催化剂在聚氨酯发泡材料上应用与分析

时间:2015-07-28 / 分类:产品应用 / 评论:暂无 / 浏览:

聚氨酯泡沫的特点在于有多变的聚合物结构,可满足大范围的应用需要。这种结构上的不同不仅是由于用作原料的异氰酸酯和多元醇不同引起的,也与这些原料进行的不同反应有关。这些反应受所用催化剂的类型和用量的影响。
异氰酸酯与多元醇的反应,被称作胶凝反应,最终生成氨基甲酸酯。异氰酸酯和水的反应,被称作发泡反应,最终生成豚。当氨基甲酸酯和晚进一步与异氰酸酯反应时,可能会发生交联作用,可分别生成眠基甲酸酯和缩二眼。异氰酸酯可以几种不同的方式自缩合,成为三聚物、二聚和碳化二亚胺。

催化剂的选择影响着整个发泡体系的反应活性及对上面所叙述的一些个别反应的选择性。发泡体系的反应活性通过系统的活化时间、固化过程、脱模或固化时间来表述。反应选择性的变化作为催化剂选择变化的函数,影响所发生的反应的平衡、形成的聚合物链的类型和次序及发泡系统的流动性,由此,影响到最终泡沫的加工和物理性能。

聚氨酯发泡最常用的催化剂是叔胺、季胺、胺盐和金属核酸盐(通常为SnⅡ、SnIV或K+)。叔胺用于促进胶凝。发泡和交联反应。肢盐和热敏胺类,如重氮二环十一碳烷,用于提供延迟作用。金属造酸盐强烈地影响胶凝反应。亚锡化合物(SnⅡ)成本低,但是易水解,不稳定。其典型用途是用于能够计量单独的物流的场合,例如软质块料。锡化合物(SnⅣ)不易水解,并可被掺入系统,例如软质模压和硬质发泡。例如季胺、核酸钾、三(二甲胺基甲基)苯酚和2,4,6一三[3-(二甲胺基)正丙基]六氢化均三障等一类特定的化合物对三聚作用具有很强的选择性。

软质块料泡沫

软质块状聚醚多元醇基泡沫是典型的和有机锡催化剂一起使用的叔胺催化反应产物。胶催化剂可以是诸如三乙撑二胺和双(二甲氨基乙基) 醚的纯化合物的稀释物,或是性能优化的掺混物。用于软质块料发泡的典型锡催化剂是纯的或稀释的辛酸亚锡。稀释产品(包括胺和锡)是为了解决原料处理、计量精确度和泵送粘度限制等问题。性能优良的掺混物用于专门的发泡设备上可改进加工,配方范围宽,并使泡沫的物理性能的差异变化小。

软质块状体系的反应特性要求发泡和胶凝反应精确平衡。在获得足够的聚合物粘度/强度之前,系统过早地发泡可导致粗泡、裂缝或瘪泡。过早胶凝可导致流动性低、密度高、闭孔及发泡体系的收缩。

专门的聚氨酯发泡系统所需要的反应特性受所用发泡设备的型号的影响。例如,槽式机要求聚氨酯体系可延迟乳白化时间,以调节泡沫在到达输送带之前在槽里的停留时间。

高回弹(HR)泡沫由被环氧乙烷封端的聚醇制成,它比传统的软质泡沫所用的聚醇反应活性高。因此,常用不同类型和不同含量的锡催化剂。特别是二月桂酸二丁锡酯,而不用辛酸亚锡。用三乙撑二胺和双(二甲氨基乙基)醚和胺稀释物作助催化剂。

在软质块状聚酯型泡沫的生产中,所用的多元醇活性很高。因此,经常用象N-乙基吗啉和N-月桂基吗啉等中等活性的胺催化剂。也可使用锡助催化剂。

最近,用二氯甲烷或1,1,1-三氯乙烷等氯化溶剂替代CFCS的发展趋势已出现了一些技术上的挑战。不同沸点和蒸发性能引起发泡曲线的变化。另外,在泡沫中残留的氯化溶剂使泡沫溶融鼓起,导致泡沫物理性能的降低。在考虑到上述这些问题之后,已开发出各种产品。

软质模制泡沫

软质模发泡需要与软质块状发泡相同的精确的发泡/胶凝平衡。在脱模中,流动性、稳定性和固化是进一步的要求。三乙撑二肢和双(二甲氨基乙基)醚和少量的二月桂酸二丁锡酯混合在一起是软质模发泡系统中最常用的催化剂系统。经常用典型的竣酸保护的肢类延迟性催化剂,使正在固化的泡沫具有足够的流动性通过形状复杂的模具。

对于软质块状发泡性能优良的催化剂混合物亦经常用于软质模塑中。将这些混合物设计为与系统反应活性、加工条件和固化要求相适应。

最近,汽车零件生产的焦点是生产环境和最终产品零件的气味问题,新开发出的产品已可生产低于工业标准的低挥发气体浓度的制品。

硬质泡沫

硬质泡沫宽广的用途(包括器具。层压和喷涂泡沫、原位浇注、包装泡沫等)和化学组成(聚氨酯和聚异氰脲酸酯)。

聚氨酯硬质泡沫由二甲基环己胺、二甲基乙醇胺、三乙撑二胺、五甲基二乙撑三胺和五甲基二丙撑三胺等催化而成。这些催化剂可单独使用或掺混使用。

聚异氰脲酸酯硬质泡沫常用三聚催化剂的混合物制取,例如用辛酸钾、乙酸钾或含有三(二甲氨钾基)苯酚的一种三聚胺催化剂作催化剂。

近期的发展趋势是在硬质泡沫中废除使用CFC,因此人们逐渐将注意力集中在使用HCFC上。在发泡工艺中,HCFC-141b分解可导致大量生成HCFC-1131a,而HCFC-113la的毒性现在还不为人所知。已发现,使用季按催化剂比用辛酸钾三聚催化剂能更有效地减少 HCFC-1131a的含量。

文章来源:化工网

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