《聚氨酯硬泡培训》PPT课件.ppt

,汽 车 座垫，内饰件，车身外板，保险杠,地毯 家 具 座垫，床垫，椅子扶手等 建 筑 夹芯板, 喷 涂, 高度整皮硬质结构件 保 温 隔 热 冰箱，冷柜，冷冻运输等 鞋 靴 鞋底，鞋面合成皮等 玩 具, 娱乐用品 包 装 其 它 涂料，弹性体，密封材料，胶粘剂等,聚 氨 酯 的 应 用,军事应用,聚氨酯泡沫塑料在国防军工上的应用涉及到许多方面，利用聚氨酯的各种特点，有的作耐烧蚀材料，有的作超低温绝热材料，有的作各种特殊用途的结构材料，有的作保护材料，现举一些已有的实际应用的列子来说明。,一、雷达天线罩,在舰艇上使用的天线罩，原来采用玻璃钢蜂窝结构，使用时发现在低频范围内合用，在高频范围内就不合用了。当采用聚氨酯硬质泡沫塑料后，则在高低频范围内均能使用，在较宽的波段范围内机械性能和电性能都满足要求，成本也低，实践证明是一种重量轻、性能好的天线罩。在强度方面能耐受12级风（60m/s风速），在电性能方面介电常数为1.2左右，在较宽的波段范围内对天线方向性图基本上没有影响，只是在毫米波段时对电磁波的损耗也小，在LS波段大约为0.5分贝，在CX波段为1分贝，在毫米波段为1-2分贝。,用硬质聚氨酯泡沫塑料制造飞机机头罩，完全达到使用要求，耐热性能良好，80试验无变化，-25 60 可以长期使用。 三、深冷绝缘材料 空间模拟装置传送液氮的深冷管道的温度为-196 ，因此使用原有的玻璃纤维绝缘体崩解成泥饼状。改用第二代聚氨酯PIR的工作温度是-196149 ，能保证液氮的正常运行，这种材料用在宇宙飞船的燃料槽中作绝缘材料时，它既耐液态火箭燃料的深冷，亦耐空间发射时的高温。,四、夹层结构,两层硬铝为蒙皮，中间灌注硬质聚氨酯泡沫塑料，形成硬铝-硬泡夹层结构。由于这种材料重量轻，比强度高，刚度大，成型简单的优点，特别对变剖面，多曲度，小间隙的夹层，采用泡沫结构更为适合，已在某些飞机的机头、减速板、辅助进气门等部件上获得了应用，克服了以往采用铆接工艺的弊病，提高了飞行的安全性。 硬铝-硬泡夹层结构还应用于军事的厢式车辆，如移动通讯用的电子方舱，在恶劣的气候条件下可以保证通讯正常，也改善了操作人员的工作环境。,五、减震器材,随着国防工业的发展，为了确保各种电子仪器装置的可靠性和使用寿命，需要与产生振动和冲击的环境隔离，如噪音、机械振动、外来冲击等。因此良好的减振和阻尼材料特别受到国防军事工业的重视。 软质聚氨酯泡沫塑料受压缩时，呈现弯曲，有良好的能量储存性能，在加上多空结构的气体力学作用和泡沫材料骨架具有的阻尼作用，在同样厚度下，软质聚氨酯泡沫液体要比其他材料的防震防冲击效果好。具体要求如下： 1.密度0.080.09g/cm3 。 2.材料压缩5%压缩强度在7KPa以上。 3.在室温下，压缩5%其弹性模数在150KPa以上。 4.耐油性和耐海水性能好。 5.在-2040 情况下，泡沫体稳定。 6.材料压缩510%，在工作状况下永久变形小。 为了使材料强度较好，采用聚酯型软质聚氨酯泡沫塑料配方完 全能达到使用要求。,六、其他应用,在初发弹药箱中用现场喷涂PUF的工艺代替聚氯乙烯泡沫塑料与箱体粘接的工艺，使夏季箱内温度下降了十几度，保证了舰船使用的弹药质量；用玻璃纤维增强的硬质PUF船艇，不仅质轻、强度高，而且对少量漏洞有自密性，不沉没；吸音聚氨酯涂于潜艇，能够吸收敌方声纳系统发出的声频信号；前已述及的泡沫状活性炭，是以片状PUF浸上活性炭后吸附材料，制成的防毒服透气并大量用于装备部队，提高了部队对通过皮肤引起中毒的化学毒剂的防护能力；由微孔PUF制成的实芯轮胎不用充气，不会瘪，实际上也就是防弹轮胎。,二,聚氨酯材料化学特性和泡沫特性： 化学反应历程 基础原材料 泡沫性能 检测指标,聚氨酯 ：Polyurethane （ PU ） 凡在高分子主链上含有重复的 NHCO基团的高 O 分子化合物通称为聚氨基甲酸酯。一般由二元或多元有机异氰酸酯与多元醇化合物通过加成聚合反应形成。除上述氨基甲酸酯结构，常伴有少量其它结构，如脲基，酰胺，缩二脲，尿基甲酸酯，醚/酯键等。,PU基本概念,PU泡沫的反应模式,多元醇化合物 水和(或)液体发泡剂 计量、 催化剂 预混 混合 添加剂 聚氨酯泡沫 多异氰酸酯 计量,多 元 醇： 聚醚多元醇，聚酯多元醇 发 泡 剂：CFC11, HCFC141b, HFC134a,戊烷, CO2 等 催 化 剂：叔胺类及金属盐类 添 加 剂：颜料，填料，链交联剂，表面活性剂等,2R-NCO+ H2O RNHCONHR+CO2 (发泡反应) RNCO+ ROH RNHCOOR (凝胶反应),PU基本反应,1. 聚醚多元醇 催化剂 环氧丙烷 + 起始剂 （EG，DEG 聚醚多元醇 OH -OH 环氧乙烷 GL，SU） 聚醚多元醇的选择：分子端基或侧基含俩个或俩个以上的羟基，分子主链由醚链-R-O-R-组成的低聚合物。 聚酯多元醇的选择：含酯基COO或碳酸酯OCOO，,PU泡沫的基本原料,催化剂的作用,直接影响反应速度 -起反应引发剂的作用 -调节硬化时间(脱模时间),-对各种聚氨酯反应起调节的作用 -影响组合料的流动性及泡沫的物理性能 间接影响反应速度,泡沫稳定剂的作用,乳化作用 降低表面张力 稳定作用, 防止并泡 调节泡孔结构,POLYOL,H2O,MDI,No Silicone,With Silicone,外观 ：棕色透明液体 化学结构 ：MDI的低聚物及MDI 单体 粘度 ：170-250 cps 密度 ：1.23g/cm3 NCO含量 ：30.0-32.0%,黑料的基本物性,PU 泡沫的主要原料,2 .异氰酸酯 TDI 甲苯二异氰酸酯 硝酸 H2 COCl2 甲苯硝基甲苯甲苯二胺TDA TDI CH3 CH3 NCO NCO NCO NCO MDI 次甲基二苯二异氰酸酯 甲醛 COCl2 硝基苯次甲基二苯二胺MDA粗MDI 精MDI NCO CH2 NCO CH2 NCO NCO,重量轻 绝热效果好 机械强度高 易成型 粘接性能好,冰箱保温材料 建筑用夹芯板 冷冻集装箱 管道绝热层 喷涂泡沫 块状绝热泡沫,硬质聚氨酯泡沫的特性及用途,聚氨酯与其他保温材料之比较,mW/mK,mm,导热系数,聚氨酯自由发泡的反应过程,自由发泡过程,两反应组分的计量,搅 拌,泡沫开始上升,泡沫上升停止,乳白时间 ： 两反应组分混合的同时计时， 到体积开始膨胀所经历的时间 拉丝时间 ：用一根细棒能从液体中刚拔出细 纤维状丝所经历的时间 上升时间 ：从开始搅拌到泡沫停止上升所 经历的时间 不粘手时间 ：用干手指轻触泡沫表面而不会 粘手所经历的时间,与自由发泡相关的名词术语,为什么硬质聚氨酯泡沫 具有绝热性能？,=g + s + r 空气 32 mW/mK CFC11 16 mW/mK,g : 泡孔内气体的热导率，约9(F11)- 25(air)mW/mK s ：泡孔壁固体的热导率, 约3 mW/mK r ：泡孔内的辐射热导率, 约4 mW/mK,第一代发泡剂： CFC11 第二代发泡剂 ：HCFC-141b，HCFC-22 第三代发泡剂 ： HFC-134a, HFC-245fa, HFC-365mfc 环戊烷， 异戊烷， 正戊烷 其 它 ：水发泡后制成VIP 真空绝热板,发泡剂的发展趋势,发 泡 剂 物 性 的 比 较,备注：氟氯烃(ODS)在强烈的能量更高的紫外线作用下释放出氯或溴原子，可以从臭氧分子中夺取一个氧原子，生成氧和极不稳定的一氧化氯（溴），氯（溴）原子再次游离出来，再次反复上述反应活动。一个氯（或溴）原子可以和105臭氧分子发生链反应从而使臭氧层遭到破坏。ODP:表示物种对臭氧损耗的潜在能力。GWP：表示物种对大气环境产生温室效应，缓慢的使地球变暖的潜在能力。卤代烃属于该物种。,硬质聚氨酯泡沫塑料的性质,一：密度 密度又称容重，是硬质聚氨酯泡沫塑料的一项重要性能，密度对硬度的其他性能，如强度等有明显的影响。其他条件相同情况下，密度大的硬泡，成本则高。密度的单位Kg/m3，硬泡的密度，主要靠发泡剂量加以调节，原料品种及成型时的工艺条件对制品的密度有一定的影响。 发泡密度检测方法： 1.泡沫实测方法： a.待发泡泡沫熟化后（5-10min），切取泡沫中部两块M1、M2（泡沫规格：长*宽*高均在2-5CM内）并称量其重量（单位：克）； b.在大口烧杯中倒入水（保证水的高度能浸没泡沫），放于电子天平上归零，然后将泡沫安全浸入水中，称量M1、M2（单位：克）； c.根据公式1=1000*M1/M1，2= M2/M2，计算两块泡沫密度，取其平均值。 2.实际板体估算方法： a.发泡前称量板体实际重量：M1(Kg)。 b.发泡后称量板体实际重量：M2(Kg)。 c.计算板体实际体积：V(m3)。 d估算板体PU板带皮整体密度：=（M2-M1）/V. 备注：PU产品整体密度由产品重量决定（在相同的体积下）。同时针对不同密度PU产品应选择相对应不同密度PU组合料聚醚。,二：强度,硬质聚氨酯泡沫塑料的强度取决于他的原料，配方和结构。其中，泡沫塑料的密度是一个很重要的因素，它对泡沫塑料的强度影响很大。如下右表：,三：热导率,硬质聚氨酯泡沫塑料重要的特性之一是热导率小。以一氟三氯甲烷为发泡剂，制成的泡沫塑料制品，密度为30Kg/m3左右，它在温室下的热导率约为0.0174W/(m.k)。 硬泡的热导率由几个因素构成的。 F = G+ S+ R+ C 式中 F 硬泡的热导率 G 气相热导率 S 固相热导率 R 辐射热到率 C 对流热导率 硬泡的热导率大小，主要取决于泡孔内气体的热导率值，气体热导率值越低泡沫的热导率值也越低。,四：尺寸稳定性,1.尺寸体积变化硬质聚氨酯泡沫塑料受热或冷冻，尺寸或体积会发生一定的变化。变化率大小与泡沫塑料的原料类型，结构，密度，成型条件，发泡剂种类和环境等因素有关。通用品种硬泡，在100 以下环境中，尺寸不会发生明显的变化。耐温性较好的硬泡，特别是含异氰脲酸酯结构的硬泡，在150下尺寸无明显变化，因此可供高温使用。“保冷”用硬泡，如冰箱上的泡沫，长期处于低温状态，具有较好的耐低温性能。在-25-30 下，尺寸变化率1。 2.线膨胀系数对于硬质聚氨酯泡沫塑料的热膨胀系数，在较宽的温度范围内，泡沫塑料的线膨胀系数值不变。泡沫塑料的密度增大时，他的线膨胀系数略由增加。 3.蠕变既连续缓慢的形变。硬质聚氨酯泡沫塑料长期受理，将产生蠕变现象。,五：电性能,硬质聚氨酯泡沫塑料的电性能是一项很重要的性能指标。 对于低密度硬质聚氨酯泡沫塑料来说，它的介电常数和tg值。泡沫塑料密度逐渐增大，它的介电常数和损耗角正切值也逐渐增大，直至接近不发泡聚氨酯材料的数值，下表是硬质聚氨酯泡沫塑料和不发泡聚氨酯材料俩项电性能的指标范围。 硬质聚氨酯泡沫塑料和不发泡聚氨酯材料介电常数和损耗角正切值: 测试条件：室温，频率低于1MHz 硬质聚氨酯泡沫塑料的介电常数，在-50 +150 温度范围内，变化不大。、而损耗角正切值，在上述温度范围内，随温度上升而增加。当频率超过1兆赫兹时，介电常数减小，而损耗角正切值增大。,六：吸声性 硬质聚氨酯泡沫塑料的声学性能与泡孔的开孔率高低关系大，如下表是硬质聚氨酯泡沫塑料的吸声系数。,七：使用寿命 硬质聚氨酯泡沫塑料在130 下，可使用30年左右。,三,聚氨酯生产工艺： 发泡工艺 发泡设备 发泡模具 脱模剂,聚氨酯泡沫塑料成型工艺与方法,聚氨酯硬质泡沫塑料成型由两种基本的方法：浇注(灌注)发泡和喷涂发泡成型。 一、浇注发泡是最常用的成型方法，70%以上的聚氨酯硬泡是用此方法成型的。 浇注发泡有两种类型：一是原料混合后注入空腔发泡，不必把泡沫从空腔中取出，如注入冰箱中的泡沫；二是把充分混合后的原料注入模具中，发泡成型后，泡沫塑料需从模具中取出，这种泡沫带由一层光滑坚硬不发泡的表皮，这种方法也称模塑发泡。 1.影响浇注发泡成型的工艺有： （1）原料 根据产品需求的不同，原料配置也不同。 （2）温度 浇注发泡过程中，原料和环境温度的高低与恒定直接影响产品的质量。温度较低时，化学反应进行缓慢，产品固化时间长；温度较高时，化学反应进行的快，产品固化时间短。一般而言，当环境温度难以控制的时候，应适当控制原料温度与原料催化既用量匹配。 （3）模具温度 聚氨酯发泡反应是一个放热反应，放出的热量使发泡剂气化而形成泡沫，模具温度的高低直接影响反应热移走的速度。模具温度低，发泡陪数小，制品密度大皮厚，温度高则相反。,（4）熟化温度和时间 熟化是指泡沫塑料固化后，在一定温度下放置过程，目的是让化学反应进行完全，得到良好的制品。 在注入模具内发泡，应在脱模前把制品与模具一起放在较高温度的环境中熟化，熟化温度越高，熟化时间越短。,（5） 物料混合 浇注发泡时，物料混合的均匀程度直接影响后期的化学反应的进行。混合不好，泡孔粗而不均匀，甚至在局部范围内出现化学组成不符合配方要求的现象，反应不完全，大大影响产品质量。 （6） 模具 聚氨酯泡沫发泡过程中产生一定的压力，所以要求模具有足够的强度。 二、喷涂成型 喷涂发泡成型是指把聚氨酯硬质泡沫直接喷射到物件的表面，并在此面上发泡成型的方法。,低压机基本组成配件 1.原料工作储料系统。2.计量混合系统。3.温控系统。4.电路及PLC(面板控制系统)。5.气动控制系统。低压机与高压机的主要区别有：,低压灌注机的注意事项和日常保养规范,一、注意事项： 1.每日工作前应检查ISO/POLY原料桶、MC桶是否有足够的液位。 2.每日应检查原料桶及冷、热循环温控系统所设定的温度是否正确。 3.供给的 AIR能源须设在6-7KG/cm3。 4.原料桶中供给AIR压力须设在0.5-1.0 KG/cm3。 5. MC桶中供给AIR压力须设在1.0 KG/cm3。 6.检查吹风动作与MC清洗的功能是否正常。 7.原料通过滤网务必清洗，并每四小时应更换一次，以维护流量的正常。 8.检查循环压力与吐出压力是否在允许范围内，标准在0.2 KG/cm3。 9.在正常作业生产情况下，应每二小时发一次自由泡，每四小时需计量一 次，并观察压力、温度、转速，若有异常时务必及时调整。 10.每当灌注完毕时，在10s之内在作第二次灌注时，须按下MC清洗键， 让残留在混合头里的原料清洗干净。 二、紧急处理： 1.作业中突然停电须立即卸下混合室与搅拌器，并加以维护，以免混合头 凝固。 2.如作业人员添加原料时，ISO/POLY相互加错原料时，须立即关闭原料 桶下的球阀，急速打开原料的顶盖，加以清理。,低压灌注机日常保养细则,一、每日保养 1.操作人员每日须擦拭设备，保持机器外观清洁。 2.整理设备周边环境及及时清理杂物。 3.确实做好计量工作，检查过滤网及喷嘴是否干净。 4.每日工作完毕后必须卸下混合室与搅拌器，将其浸泡 在DMF溶剂中，并及时清洗，以备后用。 5.每日下班前，卸下ISO/POLY循环座，取下吐出片， 清理吐出孔后涂上凡士林，在将其混合座及周边清理 干净加以保养。 6.每日务必执行清理及更换过滤网的工作。 7.每日下班前务必降低ISO/POLY的PRM的转速，确保 机件之寿命。,二、每周保养,1.每周应检视PUMP变速机的油液位，应保持其内油足够的润滑油，通常 应保持在2/3以上。 2.每周应检查循环水箱中是否需要补充循环水，严禁水位低于加热器。 3.每周应检查灌注抢、清洗汽缸、电磁阀动作是否正常。 4.每周应检查各处紧固件螺丝，主副控制器中电线接头有无松动。 5.每周应检查吹风、MC电磁阀有无泄露。 6.若4-5天以上不生成，设备应保持每周一次的循环保养。 三、每月保养 1.每月应检视循环座内铁氟龙、密封件有无变形，三通口径是否正确，若 发现异常即时更换调整。 2.变速机齿轮箱、变速箱内润滑油脂有无异常，即时更换。 3.检视搅拌轴心油封，泵浦油封有无渗漏。 4.检视循环水是否清洁，必要时加以更换。 5.检视电缆线、循环料管有无破损，是否属于正常生成状况，电气系统有 无潜在隐患。 6.储存槽油杯、三点组合油是否需要加润滑油及放水。 7.每月应对机器室及周边环境做一次彻底清洁。,模具,实现工业化的多数产品都需要模具。模具既保证产品质量又提高产品效率。 传统的模具多数为金属模具，其制作周期长，费用昂贵。现在，一种快速，廉价的树脂模具制作技术已经发展成熟。其费用仅为金属模具的几分之一到几十分之一。这种树脂模具的抗压强度可达到铝模的抗压强度。树脂模具制作的聚氨酯制品表面光洁度也是非常理想的。 树脂模具采用的树脂的品种规格较多，如环氧树脂，191196号不饱和树脂，胶衣33等都可用作模具树脂。,脱模剂,脱模剂是为防止成型的复合材料制品在模具上粘着，而在制品与模具之间施加一类隔离膜，以便制品很容易从模具中脱出，同时保证制品表面质量和模具完好无损。常用的脱模剂主要有以下几类： （1）按脱模剂的使用方式不同有外脱模剂及内脱模剂之分。外脱模剂是直接将脱模剂涂敷在模具上；内脱模剂是一些熔点比普通模制温度稍低的化合物，在加热成型工艺中将其加入树脂中，它与液态树脂相容，但与固化树脂不相容，在一定加工温度条件下，从树脂基体渗出，在模具和制品之间形成一层隔离膜。 （2）按脱模剂的状态不同有薄膜型（主要有聚酯、聚乙烯、聚氯乙烯、玻璃纸、氟塑料薄膜）、溶液型（主要有烃类、醇类、羧酸及羧酸酯、羧酸的金属盐、酮、酰胺和卤代烃）、膏状及蜡状（包括硅酯、HK-50耐热油膏、汽缸油、汽油与沥青的溶液及蜡型）脱模剂。基中蜡型脱模剂是应用最广泛的一类脱模剂，价格便宜、使用方便、无毒、脱模效果好，缺点是会使制品表面沾油污，影响表面上漆，漏涂时会使脱模困难。对于成型形状复杂的大型制品常与溶液型脱模剂复合使用。,四,现场实际操作指导： 仿木产品常见品质缺陷分析 现场工艺指导,PU仿木常见问题分析,根据多年的PU仿木制品的生成，其常见的问题有： 1.表皮气泡：目前生产条件肯定存在，只是出现问题的多少而已。 2.表皮白线：目前生产条件中存在的问题是如何减少白线和出现白线的地方修补。 3.表皮硬度：根据客户的要求不同，目前没有一个确切的标准。 就