热塑性聚氨酯的生产及应用.doc

生产实习报告热塑性聚氨酯的生产及应用学 生 姓 名 所 在 班 级 所 在 系 指 导 老 师 报告提交日期 【摘要】 TPU(Thermoplastic polyurethanes)，热可塑性TPU 弹性体，是一种由低聚物多元醇软缎与二异氰酸酯-扩链剂硬段构成的线性嵌段共聚物。TPU被广泛应用于：鞋材、成衣、充气玩具、水上及水下之运动器材、医疗器材、健身器材、汽车椅座材料、雨伞、皮箱、皮包等.具有较高的物理强度、可再加工性好。鉴于此国内生产企业应充分利用国内生产能力增加和在塑料改性及塑料合金方面积累的经验，加快聚碳酸酯合金等复合材料开发、生产及应用。 【关键词】 TPU 多元醇 MDI 扩链剂 聚合物 一、装置概述。我公司主要装置主要由国外的先进技术引进，配合严谨管理制度之落实，专业生产热塑性聚氨酯树脂。广泛用与贴合、鞋材、涂料、各类工业材料等用途。年产1000万吨TPU，改变了国内，大批量依赖国外市场的需求，2000年TPU产品开始量产。进过十年的不断努力，引进了德国拜耳公司的先进设备和技术，以抢先占有市场为第一目标，目前公司占有TPU市场绝大部分市场，我们加快了TPU高档生产线的改进力度，淘汰和更新了部分几组设备，增加技术和资金投入，如今已经建成了R801R810等十条生产流水线，成为国内最大的TPU生产厂商之一。同时公司自主生产TPU上有原料聚酯多元醇，使整个产业链一体化，从而在货源上和价格上比较稳定，降低了生产成本，在竞争如此激烈的市场上占有一定的价格优势，因而在市场上占有一席之地。预计公司在后续阶段中加大产品的研发能力，进一步改善公司TPU系列产品的性能和质量，满足客户要求，本着以人为本、以客为尊、服务创新、务实精进的企业宗旨，使公司能在最短的时间内成为国内外最大企业之一。二、工艺流程说明。1.岗位工艺说明经过在公司一段时间的学习，我被分配到技术课研发部，工作主要从主管处获得产品生产初级配方，我们将按照配方比列进行合成实验，合成的产品经过切条、压出、造粒获得实验研发产品。接着对这些实验研发产品进行熔融指数、拉升物性、耐磨耗、耐黄变、毛细管流变等一系列的物性参数检测。当这些技术指标都合格以后方能将配方头如生产进行大量生产。在这段时间里，每一天对于我来说都是多姿多彩的，每一天都发生了许许多多的事，每一天都认识到自己的不足，每一天都学到了新的东西，收获很多。在实习锻炼过程中，我不仅学到了很多在书本里没有的知识，还更加确定了我的学习锻炼目标，端正了我的工作态度，考验了我的工作热情和耐性，更加坚定了我的工作决心。这段时间以来，我也感受到自己在多个方面的不同程度有了提高和进步，好的开始是成功的一半，相信在接下的实习锻炼计划过程中，我会以饱满的热情，争取学到更多的知识，保质保量地完成工作任务。另外在主管老师的指导下我还学会了一定实验数据分析能力，每一次实验后都有一大队的数据产生，刚开始时候我一看到这些数据就头疼，不知道该如何下手，最后请教了主管，按照主管的要求和指导我逐渐学会了处理数据和分析数据的能力。能够从以大堆实验数据中找到自己想要的结果从而为下一次实验的成功提高了效率。为主管对配方的研发提供有效的参考价值，为自己的成就而感到高兴。在这个充实而又充满快乐的工作岗位中，总能让我获益良多，相信在以后的工作学习中我会做得更好。2.工艺流程尽管实验看起来很简单，但其实在实际实验中必须主意任何细节问题。TPU可通过预聚体法、一步法和半预聚法合成。一步法工艺简单、生产效率高，弹性体的性能较好，但因其设备投资较高，我们实验室合成不采用此方法。间歇是本体法聚合工艺设备简单，操作简便，但产品质量不稳定，影响TPU的加工性。在实验室合成中我们主要采取此种生产工艺。合成实验前首先准备好实验仪器：反应容器、搅拌器、加热包、以及各种实验原料等。接着按照所给配方中的数据，想反应容器中加入计量的扩链剂和聚酯多元醇，同时加入配方中计量的各种助剂。用搅拌器将加入的原料混合均匀，在不断的搅拌中升温至80，接着必须准确称量计量的MDI，准确地将MDI倒入混合均匀的聚酯多元醇中，进行反应，继续搅拌，物料反应温度会继续上升到120，黏度明显增加，停止搅拌。立即将反应容器中流动的反应物倒入事先准备好的离型纸中。放入100烘箱中熟成16个小时。从盘中取出反应物料，切条、压出、造粒制成TPU胶粒。对制成的TPU胶粒进行物性检测，首先将TPU胶粒置于烘箱内半小时，取出水分，通过Meltflixer2000仪器检测其黏度，根据或得的黏度所对应的温度将剩余TPU胶粒注塑做成检测用的试片。将所得试片做拉伸物性及耐磨耗等一系列性能检测，对检测后的数据进行分析对比，改进配方，直到产生适合的配方投入真正大规模生产。三、工艺原理和主要设备介绍。1.工艺原理异氰酸酯反应机理：有机异氰酸酯化合物含有高度不饱和建的异氰酸酯基团（NCO，结构式 N C O ）,因而化学性质非常活泼,它是电子共振结构。由于氮原子上电子云密度较大，其电负性较大，NCO基团上的氧原子电负性最大，是亲核中心，可吸引含活性氢化物分子上的氢原子而生成羟基，但饱和碳原子上的羟基不稳定，重排成为氨基甲酸酯（若反应物为醇）或脲（若反应物为胺）。碳原子电子云密度最低，呈较强的正电性，为亲电中兴，易受到亲核试剂的进攻。异氰酸酯与活泼氢化合物的反应，就是犹豫活泼氢化合物分子中的亲核中心进攻NCO基团的碳原子而引起的。反应机理如下： H OR N C O (R N C OH) R N C R1 H+ R-1 R1 诱导效应：连接NCO基团的R基（即异氰酸酯化合物的“核基”）的电负性对异氰酸酯的反应活性影响较大，若R是吸电子基团，它能使NCO基团中C原子的电子云密度更低，能提供类似于共轭的稳定性，使C原子具有较强的正电性，更容易与亲核试剂（或亲核中心）发生反应，所以含吸电子基的异氰酸酯与活泼氢化合物的活性大。反之，若R为给电子基，他会增加NCO基团中C原子的电负性（即C原子电子云密度增大），使其与活性氢化合物的反应活性降低。异氰酸酯的反应活性随R基团的性质有下列由大到小的顺序：CH3O2N CH3O CH2 烷基 由于芳香族二异氰酸酯中来两个NCO基团之间相互发生诱导效应，促使芳香族二异氰酸酯反应活性增加。因为第一个NCO基团参加反应时，另一个NCO基团起吸电子取代基作用，这种诱导效应对于能产生共轭体系的芳香族二异氰酸酯则特别明显。含与NCO基相连苯环的几种芳香族异氰酸酯与羟基化合物反应的反应速率常见下表。反应程度10%50%90%苯异氰酸酯1.21.11.1邻甲苯异氰酸酯-0.88-间苯二异氰酸酯6.04.42.5对苯二异氰酸酯5.73.71.62，4-甲苯二异氰酸酯2.01.20.222，6-甲苯二异氰酸酯0.80.320.124-4、-二苯基甲烷二异氰酸酯1.71.30.93-3、-二甲基二苯甲烷-4，4、-二异氰酸酯0.110.110.10 芳香族异氰酸酯与醇反应的相对速率常数 CH3CH3位阻效应：即2，4-TDI和2，6-TDI的反应活性。2，4-TDI的反应活性比2，6-TDI高数倍，这是因为2，4-TDI中4位NCO离2位NCO及 较远，几乎无位阻，而2，6-TDI的NCO受邻位 的位阻效应交大，反应活性受到影响。二异氰酸酯的两个NCO基团的活性一般也不太一样。如2，4-TDI中的第四位NCO反应活性要比2位大很多。表现在反应过程中，4位的NCO有限反应，当它被反应掉后，随反应程度的增加，反应体系的反应速率常熟下降（如上表）。对于2，6-TDI来说，虽然两个NCO处在对称位置，初始反应活性一致，但当其中一个NCO参与反应，生成胺基酯甲酸基团后，由于失去了诱导效应，位阻效应占主导，故剩下的一个NCO基团活性大大下降。TPU的合成原理： 热塑性聚氨酯弹性体一般是由聚酯或聚醚多元醇、二异氰酸酯或小分子二醇扩链剂反应而成。为了改善制品性能，还可以添加合成时加入少量助剂。由聚酯二醇或聚醚二醇 MDI和1，4-丁二醇合成颗粒，起主要反应的反应式如下： OOCONH-Ar-NHCOn HOOH + OCN-Ar-NCO 在一定温度以及在微量水分或微量金属杂质等存在下，合成过程可能存在生成脲及脲基甲酸酯、缩二脲等交联键的副反应：NCO + NH2 NHCONH(脲基)NCO + RNHCOO NHCON(R)COO（脲基甲酸酯基）NCO + RNHCONH NHCON(R)CONH （缩二脲基）2.主要设备介绍2.1 加热包和搅拌器当合成实验时原料反应其实温度需达到一定值时才能使反应更完全更均匀，需要用加热包对反应物料进行加热处理，打开加热包开关将温度调制所需温度，将反应容器置于加热包内，同时需用搅拌器不停搅拌，促使原料混合均匀。当反应无聊温度达到所需温度时方能加入MDI进行反应。2.2 MI熔融指数仪MI熔融指数仪主要是对TPU胶粒的黏度物性进行检测的仪器。打开电源开关将仪器温度调至所需温度，打开连接仪器的电脑相应的储存档案，称取TPU粒料6g左右，将称好的粒料加入到MI熔融指数仪中。压实粒料，预热产品所需的时间加相应的砝码开始检测。将显示在电脑上的结果记录下来，清洗MI熔融指数仪，完成黏度检测。2.3 小试片注塑机 将剩余的部分TPU粒料放入100烘箱内30分钟，将TPU中的水分烘干。打开注塑机电源开关，将注塑机温度调整到所需温度，当温度达到指定值时，将烘干的TPU胶粒倒入注塑机内做成可供检测的小型试片。2.4 ZWICK拉力机做好的小试片裁剪成