聚氨酯自結(jié)皮技術(shù)

2025/05/20

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自結(jié)皮產(chǎn)品介紹

自結(jié)皮泡沫塑料, 又稱(chēng)整皮模塑泡沫塑料 , 英文為“Selfskinning foam”或“Integral skin foam”(簡(jiǎn)稱(chēng) ISF) , 它不用其它塑料做表面材料 , 依靠發(fā)泡組分在發(fā)泡成形時(shí) , 一次性形成表材與泡沫芯材 ,也就是利用特殊工藝將聚氨酯組分一次形成帶堅(jiān)實(shí)表皮的泡沫塑料制品。由于自結(jié)皮泡沫帶有高強(qiáng)度的外表層 ,所以其制品的總的物理機(jī)械性能大大超過(guò)相同密度的普通聚氨酯泡沫性能。反之 , 在要求相同物性前提下 , 只需較低密度的自結(jié)皮制品。這樣 , 在保質(zhì)前提下 , 達(dá)到節(jié)省用量 , 降低制品成本的目的。所以自結(jié)皮泡沫塑料制品廣泛用于汽車(chē)方向盤(pán)、扶手、頭枕、自行車(chē)鞍座、摩托車(chē)鞍座、安樂(lè)椅扶手與頭靠、門(mén)把、阻流板以及保險(xiǎn)杠等。

聚合物多元醇（POP）合成的自結(jié)皮泡沫（ISF）, 由于合成聚合物多元醇POP的母體聚醚 PPG 分子質(zhì)量在 3000～6000之間 , 接枝量小于40%。對(duì)于自結(jié)皮泡沫除提高硬度外對(duì)其它性能沒(méi)有明顯改善 , 且使組合料貯存穩(wěn)定性下降 , 所以 POP 極少用于自結(jié)皮泡沫ISF 制品。高接枝量的 POP 可以提高 ISF 制品的開(kāi)孔率和表皮的力學(xué)性能 , 并且與低羥值高分子質(zhì)量高活性聚醚有很好的混溶性 , 這些特點(diǎn)對(duì)于提高 ISF 制品的成品率 , 降低ISF 制品密度 , 減少生產(chǎn)成本 , 提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有很大意義。所以近年來(lái)高接枝量 POP在國(guó)外被廣泛用于 ISF 制品中。

實(shí)驗(yàn)所需要采取的方法

采用手工發(fā)泡, 在 10 cm ×125px×5 cm 小鋼模中獲得基本發(fā)泡數(shù)據(jù)。制品模具采用樣品鋁質(zhì)材料模具。

實(shí)驗(yàn)所需要采用的原料

聚醚 TEP330N ，POP34/28 , 交聯(lián)劑 , EG;異氰酸酯5005 ,; 催化劑 ,A33，DMEA，;141B發(fā)泡劑;硅油，攪拌器一臺(tái); 10 cm ×5 cm ×5 cm 小型鋼模具一件。

反應(yīng)機(jī)理

自結(jié)皮泡沫歸屬于溶劑發(fā)泡體系, 其化學(xué)反應(yīng)體系較為簡(jiǎn)單 , 一般發(fā)生下列 2 種反應(yīng) :

自結(jié)皮聚氨酯泡沫的外皮與芯層在一次成型過(guò)程中同時(shí)制得 , 也就是表皮與芯層都由相同的材料制成。結(jié)實(shí)的外皮是由于物理作用的結(jié)果產(chǎn)生的。由多元醇組分與異氰酸酯組分組成的反應(yīng)混合物 , 因?yàn)榉磻?yīng)放熱使加入的 141B發(fā)泡劑形成泡孔。泡孔中充滿(mǎn) 141B 蒸汽 , 若碰上低溫的模具壁 , 因熱量被排出 , 而使 141B蒸汽溶于聚氨酯中 , 泡孔發(fā)生破裂 , 高溫的芯層物料便被壓成結(jié)實(shí)的外皮 , 直到輸入與輸出的熱量平衡為止。

助劑影響大小

擴(kuò)鏈劑和交聯(lián)劑

擴(kuò)鏈劑和交聯(lián)劑與異氰酸酯反應(yīng), 構(gòu)成剛性鏈段 , 對(duì) ISF 制品的成型性、生產(chǎn)性、機(jī)械性能均起著非常重要的作用。增加剛性的鏈段含量可提高剛性、耐熱性及尺寸穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)表明 , POP體系的擴(kuò)鏈劑采用二元醇 , 如乙二醇 , 二甘醇 , 1 , 4 -丁二醇等; 交聯(lián)劑采用三元醇或三元醇與環(huán)氧乙烷的共聚物。這與單一聚醚體系的擴(kuò)鏈劑和交聯(lián)劑一樣 , 但是用量略有降低。

助劑影響

催化劑

在聚氨酯自結(jié)皮泡沫的發(fā)泡過(guò)程中, 催化劑是最為重要的一種助劑。催化劑必須保證發(fā)泡過(guò)程中的發(fā)泡反應(yīng)和凝膠反應(yīng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡 , 否則就會(huì)出現(xiàn)塌泡或收縮現(xiàn)象。采用對(duì)發(fā)泡反應(yīng)有強(qiáng)烈催化作用的強(qiáng)堿性叔胺類(lèi)化合物(如三乙烯二胺)和對(duì)凝膠反應(yīng)有強(qiáng)烈催化作用的進(jìn)行復(fù)配 , 即可制得適合于自結(jié)皮體系的催化劑。

POP的影響

高接枝量 POP 的粘度較普通聚醚大 ,隨POP 用量的增加 ,組合聚醚粘度增加 ,充模性逐漸變差。但是有利于泡沫開(kāi)孔的苯乙烯 - 丙烯腈接枝物含量增加 ,泡沫的開(kāi)孔性變好。

POP 的加入使組合聚醚與異氰酸酯的前期反應(yīng)速度基本不受影響 ,但是卻加快了后期反應(yīng)速度。這樣使得組合聚醚的充模性不受影響 ,后期熟化時(shí)間縮短 ,脫膜速度加快 ,提高了生產(chǎn)效率。