软泡聚氨酯配方和原材料价格成本分析及节约方法

软质聚氨酯块泡配方主要用原料有聚醚多元醇（ PPG 、三元羟值 56 ）、异氰酸酯（ TDI 80/20 ）、水（ H 2 O ）、氟里昂（ F 11 ）、硅油（ L 580 ）、辛酸亚锡（ T-9 ）、和胺（ A 33 ） 由于市场格不一样   ，所以只能参照其方法
软质聚氨酯块泡配方主要用原料有聚醚多元醇（ PPG 、三元羟值 56 ）、异氰酸酯（ TDI 80/20 ）、水（ H 2 O ）、氟里昂（ F 11 ）、硅油（ L 580 ）、辛酸亚锡（ T-9 ）、和胺（ A 33 ）。市场原材料单价为： PPG=8 元 /kg ， TDI=12 元 /kg ， F 11 =7 元 /kg ， T-9=30 元 /kg ， A 33 =30 元 /kg 。计算块泡原材料成本列表如下：

块泡密度（kg/M3） 12 16 20 24 30 36

PPG(kg/t pu) 617 645 662 676 714 746

H2O(kg/t pu) 32 30 28 28 24 20

F11(kg/t pu) 185 97 40 － － －

L580(kg/t pu) 14 12 11 10 9.3 9

T-9(kg/t pu) 2.1 2 1.6 1.5 1.4 1.5

A33(kg/t pu) 2 2 2 2 2.4 2.6

TDI 80/20(kg/t pu) 414 387 364 351 307 269

原料成本(元/t pu） 11812 11023 10437 10075 9836 9634

原料成本(元/M3 pu) 142 176 209 242 295 347

配方（重量份） 无填料 无机填料 有机填料	PPG（OHV=56） 100 100 60（高活性）	POP 36/28 － － 40	H2O 3.3 3.18 3.9	L580 0.8 0.9 1.5	T-9 0.25 0.25 －	A33 0.12 0.12 0.34	1,4丁二醇 － 0.25 －	硅酸盐粉 － 15 －	TDI 80/20 44.7 42 49.5MDI 20%
密度Kg/M3 30 30 31	拉伸强度KPa 109 98 108	伸长率% 219 214 268	压缩永久变形% － 1.3 2.6	回弹性% 45 50 65	PU重 141 154 146	原材料成本 元/t pu 9755 8799 10186	原材料成本 元/M3 Pu 293 264 316

上表数据说明加15份硅酸盐粉无机填料，不增加异氰酸酯指数，加入交联剂使同密度泡沫原材料成本下降10%。加入POP 36/28（总固含量24%），使混合醚总固含量9.6%，同密度泡沫原材料成本上升7.8%，泡沫的回弹性由45%升至65%，伸长率由219%增加至268%，压陷负荷（65%N）由120增加到136，使用性能大大的改善。
　　因此有一定限量的填料加入配方，调整配方的合理性可以达到改进性能降低成本的目的。接枝聚醚多元醇（POP）同聚醚混用，混醚中总固含量5－10%时，软泡聚氨酯原料成本变化不大，可产品的回弹性、承载性高，有较高的使用价值和经济效益。
　　鉴于前述三条降低软质块泡原料成本的途径，聚醚多元醇生产厂家将推出总固体含量5－12%，环氧乙烷7.8%，羟值56mg KOH/g，平均分子量3000的三官能度的低接枝量聚合物多元醇。软质块泡生产厂家将不断研制其他填料配比适用性强的聚氨酯产品，以优质低价占领市场。

配方（重量份） 1 2 3 4	PPG（OHV=56） 100 100 100 100	A33 0.2 0.2 0.25 0.38	T-9 0.18 0.2 0.2 0.33	L580 1 1.15 1.2 2.2	H20 2.9 3.0 3.2 3.7	Mc － － － ２	TDI指数 110 113 118 125	填料（重晶石粉） 0 15 30 100
密度Kg/M3 31 31.1 29.8 35.3	乳白时间 S 10 11 14 12	脱泡时间 130 133 138 138	拉伸强度KPa 123.4 111.2 87.3 64.7	伸长率% 220 214 145 118.2	回弹率% 47 45 46 37.7	撕裂强度N/cm 3.9 3.4 2.7 1.8	压缩永久变形% 6 4 6 8	50%压陷负荷N/cm2 0.38 0.44 0.5 0.69

上述四组试验数据，用市场原材料价计算出块泡成本列表如下：

块泡密度Kg/M3 31 31.1 29.8 35.3

PPG Kg/t pu 727 646 575 395

H2O Kg/t pu 21 19.4 18.4 14.6

Mc Kg/t pu － － － 7.9

L580 Kg/t pu 7.27 7.43 6.9 8.7

T-9 Kg/t pu 1.31 1.3 1.15 1.3

A33 Kg/t pu 1.45 1.3 1.44 1.5

TDI 80/20 Kg/t pu 404 426 468 556

重晶石粉 Kg/t pu 0 96.9 172.6 395

原料成本 元/t pu 11001 10667 10622 10450

原料成本 元/M3 pu 341 332 317 369

耗原料总量 Kg/t pu 1162 1198 1243 1380

通过表中成本比较，不难看出原料成本变化的趋势。各生产厂家不断谋求低成本适用性强的软质聚氨酯配方，一般通过三种途径：
  1 、选用抗氧化温度高的聚醚多元醇。因聚醚多元醇配用的抗氧剂种类和浓度不同，其抗氧化温度一般在 150度至 190度之间变化，泡沫密度取决于发泡指数，在相同发泡指数时，发泡剂水和物理发泡剂不同的比例可以调节发泡温度。物理发泡剂在反应中全部汽化排入大气，所以在发泡温升允许的前提下，少用物理发泡剂。若我们选用抗氧化温度高的聚醚多元醇，发泡密度小于 20kg/M 3 情况下可酌情减少氟里昂，增加水，使发泡指数不变。每少加氟里昂 10kg ，就多加水 1kg ，多耗异氰酸酯 9.67kg, 多产出双代脲 8.22kg （在聚氨酯中）。 10kg 氟里计价 70 元 , 9.67kg 异氰 酸酯计价 116 元，产出聚氨酯 8.22kg 消耗原材料计价 46 元，计算聚氨酯成本为 5600 元 /t pu ，减氟增水使成本下降。水与异氰酸酯反应生成双代脲，若异氰酸酯指数大于 100 情况下，双代脲进一步反应生成缩二脲，明显提高聚氨酯硬度。
2 、调整异氰酸酯指数提高同密度下聚氨酯硬度。聚醚多元醇与异氰酸酯反应生成氨基甲酸酯（聚氨酯）、水与异氰酸酯反应生成双代脲，这两项完全反应消耗异氰酸酯为理论用量。生产中实际异氰酸酯用量与理论用量之比叫异氰酸酯指数，该指数调整范围从 100 到 120 之间。一般规律，发泡密度低，指数大，在同一密度下，提高指数泡沫硬度增加，后熟化中温升高，增加了烧芯的危险性。为了提高同密度泡沫的硬度，生产厂家仍采用较高的异氰酸酯指数的配方，这种做法对聚氨酯成本的影响分析如下：在用水作发泡剂的聚氨酯发泡中，异氰酸酯指数为 100 时， 1 份水消耗异氰酸酯 9.67 份，生成 1.44 份二氧化碳和投入的 1 份水，共损失 2.44 份重量，只能生成 8.22 份聚氨酯产品，每公斤异氰酸酯可生成 0.85 公斤聚氨酯，其效益平衡点为 Pu 单价 /TDI 单价 =9.67/8.22=1.176 。当 Pu 单价大于 1.176 倍的 TDI 单价时，提高异氰酸酯指数，增加硬度是经济的。当指数大于 100 以上，多加的异氰酸酯在较高温度下，与双代脲生成缩二脲，与氨基甲酸酯生成脲基甲酸酯，一般反应速度慢，块泡在后熟化过程中吸收空气中的水，水与余量的异氰酸酯生成双代脲反应速度快，只有长时间的熟化，并且有游离态的异氰酸酯存在，维持较高的温度方能进行缩二脲和脲基甲酸酯二级反应。在二级反应中消耗的异氰酸酯全部进入产品， 此时，效益平衡点为 pu 单价 /TDI 单价 =1 。综上述分析，我们认为 PU 单价大于 1.176 倍的 TDI 单价是提高异氰酸酯指数，增加硬度的经济性分析的要点。


　　软质全水发泡聚氨酯配方中异氰酸酯指数为 95 － 103 之间，具有较高的硬度。
下面列出发泡密度为 16kg/M 3 ，不同配方聚氨酯的硬度测试数据：

密度kg/M3 H2O F11 PPG牌号 TDI指数 压陷硬度 25%N 65%N

16.3 3.8 18.1 5613 103 62.3 115.6

16.3 3.6 22 3010 105 32 86

16 3.8 20 3010 105 50 58

16 4.8 12 3010 108 80 125

16.8 5.4 3 5613 111 151 311

从表中数据说明在相同密度下的配方，随着水量的增加异氰酸酯指数的增加，聚氨酯制品的压陷硬度明显升高。就目前异氰酸酯市场价而论，近半年中，从18000元/t 降至11000元/t。而软质块泡市场价降幅小，所以生产厂家应提高聚醚多元醇的抗氧化温度，选用2,6二叔丁基四甲基苯酚、吩噻嗪、异丁基苯基二胺。4,4`二叔辛基二苯胺复合型抗氧剂，浓度1500－3000ppm。发泡配方中在不烧芯的前提下多用水，尽量少用或不用物理发泡剂，提高异氰酸酯指数获得低密度硬度好的聚氨酯块泡，降低原材料成本，提高经济效益。
　　3、在聚氨酯配方中加入填料，改善软泡压缩负荷性能，降低生产成本是国内软泡生产厂家已普遍采用的方法之一。据估计国内每年26万吨软泡产品中有20%的产品加有不同程度和不同种类的填料。据德国《聚氨酯手册》介绍，常用的无机填料有重晶石粉、碳酸盐、硅酸盐、玻璃纤维，水合氢氧化铝、硅胶、炭黑和矿渣粉，常用的有机填料有接枝聚醚多元醇、废聚氨酯碎料、天然纤维、玉米谷壳、木草果壳和煤粉。低价填料的采用不仅改善软泡的压陷硬度，降低产品成本，而且减少发泡体的收缩性。

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