聚氨酯彈性體生產(chǎn)工藝配方技術(shù)樣本

1、聚氨酯彈性體工藝流程一、聚氨酯彈性體的概述二、聚氨酯彈性體的主要原料三、聚氨酯彈性體主要生產(chǎn)設(shè)備四、模具的加工五、聚氨酯彈性體生產(chǎn)工藝流程六、生產(chǎn)過程中注意事項(xiàng)、聚氨酯彈性體的概述所謂彈性體是指玻璃化溫度低于室溫，扯斷伸長率50%,外力撤出后復(fù)原 性比較好的高分子材料，而玻璃化溫度高于室溫的高分子材料稱為塑料。在彈性 體中，其扯斷伸長率較大（200%）、100%定伸應(yīng)力較?。ㄈ鏥30Mpa）、彈 性較好的可稱為橡膠。因此彈性體是比橡膠更為廣泛的一類高分子材料。聚氨酯彈性體，又稱聚氨酯橡膠是彈性體中比較特殊的一大類，其原材料 品種繁多，配方各種各樣，可調(diào)范圍很大。聚氨酯彈性體硬度范圍很寬，低至紹

2、 爾A10以下的低模量橡膠，高至紹爾D85的高抗沖擊橡膠彈性材料。因此聚氨酯 彈性體的性能范圍很寬，是介于從橡膠到塑料的一類高分子材料。二、聚氨酯彈性體主要原材料聚氨酯彈性體用的原料主要是三大類，即低聚物多元醇、多異氤酸酯和擴(kuò) 鏈劑（交聯(lián)劑）。除此之外，有時為了提高反應(yīng)速度，改進(jìn)加工性能及制品性能, 還需加入某些配合劑。下面只對生產(chǎn)的聚氨酯鞍座所用原材料進(jìn)行具體描述。反應(yīng)過程：多元醇與二異氤酸酯反應(yīng)，制成低分子量的預(yù)聚體；經(jīng)擴(kuò)鏈反 應(yīng)，生成高分子量聚合物；然后添加適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑，生成聚氨酯彈性體。其工藝 流程如下：2.1低聚物多元醇聚氨酯用的低聚物多元醇平均官能度較低，一般為2或23.相對分子質(zhì)

3、量 為4006000，但常見的為1000.主要品類有聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚e- 己內(nèi)酯二醇、聚丁二烯多元醇、聚碳酸酯多元醇和聚合物多元醇等。它們在合 成聚氨酯樹脂中起著非常重要的作用。一般可經(jīng)過改變多元醇化合物的種類、分 子量、官能度與分子結(jié)構(gòu)等調(diào)節(jié)聚氨酯的物理化學(xué)性能。2.1.1聚酯多元醇聚酯多元醇簡稱聚酯，是聚氨酯彈性體最重要的原料之一。它是由二元羧酸 和多元醇縮聚而成，最常見的二元羧酸是己二酸，最常見的多元醇有乙二醇、 丙二醇、丁二醇、二乙二醇。另外，一些特殊聚酯還用戊二醇、乙二醇、三 羥甲基丙烷、甘油等多元醇。由于可用的多元醇品種多，因此聚酯的分子結(jié)構(gòu) 多種多樣，品種牌號也較多。為

4、了得到端羥基聚酯，必須用過量的多元醇與二元 羧酸反應(yīng)。一般采用間歇法生產(chǎn)聚酯。其反應(yīng)過程分為酯化反應(yīng)和酯交換反應(yīng)兩個階段。生產(chǎn)裝置大同小異，一般工藝流程，主要設(shè)備包括縮合釜、 分餾冷凝器、冷凝器、計量罐、真空系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。整個 系統(tǒng)的氣密性要求十分嚴(yán)格。縮合釜攪拌軸可采用端面機(jī)械密封。加料順序先加 多元醇和 配合劑，后加已二酸，然后充氮。酯化反應(yīng)從加熱升 溫開始到 220250C后約1h基本完成。此階段主要是常壓脫水過程，生成低分子聚酯和縮 合水。當(dāng)升溫到135C左右時酯化反應(yīng)最激烈，生成大量縮合水。由于縮合水的 蒸發(fā)會發(fā)生大量氣泡上升，用1，4-丁二醇和1，6-乙二醇為原料時

5、氣泡尤為激 烈。此時應(yīng)及時調(diào)節(jié)加熱功率，控制冷凝器出水速度，防止大量水蒸氣將大量分 子多元醇帶出分餾冷凝器。激烈反應(yīng)過后，維持適宜的出水速度，逐漸將反應(yīng)溫 度升到220250C.當(dāng)酸值降至30mgK0H/g左右或出水量約等于理論水量時，由 于混合物中的羥酸很少，酯化難以繼續(xù)進(jìn)行，出水基本停止，酯化反應(yīng)階段基 本結(jié)束。本次聚氨酯鞍座中所選用的低聚物多元醇為聚酯多元醇，牌號為ODX-218, 分子量。2.2多異氰酸酯多異氤酸酯品種也不少，但產(chǎn)量最大的只有兩種，即二苯基甲烷二異氤酸 酯（MDI）及其聚合物多苯基多亞甲基多異氤酸酯（PAPI）和甲苯二異氤酸酯 （TDI）。多異氤酸酯我們采用德國拜耳的T

6、DI-100。TDI是以甲苯為基本原料，用硝酸和硫酸的混合物進(jìn)行硝化生成二硝基甲 苯，然后溶于甲醇中，在雷尼催化劑和1520Mpa的氫氣壓下進(jìn)行加氫還原成甲 苯二胺（TDA），在經(jīng)光氣化制得的。甲苯硝化的第一階段生成鄰位、對位、間位三種硝基甲苯異構(gòu)體混合物, 且其含量分別為55%60%、35%40%和2%5%。異構(gòu)體的含量幾乎不受反應(yīng)條件 的影響。將上述單硝基甲苯混合物進(jìn)行不硝化生成2,4-二硝基甲苯和2,6二硝 基甲苯，其比例為80/20,再經(jīng)還原和光化制得80/20TDI(T-80)。如單硝基甲苯 混合物現(xiàn)經(jīng)結(jié)晶分離出純的鄰位和對位單硝基苯，再分別進(jìn)行第二次硝化和還 原，光化，可制得65/

7、35TDI(T-65)和純2,4-TDI( T-100)。生產(chǎn)過程見下圖： 化學(xué)反應(yīng)方程式：異氤酸酯的反應(yīng)是有有機(jī)酸酯與氤酸鉀而得：R SO +KCNO一2RNCO+K SO 2424TDI產(chǎn)品中T-80占絕大部分，主要用于軟質(zhì)泡沫塑料，約占軟質(zhì)泡沫塑料 產(chǎn)量的31.5%,其次是聚氨酯涂料、膠粘劑和彈性體，T-100產(chǎn)量主要是用于生 產(chǎn)聚氨酯預(yù)聚體及聚氨酯彈性體。T-65基本上不生產(chǎn)了被T-80代替。2.3擴(kuò)鏈劑與交聯(lián)劑擴(kuò)鏈劑與交聯(lián)劑是具有不同化學(xué)作用的助劑，在聚氨酯彈性體的合成中， 擴(kuò)鏈劑參與化學(xué)反應(yīng)，是聚合物分子增長、延伸；交聯(lián)劑參加化學(xué)反應(yīng)，不但 使聚合物分子增長、延伸，同時還能在聚合物

8、鏈中產(chǎn)生支化，產(chǎn)生一定的網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)，進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，一般擴(kuò)鏈劑多為二元醇或二元胺類化合物。二元以上醇類 和胺類化合物則具有擴(kuò)鏈和交聯(lián)的雙重功能。聚氨酯彈性體制備中所需的擴(kuò)鏈劑和交聯(lián)劑都有一定的要求，特別要求含 水量低于0.1%,若達(dá)不到該指標(biāo)都要進(jìn)行處理。一般使用的二元胺類擴(kuò)鏈劑都是芳香族的，最常見的是3, 3 -二氯-4, 4 -二苯基甲烷二胺（商品名為MOCA）。MOCA是聚氨酯彈性體的擴(kuò)鏈劑和交聯(lián)劑，特別是對于澆注型聚氨酯彈性體 一般都用它，在MOCA的結(jié)構(gòu)中氨基鄰位苯環(huán)上的氯原子取代基，使氨基電子云 密度增加，降低了氨基與異氤酸酯的反應(yīng)速率，從而延長了釜中壽命，這對于 澆注聚氨酯彈性體制品是極其重要的。我們加工澆注制品時，一般將MOCA的用量控制在理論用量的90%上下，其 目的就是要使加工的制品具有相當(dāng)?shù)慕宦?lián)密度，以改進(jìn)制品的壓縮永久變形和 耐溶脹等性能。本次聚氨酯彈性體所選用的MOCA是蘇州湘原II型MOCA.2.4其它助劑助劑是橡