冷模塑泡沫塑料

shirley · 发表于 2011-7-21 11:31:30

冷模塑泡沫塑料
热模塑泡沫塑料的制备，生产时间较长，生产装备占地面积较大，能量消耗严重。随着60年代中期，高活性伯羟基聚醚多元醇的成功开发和在模塑泡沫体加工中的应用，开创并发展了冷熟化模塑发泡的新工艺技术。这种新的加工技术仅需要将反应混合液注入模具，无需或仅需少量的加热，即可在很短的时间内完成泡沫体起发、凝胶过程，能在短时间内脱模，生产出合格的制品。这种高效、极低能量消耗、优良性能和低成本运营的新工艺技术一经问世就立即受到工业界的青睐，并显示出取代热模塑技术的强劲趋势。冷模塑泡沫的生产流程与热模塑泡沫体生产大体相同，只是在冷模塑泡沫体的生产中，注人物料的模具无需进人加热烘道等进行加热熟化，在室温下停放数分钟后，即可脱模，生产出泡沫产品。著名的高回弹泡沫(high resiliency fm，简称HR泡沫体)即属于冷熟化模塑发泡工艺之列。
冷熟化模塑发泡工艺的最大特点在于高反应活性的原料体系使用上，利用原材料的高反应活性，快速进行放热反应，使物，应活性，快速进行放热反应，使物料体系粘度迅速增加，泡沫稳定，迅速凝胶、熟化，在较短时间内完成泡沫体生成的基本过程，而勿需外界能量。
高反应活性原料主要是指采用氧化乙烯进行改性封端的聚氧化丙烯醚多元醇。冷熟化模塑泡沫工艺所用的这类高活性聚醚通常伯羟基含量大于65%，三官能度的聚醚多元醇，羟值范围为26 ~35，分子量范围在4800~ 6500之间。常用的国外产品很多，如Voranol 4701(Dow Chem.)、Arcol 3553、E5005 (Arco Chem. )、Desmophen 3900 (Bayer AG) 等，我国许多企业也开发出同类产品，如TEP 330N、3033 (天津石化公司第三石油化工厂)、GH350E (上海高桥石油化工公司化工三厂)、ZS-1808 (南京金陵石化公司化工三厂)等等。
几种不同伯羟基含量聚醚与TDI反应时，将显示出不同的反应活性，伯羟基含量越高，反应速度越快，其粘度增长曲线的斜率越大。为提高模塑泡沫体的承载能力，在基础多元醇中，添加部分有机填料，即由苯乙烯-丙烯腈改性的聚合物多元醇(POP) 和聚脲多元醇(PHD)是十分有效的。
在国外，由于原料基础和工业技术先进，聚合物多元醇和聚脲多元醇品种的开发和生产较快。我国虽受原料和价格等因素的影响，但也有一些聚合物多元醇品种被开发，推向市场，如TEOP 31-28、36-38 (天津石化公司第三化工厂), GH 350 AS (上海高桥石化公司第三化工厂)等。
为改善模塑泡沫体的性能，提高反应速度，也可以在配方中适当添加端羟基或端氨基的低分子量化合物，作为体系的扩链剂使用。常用的有丙三醇、三乙醇胺、三羟甲基丙烷、卤代磷酸酯等。
冷熟化模塑工艺所用的异氰酸酯原料仍以80/20TDI和MDI为主。为改进加工性能和泡沫体物性， TDI可以使用氨基甲酸酯或三聚体进行改性，较普遍的作法是使用80/20TDI与65/35TDI或与MDI掺混配合使用。两种TDI掺混改性成为冷模塑泡沫体生产的料之一，发泡工艺稳定，以TDI和MDI掺合使用时，泡沫体的硬度较大。调节两种异氰酸酯的比例，可以改变反应体系的反应活性及性能， TDI比例增加，所生成的泡沫体抗张强度好。相反，当MDI比例较高时，则泡沫体的抗张强度有所下降。对于MDI原料本身来讲，其异构体比例含量不同，也将会对该模塑工艺产生一定影响。如2, 4＇-MDI含量增加时，体系的反应活性下降，当使用4, 4＇-MDI含量较高的MDI体系时，尽管发泡物料的流动性有所下降，但反应速度却加快了，能极大地缩短模制品的脱模时间。
针对冷熟化模塑发泡工艺原料体系反应活性高，粘度增长快，泡沫膨胀上升具有较高的内在稳定性等特点，该工艺配方中，对泡沫稳定剂的要求并不像热模塑工艺那样严格，一般使用分子量较低、非水溶性的聚硅氧烷类泡沫稳定剂即可。常用的品种有L-5307、L-5309、Y-10366 (UCC)、B-8026、B-8681 (Th. Goldschmidt AG)、SRX-274C (东丽有机硅公司) 等。国内江苏省化工研究所研制的JSY 6504性能也较好。
像一切聚氨酯泡沫体合成一样，对催化剂的选择和使用一直是要十分小心谨慎的。冷熟化模塑工艺生产的发泡体的交联网络的能力高于一NCO与水反应的发泡速度，因此，催化剂多使用叔胺类化合物取代热模塑发泡配方中的有机锡类化合物作为凝胶反应催化剂。常用的催化剂有双-t (二甲基氨基)乙基]醚，如NIAX-A-1 (UCC)、Dabco BL-11 (Air Products)、JSPC-I(江苏省化工研究所)以及三乙烯二胺，最著名的商品牌号是Air Products公司的Dab-co33LV。以往经常使用的某些催化剂，如三乙胺、N-甲基吗啉、二月桂酸二丁基锡等，因其易挥发出难嗅的气味或在配方中稳定性较差，在该工艺配方中的使用出现逐渐减少的趋势。
有时为了进一步提高混合物料在复杂模具中的流动性，在配方中还可适当添加一氟三氯甲烷等。
冷熟化模塑泡沫体的生产与热熟化模塑工艺相类似，热熟化模塑工艺模具需加热至150~250℃的高温，而冷熟化模塑工艺仅需将模具加热至50℃以下，通常35 ~40℃左右即可，普通工业生产采用椭圆形循环生产线。
在预热的模具中喷涂脱模剂。常用的脱模剂是溶剂型水系硅酮脱模剂以及水系低熔点蜡类分散液。在日益重视环境保护的今天，人们已普遍使用水基性脱模剂取代溶剂型脱模剂。同时，使用这类脱模剂，在以后制品进一步涂装时便于脱模剂的清洗而使制品涂覆获得良好、均匀的附着能力。但使用水基等脱模剂时，其模具温度应在40~60℃范围内，以便使它们迅速挥发、干燥，否则将在制品表面产生某些缺陷。
以Bayer公司著名的冷模塑泡沫体生产为例，生产泡沫体的熟化时间仅为4~ 8min，为获得具有优异性能的泡沫体以及良好的表皮和较高的模具利用率，一般采用冷模具直接加热的方式，使充入模具中的泡沫始终保持在40-60℃范围内，模具在生产线上无需冷却。