣在攪拌混合過程中更易成核,有助于細(xì)小氣泡的產(chǎn)生,提高了泡沫的穩(wěn)定性。
30、泡沫的穩(wěn)定機理
答:加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┯欣谏杉?xì)微的氣泡分散體。
31、開孔泡沫與閉孔泡沫的形成機理
答:開孔泡沫形成機理:大多情況是在氣泡內(nèi)產(chǎn)生大壓力時由于凝膠反應(yīng)形成的泡孔壁強度不高,不能承受氣體壓力升高引起的壁膜拉伸,氣泡壁膜便被拉破,氣體從破裂處逸出,形成開孔泡沫。
閉孔泡沫形成機理:對于硬泡體系,由于采用多官能度、低分子量的聚醚多元醇與多異氰酸酯反應(yīng),凝膠速度相對較快,在泡孔內(nèi)氣體不能擠破泡壁,從而形成以閉孔為主的泡沫塑料。
32、物理發(fā)泡劑與化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)泡機理
答:物理發(fā)泡劑:物理發(fā)泡劑就是泡沫細(xì)孔是通過某一種物質(zhì)的物理形態(tài)的變化,即通過壓縮氣體的膨脹、液體的揮發(fā)或固體的溶解而形成的
化學(xué)發(fā)泡劑:化學(xué)發(fā)泡劑是那些經(jīng)加熱分解后能釋放出二氧化碳和氮氣等氣體,并在聚合物組成中形成細(xì)孔的化合物
33、聚氨酯泡沫配方如何表示及如何計算
答:在聚氨酯泡沫塑料配方設(shè)計或表達(dá)時通常以100質(zhì)量份多元醇為基準(zhǔn),配方其余組分則一般表示為“份/100份多元醇”,或直接表示為多少份。
計算公式:計算每份多元醇所需異氰酸酯的單元用量(質(zhì)量)
軟泡所用的多異氰酸酯以TDI為主,所需TDI的單元用量設(shè)為M1T, 硬泡以及部分冷熟化模塑軟泡等采用粗MDI(即PAPI),設(shè)其單元用量為M1M 。
式中:Q為多元醇的羥值,M和f分別表示多元醇的分子量和平均官能度,174.1和2分別是TDI的分子量和官能度,NCO%和42分別是異氰酸酯中的NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)(可稍有差異)和NCO的摩爾質(zhì)量。若采用PAPI,則可異氰酸酯的NCO%質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.30左右),進(jìn)行各項計算。
計算每份水所需消耗異氰酸酯的用量
M2T =(1/18.02)×174.1=9.67
M2M =(1/18.02)×2/(0.30/42)=15.54
式中, M2T和M2M分別表示每l份水所需TDI和PAPI的用量,18.02是水的相對分子質(zhì)量,根據(jù)反應(yīng)方程式,1個水分子消耗2個NCO(如1個TDI分子)。配方中化學(xué)發(fā)泡劑水的用量一般指總的水用量,除加入的水外,還包括聚醚多元醇及其它組分所含的水分。
計算整個配方所需異氰酸酯的用量
把每質(zhì)量份含活性氫原料所需消耗的異氰酸酯分別乘以實際用量,加和后乘以異氰酸酯指數(shù)即得整個配方所需異氰酸酯的用量。
例如,在軟泡生產(chǎn)中,一次用68kg多元醇(羥值56mgKOH/g,含水分0.1%),配方中加水3份/l00份多元醇,不計其它助劑消耗的TDI,TDI指數(shù)為105,TDI純度以l00%計,則TDI的用量為:
34、軟質(zhì)聚氨酯泡沫的制備方法
答:一步法和預(yù)聚體法
35、水平發(fā)泡與垂直發(fā)泡的特點
答:水平發(fā)泡特點:邊膜提升法:該方法在原始水平發(fā)泡機基礎(chǔ)上增加了向上牽引側(cè)紙裝置,使泡沫邊緣與中部同步上漲發(fā)泡,從而制得接近平頂?shù)呐菽瓑K。平衡壓板法:特點是采用了頂紙和頂部蓋板。溢流槽法:特點是采用溢流槽和傳送帶降落板。
垂直發(fā)泡特點:可以用較小的流量得到大截面積的泡沫塊料,而通常用水平發(fā)泡機要得到同樣截面的塊料,流量水平要比垂直發(fā)泡大3~5倍;由于泡沫塊橫截面大,不存在上下表皮,邊皮也較薄,因而大大減少了切割損失;設(shè)備占地面積小,廠房高度約12~13m,廠房和設(shè)備投資費用較水平發(fā)泡工藝的低;可以方便地通過更換料斗及模型,可生產(chǎn)圓柱形或矩形泡沫體,特別是可生產(chǎn)供旋切的圓塊泡坯料。
36、軟泡制備原料選擇基本要點
答:多元醇:用于普通塊狀泡沫的聚醚多元醇,分子量一般為3000~4000,以聚醚三醇為主。高回彈泡沫則多采用分子量在4500~6000的聚醚三醇。分子量增加時,泡沫的拉伸強度、伸長率和回彈性提高;同類聚醚的反應(yīng)活性下降。聚醚的官能度增加,則反應(yīng)相對加快,生成聚氨酯的交聯(lián)度提高,泡沫硬度隨之提高,伸長率下降。異氰酸酯:聚氨酯軟塊泡的異氰酸酯原料以甲苯二異氰酸酯(TDI-80)為主。而活性相對較低的TDI-65僅用于聚酯型聚氨酯泡沫或特殊的聚醚型泡沫。催化劑:塊狀軟泡發(fā)泡用的催化利大致分為二類:一類是有機金屬化合物,以辛酸亞錫為常用;另一類是叔胺、以雙(二甲氨基乙基)醚常用。泡沫穩(wěn)定劑:在聚酯型聚氨酯塊狀泡沫中以非硅系表面活性劑為主,聚醚型塊狀發(fā)泡中主要采用有機硅—氧化烯烴共聚合物。發(fā)泡劑: 一般在制造密度大于21千克每立方米的聚氨酯軟塊泡時,只使用水作發(fā)泡劑;在低密度配方中才使用二氯甲烷(MC)等低沸點化合物作輔助發(fā)泡劑。
37、環(huán)境條件對塊狀泡沫物性的影響
答:溫度的影響:聚氨酯的發(fā)泡反應(yīng)隨著物料溫度上升而加快,在敏感的配方中將會引起燒芯和著火的危險??諝鉂穸鹊挠绊懀弘S著濕度的增加,由于泡沫中的異氰酸酯基團部分與空氣中的水分反應(yīng),泡沫的硬度有所下降,伸長率增加;由于脲基的增加,泡沫的拉伸強度有所增加。大氣壓的影響:對同樣的配方,當(dāng)在海拔較高的地方發(fā)泡時,密度明顯降低。
38、冷模塑軟泡與熱模塑泡沫所用原料體系主要區(qū)別
答:冷熟化模塑所用原料的反應(yīng)活性較高,熟化時無需外部供熱,依靠體系產(chǎn)生的熱量,短時間即可基本上完成熟化反應(yīng),原料注模后幾分鐘內(nèi)即可脫模。 熱熟化模塑泡沫的原料反應(yīng)活性較低,反應(yīng)混合物在模具中發(fā)泡結(jié)束后,需要連同模具一起加熱,泡沫制品在烘道中熟化完全后才能脫模。
39、冷模塑軟泡與熱模塑泡沫相比有何特點
答:①生產(chǎn)過程中不需外部提供熱量,可節(jié)省大量熱能;②sag系數(shù)(壓陷比)高,舒適性能好;③回彈率高;④不加阻燃劑的泡沫也有一定的阻燃性能;⑤生產(chǎn)周期短,可節(jié)省模具,節(jié)約成本。
40、軟泡與硬泡各自的特點與用途
答:軟泡特點:聚氨酯軟泡的泡孔結(jié)構(gòu)多為開孔的。一般具有密度低、彈性回復(fù)好、吸音、透氣、保溫等性能。用途:主要用作家具、墊材、交通工具座椅墊材、各種軟性襯墊層壓復(fù)合材料,工業(yè)和民用上也把軟泡用作過濾材料、隔音材料、防震材料、裝飾材料、包裝材料及隔熱保溫材料等。
硬泡特點:聚氨酯泡沫具有重量輕、比強度高、尺寸穩(wěn)定性好;聚氨酯硬泡的絕熱性能優(yōu)越;粘合力強;老化性能好,絕熱使用壽命長;反應(yīng)混合物具有良好的流動性,能順利地充滿復(fù)雜形狀的模腔或空間;聚氨酯硬泡生產(chǎn)原料的反應(yīng)性高,可以實現(xiàn)快速固化,能在工廠中實現(xiàn)高效率、大批量生產(chǎn)。
用途:用作冰箱、冷柜、冷藏集裝箱、冷庫等的保溫層材料,石油輸送管道及熱水輸送管道保溫層,建筑墻壁及屋頂保溫層、保溫夾心板,等等。
41、硬泡配方設(shè)計要點
答:多元醇 :用于硬泡配方的聚醚多元醇一般是高官能度、高羥值(低分子量)聚氧化丙烯多元醇;異氰酸酯:目前用于硬泡的異氰酸酯主要是多亞甲基多苯基多異氰酸酯(一般稱PAPI),即粗MDI、聚合MDI; 發(fā)泡劑:(1)CFC發(fā)泡劑(2)HCFC及HFC發(fā)泡劑(3)戊烷發(fā)泡劑(4)水; 泡沫穩(wěn)定劑:用于聚氨酯硬泡配方的泡沫穩(wěn)定劑一般是聚二甲基硅氧烷與聚氧化烯烴的嵌段聚合物,目前大多數(shù)泡沫穩(wěn)定劑以Si-C型為主;催化劑:硬泡配方的催化劑以叔胺為主,在特殊場合可使用有機錫催化劑;其它助劑:根據(jù)聚氨酯硬泡制品的不同用途要求與需要,還可在配方中加入阻燃劑、開孔劑、發(fā)煙抑制劑、防老劑、防霉劑、增韌劑等助劑。
42、整皮模塑泡沫制備原理
答:整皮模塑泡沫塑料(integral skin foam,簡稱ISF)又稱自結(jié)皮泡沫塑料(self skinning foam),是在制造時自身產(chǎn)生致密表皮的泡沫塑料。
43、聚氨酯微孔彈性體的特點及用途
答:特點:聚氨酯彈性體是一種嵌段聚合物,一般由低聚物多元醇柔性長鏈構(gòu)成軟段,以二異氰酸酯及擴鏈劑構(gòu)成硬段,硬段和軟段交替排列,形成重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。除含有氨酯基團外,聚氨酯分子內(nèi)及分子間可形成氫鍵,軟段和硬段可形成微相區(qū)并產(chǎn)生微觀相分離。
用途:
44、聚氨酯彈性體由哪些主要性能特點
答:性能特點:1、較高的強度和彈性,可在較寬的硬度范圍內(nèi)(邵氏A10~邵氏D75)保持較高的彈性;一般無需增塑劑可達(dá)到所需的低硬度,因而無增塑劑遷移帶來的問題; 2、在相同硬度下,比其它彈性體承載能力高;3、優(yōu)異的耐磨性,其耐磨性是天然橡膠的2~10倍;4、耐油脂及耐化學(xué)品性優(yōu)良;芳香族聚氨酯耐輻射;耐氧性和耐臭氧性能優(yōu)良;5、抗沖擊性高、耐疲勞性及抗震動性好,適于高頻撓屈應(yīng)用;6、低溫柔順性好;7、普通聚氨酯不能在100 ℃以上使用,但采用特殊的配方可耐140 ℃高溫;8、模塑和加工成本相對較低。
45、聚氨酯彈性體根據(jù)多元醇、異氰酸酯、制造工藝等分類
答:按低聚物多元醇原料分,聚氨酯彈性體可分為聚酯型、聚醚型、聚烯烴型、聚碳酸酯型等,聚醚型中根據(jù)具體品種又可分聚四氫呋喃型、聚氧化丙烯型等;根據(jù)二異氰酸酯的不同,可分為脂肪族和芳香族彈性體,又細(xì)分為TDI型、MDI型、IPDI型、NDI型等類型;從制造工藝分,傳統(tǒng)上把聚氨酯彈性體分為澆注型(CPU)、熱塑性(TPU)、混煉型(MPU)三大類。
46、從分子結(jié)構(gòu)上看影響聚氨酯彈性體性能的因素有?
答:從分子結(jié)構(gòu)上看,聚氨酯彈性體是一種嵌段聚合物,一般由低聚物多元醇柔性長鏈構(gòu)成軟段,以二異氰酸酯及擴鏈劑構(gòu)成硬段,硬段和軟段交替排列,形成重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。除含有氨酯基團外,聚氨酯分子內(nèi)及分子間可形成氫鍵,軟段和硬段可形成微相區(qū)并產(chǎn)生微觀相分離。這些結(jié)構(gòu)特點使得聚氨酯彈性體具有優(yōu)異的耐磨性和韌性,以“耐磨橡膠”著稱。
47普通聚酯型和聚四氫呋喃醚型彈性體的性能區(qū)別
答:聚酯分子中含有較多的極性酯基(-COO-),可形成效強的分子內(nèi)氫鍵,因而聚酯型聚氨酯具有較高的強度、耐磨及耐油性能。
聚醚多元醇制得的彈性體具有較好的水解穩(wěn)定性、耐候性,低溫柔順性和耐霉菌性等性能。
48、CPU有何性能特點?
答:①以液體原料澆注或注射到制品模具中反應(yīng)而固化成型,可以直接制得很厚的體積大的聚氨酯橡膠制品及形狀復(fù)雜的制品;②制得的制品綜合性能好;③可以調(diào)節(jié)原料的配方組成及用量,獲得不同硬度的制品,性能的可變范圍大;④對于簡單的手工澆注,設(shè)備投資小,加工方便;⑤可制造小批量的或單件的制品原型,靈活性好。
49、CPU的合成方法?
答:澆注成型的聚氨酯的制備成型工藝有一步法、預(yù)聚體法和半預(yù)聚體法。
50、什么叫一步法、預(yù)聚物法、半預(yù)聚物法?各有何特點?
答:一步法工藝:指將低聚物多元醇、二異氰酸酯、擴鏈劑和催化劑等同時混合后直接注入模具中,在一定溫度下 固化成型的方法。特點:此法生產(chǎn)效率高,因無需制備預(yù)聚體而節(jié)省能量,生產(chǎn)成本較預(yù)聚體法低,可用小型澆注機生產(chǎn)。但反應(yīng)較難控制,所得彈性體分子結(jié)構(gòu)不規(guī)整,力學(xué)性能不如預(yù)聚體法好,故常用于制造低硬度、低模量的制品如印刷膠輥、小型工業(yè)實心輪胎、壓力傳動輪等。
預(yù)聚體法:首先將低聚物多元醇與二異氰酸酯進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng),生成端NCO基的聚氨酯預(yù)聚物,澆注時再將預(yù)聚物與擴鏈劑反應(yīng),制備聚氨酯彈性體的方法,稱之為預(yù)聚體法。特點:采用預(yù)聚體法制備聚氨酯彈性體,反應(yīng)分兩步進(jìn)行,由于采取了預(yù)聚步驟,在進(jìn)行擴鏈反應(yīng)時放熱低,易于控制,制得的聚氨酯分子鏈段排列比較規(guī)整,制品具有良好的力學(xué)性能,重復(fù)性也較好。
半預(yù)聚物法與預(yù)聚體法的區(qū)別是將部分聚酯多元醇或聚醚多元醇跟擴鏈劑、催化劑等以混合物的形式添加到預(yù)聚物中。特點是: ①預(yù)聚體組分粘度低,可以調(diào)節(jié)到與固化劑混合組分的粘度相近, ②配比也相近(即混合質(zhì)量比可為1:1),這不但提高了混合的均勻性,而且也改善了彈性體的某些性能。
51、影響聚氨酯彈性體性能的主要工藝因素
答:(1)擴鏈系數(shù):大量實踐表明MOCA的擴鏈系數(shù)以0.85~0.95范圍為宜;(2)合成方法:一般來說,由預(yù)聚物法制得的彈性體性能好,一步法差;(3)混合溫度及固化溫度:適當(dāng)提高熟化反應(yīng)溫度有利于提高制品的力學(xué)性能,但提高預(yù)聚體與擴鏈/交聯(lián)劑的混合溫度,會使凝膠和凝固期縮短,有時來不及澆注和使攪拌帶入的氣泡逸出;而且當(dāng)溫度高于120℃ 時,往往又會使彈性體性能下降;(4)熟化時間的影響;(5)預(yù)聚體的貯存:由于預(yù)聚體中含有活性較大的NCO基團,一般須在氮氣的密封桶貯存;(6)注模時的環(huán)境。
52、NCO/OH(< = >1)之比對材料性能如何影響
答:① -NCO/-OH>1 即-NCO基團過量,生成的聚合物端基為異氰酸酯基
② -NCO/-OH=1 當(dāng)異氰酸酯與多元醇均為雙官能度時,聚合物分子量無窮大,在泡沫塑料及TPU、CPU、MPU等的制備中,-NCO/-OH值一般控制在1左右,略大于1。
③ -NCO/-OH <1 即-OH基團過量,生成的聚合物端基為羥基
53、CPU合成時配方表示及計算方法
答:預(yù)聚體法澆注彈性體體系是雙組分體系,一個組分為預(yù)聚體,另一組分為擴鏈劑/交聯(lián)劑或加有催化劑、防老劑、色料、填料等助劑的混合物。
計算方法:1、多元醇與異氰酸酯的比例計算
其中:WOH-多元醇質(zhì)量;WNCO-異氰酸酯質(zhì)量;NCO%-預(yù)聚物中設(shè)定的NCO含量;NCONCO%-異氰酸酯中的NCO含量; NOH-多元醇的羥值
2、W預(yù)聚物中擴鏈劑加入量的計算
其中:Wk-擴鏈劑加入量;WA-預(yù)聚物的質(zhì)量;NCO%-設(shè)定NCO含量;Nk-擴鏈劑的當(dāng)量;f-擴鏈系數(shù)(-OH/NCO-,一般為0.85~0.9之間)
對于混合多元醇和混合擴鏈劑的計算:
54、CPU加工工藝條件及方法
答:方法有:手工澆注,機械澆注,特殊澆注工藝,
55、反應(yīng)注射成型和橡膠、塑料注射成型的區(qū)別
答:與傳統(tǒng)塑料加工成型法相比,RIM工藝對制備大型制品、形狀復(fù)雜制品、薄壁制品更為有利,產(chǎn)品表面質(zhì)量好,花紋圖案清晰,重現(xiàn)性好;該工藝加工勿需普通塑料熱塑成型所需的昂貴的熱流道體系,設(shè)備費僅為熱塑型結(jié)構(gòu)泡沫塑料成型設(shè)備的1/2~1/3,且生產(chǎn)出的制品無成型應(yīng)力、成型周期短、生產(chǎn)效率高,尤其對于大批量、大尺寸制品的生產(chǎn),生產(chǎn)成本的降低更為明顯。
56、反應(yīng)注射成型工藝優(yōu)點
答:⑴RIM加工技術(shù)能量消耗低。(2)模具強度要求較低。(3)所用原料體系比較廣泛。(4)與傳統(tǒng)塑料加工成型法相比,RIM工藝對制備大型制品、形狀復(fù)雜制品、薄壁制品更為有利,產(chǎn)品表面質(zhì)量好,花紋圖案清晰,重現(xiàn)性好。(5)該工藝加工勿需普通塑料熱塑成型所需的昂貴的熱流道體系,設(shè)備費僅為熱塑型結(jié)構(gòu)泡沫塑料成型設(shè)備的1/2~1/3,且生產(chǎn)出的制品無成型應(yīng)力、成型周期短、生產(chǎn)效率高,尤其對于大批量、大尺寸制品的生產(chǎn),生產(chǎn)成本的降低更為明顯。(6)物料以液體形態(tài)注入模具,有利于生產(chǎn)斷面形狀復(fù)雜的制品,可嵌入插入件一次成型,也可以在液體原料中添入某些增強材料。(7)可以使用模內(nèi)涂裝(IMC-Inmold Coating)技術(shù),減少制品后涂裝工序。降低加工成本。
57、RRIM、SRIM與LFI的區(qū)別
答:用LFI法制造結(jié)構(gòu)RIM材料與RRIM不同之處是,可10~100mm的長纖維作增強材料,纖維不與原料預(yù)先混合;與玻纖網(wǎng)氈增強結(jié)構(gòu)RIM相比,不必放置玻璃纖維墊,操作人員勞動條件得到改善。還可以提高產(chǎn)品中纖維的含量。
LFI工藝優(yōu)點:①增強聚氨酯(脲)制品的性能優(yōu)于預(yù)制墊工藝。②與原先模具內(nèi)預(yù)先放置玻璃纖維墊相比,周期縮短。③加工經(jīng)濟性。長纖維工藝可節(jié)省費用15%~20%。
58、噴涂聚氨酯、聚氨酯/脲、聚脲的主要區(qū)別
答:噴涂聚氨酯:是由異氰酸酯組份(簡稱A組份)與樹脂組份(簡稱R組份)反應(yīng)生成的一種彈性體物質(zhì)。異氰酸酯既可以是芳香族的,也可以是脂肪族的。其中的A組份可以是單體、聚合體、異氰酸酯的衍生物、預(yù)聚物和半預(yù)聚物;其中的R組份必須是由端羥基樹脂和端羥基擴鏈劑組成。
噴涂聚氨酯(脲):也叫混合體(hybrid),它是由異氰酸酯組份(簡稱A組份)與樹脂組份(簡稱R組份)反應(yīng)生成的一種彈性體物質(zhì)。異氰酸酯既可以是芳香族的,也可以是脂肪族的。其中的A組份可以是單體、聚合體、異氰酸酯的衍生物、預(yù)聚物和半預(yù)聚物;預(yù)聚物和半預(yù)聚物是由端氨基或者端羥基化合物與異氰酸酯反應(yīng)制得。其中的R組份既可以是端羥基樹脂,也可以是端胺基樹脂擴鏈劑組成。
噴涂聚脲:是由異氰酸酯組份(簡稱A組份)與氨基化合物組份(簡稱R組份)反應(yīng)生成的一種彈性體物質(zhì)。異氰酸酯既可以是芳香族的,也可以是脂肪族的。其中的A組份可以是單體、聚合體、異氰酸酯的衍生物、預(yù)聚物和半預(yù)聚物。預(yù)聚物和半預(yù)聚物是由端氨基或者端羥基化合物與異氰酸酯反應(yīng)制得。其中的R組份必須是由端氨基樹脂和端氨基擴鏈劑組成。
59、噴涂聚脲的主要特點
答:1.不含催化劑,快速固化,可在任意曲面、斜面及垂直面上噴涂成型,不產(chǎn)生流掛現(xiàn)象,5秒鐘凝膠,1分鐘即可達(dá)到步行強度。 2.對濕氣、溫度不敏感,施工時不受環(huán)境溫度、濕度的影響。(可在冰上施工;在-28℃下施工;可在冰柜中固化)。3.雙組分,100%固含量,不含任何揮發(fā)性有機物(VOC),對環(huán)境友好。 4.可按1:1體積比進(jìn)行噴涂或澆注,一次施工的厚度范圍可以從數(shù)百微米到數(shù)厘米,克服了以往多次施工的弊病。 5.優(yōu)異的理化性能,如抗張強度、伸長率、柔韌性、耐磨性、耐老化、防腐蝕等。6.具有良好的熱穩(wěn)定性,可在120℃下長期使用,可承受350℃的短時熱沖擊。 7.可以像普通涂料一樣,加入各種顏、染料,制成不同顏色的制品。 8.配方體系任意可調(diào),手感從軟橡皮(邵A30)到硬彈性體(邵D65)。 9.原形再現(xiàn)性好,涂層連續(xù)、致密,無接縫、無針孔,美觀實用。 10.使用成套設(shè)備,施工方便,效率極高;一次施工即可達(dá)到設(shè)計厚度要求,克服了以往多層施工的弊病。設(shè)備配有多種切換模式,既可噴涂,也可澆注。
60、給出中文名字:PPG:聚氧化丙烯; PTMG :四氫呋喃均聚醚;TDI :甲苯二異氰酸酯;MDI:二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸酯; PAPI:多亞甲基多苯基多異氰酸酯; HDI:六亞甲基二異氰酸酯; MOCA:聚氨酯硫化劑; HQEE :對苯二酚二羥乙基醚; DETDA:二乙基甲苯二胺; DMTDA :二甲硫基甲苯二胺; T-9:聚氨酯催化劑辛酸亞錫; T-12:有機錫催化劑; RIM :反應(yīng)注射成型; LFI :長玻璃纖維注射成型; IF :發(fā)泡指數(shù); PIR:聚異三聚氰酸脂;ISF:整皮模塑泡沫塑料 ; CPU :澆注型聚氨酯彈性體;TPU:熱塑型聚氨酯彈性體; MPU:混煉型聚氨酯彈性體; EG :乙二醇; DEG :二甘醇; 1,4-BDO:1,4-二羥基丁烷; TMP :三羥甲基丙烷; TGA POP