微孔聚氨酯弹性体(PUE)亦称低发泡PU弹性体, 是性能介于PU密实弹性体和PU泡沫塑
料之间的一种材料,密度0. 25---0. 9g/cm3,泡孔大小分布均匀且较窄孔(径0. 1~lo扯m)。其中弹性体的体积分数大于气孔的体积分数。 在主要的物理性能方面, PUE超过所有其他相同密度的微孔弹性体。兼顾了泡沫材料质轻、耐冲击性佳、吸能、缓冲性能好和弹性体的强度高,耐磨性好的优点, 且具有优良的耐挠曲性和良好的透气性。
NDI型微孔PU弹性体应用于车辆的弹簧系统中, 对提高车辆性能有特别明显的效果。 车辆吸收振动的能力对驾驶和乘坐的舒适性至关重要, NDI型PUE是具有渐进性形变和载荷性能的材料。它和材料的密度及制件的形状有关。试验表明,其密度为0. 65g/cm3时,该转折点为制件初始高度的62%,而0. 35g/cm3时为80%,若制作形状保持不变,压缩应力作为弹性形变函数,则与密度成正比。
为了逐步在技术上赶上国际先进水平, 我们和有关单位合作开发成功了NDI型PUE工艺和设备,为此谈一些体会仅供参考。
1有关工艺方面的情况
1.1 NDI型聚氨酯微孔弹性体的主要物性
成型密度0. 6g/cm3, 自由发泡密度0. 4g/cm3,硬度ShoreA70~80,撕裂强度45---54kN/
m,拉伸强度---40MPa, 回弹率59oA~66%,伸长率---800%,压缩变形(70℃×24h)15%~23%。
1. 2生产工艺
NDI弹性体是最早商业化的浇注型聚氨酯弹性体。由于1, 5一萘二异氰酸酯(NDI)熔点很高
(127℃), 1, 5位置上的NCO反应活性较高,萘环的刚性大,分子结构紧密。所以NDI的加工过程比TDI和MDI困难得多,需要较高的温度才能生产相应的预聚体,其贮存时间很短、必须在30min到几个小时内做成制品, 故NDI预聚体不能由预聚体生产厂来供应, 须由制品厂来直接生产。
先将聚酯多元醇置于脱气罐中,在140℃和真空度<5Torr条件下脱气1~2小时,使其水含量
降至0. 05%以下水(份除了可能改变化学反应物的配比外,也可能导致过早的扩链作用和气体逸出,故聚酯多元醇必须非常干燥,才能合格的成预聚体)。
将定量的聚酯多元醇加到附有加热夹套, 搅拌和真空装置的不锈钢反应釜中, 然后将固体NDI在3~5min加入聚酯多元醇中时, 温度由140℃经2---4min降到~105℃左右, 由于是放热反应,温度又逐步上升,同时抽真空搅拌反应约8~10min后,温度平稳在130℃左右,反应完成,总反应时间约 10"--15分钟, 将NDI预聚体输到NDI型发泡机的A料罐和水基交联剂分别准确计量、 混
合均匀后即可浇注到模具中。改变NDI预聚体和水基交联剂的配比即可得到硬度不同的制品。制品密度是通过模腔内总浇注量的多少来控制的。精确计量的反应混合物注入模腔中,封闭模型(达到漏气不漏料),使其发泡充满型腔。模具摆放在带有烘道的链式传动的生产线进行硫化,以适宜的速度移动,为NDI微孔弹性体提供一个所需要的脱模硫化周期。后熟化:制品从模型中取出后要在
110℃烘箱中放置24小时。
1.3参考配方及原料
1.3.1预聚体
①参考配方(重量比):聚酯二元醇100,异氰酸酯18。
②原料:聚己二酸乙二醇酯(PEA) 白色蜡片状,羟值(55±3)mg KOH/g,分子质量(舰)2000,酸值<0.5 mg KOH/g,水分<0.3%,熔点50~55℃,粘度500~600 mPa·s(75℃)。聚己二酸乙二醇丁二醇酯透明液体,羟值(55土3)mg KOH/g,分子质量(MD 2000,
酸值
状,熔点126.5~127℃,需密封存放于干燥地方,判断长期存放后的NDI是否可用的方法是将数克NDI溶解于lo倍数量的热氯苯中来检验。
1.3.2 NDI微孔弹性体①参考配方(重量比):NDI预聚体100,水基交联剂3~5。
②原料:水基交联剂 由水(HzO),乳化剂(篦麻油磺酸盐)和泡沫稳定剂(硅油)组成。
2有关设备方面的情况
由于NDI生产工艺的特殊要求,故主要设备分别由下列三部分组成。
2.1 T§N系列聚酯多元醇脱水系统
2.1.1设备的组成和工艺
由真空脱气罐、真空缓冲罐、真空泵、热油箱、冷却器及控制柜等组成。工艺:将聚酯多元醇加到真空脱气罐中(an人量以不超过罐容积75%为宜),加热至140。C左右通过真空缓冲罐开启真空泵对其在搅拌条件下进行真空脱气1.--2小时,使其水含量在o.05%以下。亦可将脱气罐夹套中热的导热油放到热油箱中,再将冷油箱中冷导热油泵到脱气罐的夹套中,使罐中聚酯多元醇冷却到要求温度备用。