聚氨酯弹性体生产工艺配方技术

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1、聚氨酯弹性体工艺流程一、聚氨酯弹性体的概述二、聚氨酯弹性体的主要原料三、聚氨酯弹性体主要生产设备四、模具的加工五、聚氨酯弹性体生产工艺流程六、生产过程中注意事项一、聚氨酯弹性体的概述所谓弹性体是指玻璃化温度低于室温，扯断伸长率＞50%，外力撤出后复原性比较好的高分子材料，而玻璃化温度高于室温的高分子材料称为塑料。在弹性体中，其扯断伸长率较大（＞200%）、100%定伸应力较小（如＜30Mpa）、弹性较好的可称为橡胶。所以弹性体是比橡胶更为广泛的一类高分子材料。聚氨酯弹性体，又称聚氨酯橡胶是弹性体中比较特殊的一大类，其原材料品种繁多，配方各种各样，可调范围很大。聚氨

2、酯弹性体硬度范围很宽，低至绍尔A10以下的低模量橡胶，高至绍尔D85的高抗冲击橡胶弹性材料。所以聚氨酯弹性体的性能范围很宽，是介于从橡胶到塑料的一类高分子材料。二、聚氨酯弹性体主要原材料聚氨酯弹性体用的原料主要是三大类，即低聚物多元醇、多异氰酸酯和扩链剂（交联剂）。除此之外，有时为了提高反应速度，改善加工性能及制品性能，还需加入某些配合剂。下面只对生产的聚氨酯鞍座所用原材料进行具体描述。反应过程：多元醇与二异氰酸酯反应，制成低分子量的预聚体；经扩链反应，生成高分子量聚合物；然后添加适当的交联剂，生成聚氨酯弹性体。其工艺流程如下：多元醇二异氰酸酯扩链剂预聚体浇注硫化

3、2.1低聚物多元醇聚氨酯用的低聚物多元醇平均官能度较低，通常为2或2~3.相对分子质量为400~6000，但常用的为1000~2000.主要品类有聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚ε-己内酯二醇、聚丁二烯多元醇、聚碳酸酯多元醇和聚合物多元醇等。它们在合成聚氨酯树脂中起着非常重要的作用。一般可通过改变多元醇化合物的种类、分子量、官能度与分子结构等调节聚氨酯的物理化学性能。2.1.1聚酯多元醇聚酯多元醇简称聚酯，是聚氨酯弹性体最重要的原料之一。它是由二元羧酸和多元醇缩聚而成，最常用的二元羧酸是己二酸，最常用的多元醇有乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇。此外，一些特殊聚酯还用戊二

4、醇、乙二醇、三羟甲基丙烷、甘油等多元醇。由于可用的多元醇品种多，所以聚酯的分子结构多种多样，品种牌号也较多。为了得到端羟基聚酯，必须用过量的多元醇与二元羧酸反应。一般采用间歇法生产聚酯。其反应过程分为酯化反应和酯交换反应两个阶段。生产装置大同小异，一般工艺流程，主要设备包括缩合釜、分馏冷凝器、冷凝器、计量罐、真空系统、加热冷却系统和控制系统。整个系统的气密性要求十分严格。缩合釜搅拌轴可采用端面机械密封。加料顺序先加多元醇和配合剂，后加已二酸，然后充氮。酯化反应从加热升温开始到220~250℃后约1h基本完成。此阶段主要是常压脱水过程，生成低分子聚酯和缩合水。当升温

5、到135℃左右时酯化反应最激烈，生成大量缩合水。由于缩合水的蒸发会发生大量气泡上升，用1，4-丁二醇和1，6-乙二醇为原料时气泡尤为激烈。此时应及时调节加热功率，控制冷凝器出水速度，防止大量水蒸气将大量分子多元醇带出分馏冷凝器。激烈反应过后，维持适宜的出水速度，逐渐将反应温度升到220~250℃.当酸值降至30mgKOH/g左右或出水量约等于理论水量时，由于混合物中的羟酸很少，酯化难以继续进行，出水基本停止，酯化反应阶段基本结束。本次聚氨酯鞍座中所选用的低聚物多元醇为聚酯多元醇，牌号为ODX-218,分子量2000。2.2多异氰酸酯多异氰酸酯品种也不少，但产量最大

6、的只有两种，即二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）及其聚合物多苯基多亚甲基多异氰酸酯（PAPI）和甲苯二异氰酸酯（TDI）。多异氰酸酯我们采用德国拜耳的TDI-100。TDI是以甲苯为基本原料，用硝酸和硫酸的混合物进行硝化生成二硝基甲苯，然后溶于甲醇中，在雷尼催化剂和15~20Mpa的氢气压下进行加氢还原成甲苯二胺（TDA），在经光气化制得的。甲苯硝化的第一阶段生成邻位、对位、间位三种硝基甲苯异构体混合物，且其含量分别为55%~60%、35%~40%和2%~5%。异构体的含量几乎不受反应条件的影响。将上述单硝基甲苯混合物进行不硝化生成2,4-二硝基甲苯和2,6二硝基甲苯

7、，其比例为80/20，再经还原和光化制得80/20TDI(T-80)。如单硝基甲苯混合物现经结晶分离出纯的邻位和对位单硝基苯，再分别进行第二次硝化和还原，光化，可制得65/35TDI(T-65)和纯2,4-TDI（T-100）。生产过程见下图：化学反应方程式：异氰酸酯的反应是有有机酸酯与氰酸钾而得：R2SO4+KCNO→2RNCO+K2SO4甲苯硝基甲苯异构体混合物结晶结晶邻硝基甲苯65%2,4-二硝基甲苯35%2,6-二硝基甲苯65%2,4-二氨基甲苯35%2,6-二氨基甲苯粗T-65T-6580%2,4-二硝基甲苯20%2,6二硝基甲苯80%2,4-二硝基甲苯

8、20%2,