催化劑在冰箱用聚氨酯硬泡中的應(yīng)用探索

前言

在冰箱用聚氨酯硬泡的生產(chǎn)過程中，一般采用一步法。對(duì)于冰箱等冷凍設(shè)備，泡沫在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大腔體中的分布及均勻性、泡沫孔隙的細(xì)密均勻程度、泡沫的閉合率等因素對(duì)冰箱的整體性能有很大的影響，這些因素關(guān)系到泡沫與腔壁的粘結(jié)牢固度、泡沫尺寸的穩(wěn)定性等。隨著硬質(zhì)聚氨酯泡沫原料新品種的不斷出現(xiàn)，以及為應(yīng)對(duì)冰箱生產(chǎn)廠提高生產(chǎn)效率、降低成本和加快生產(chǎn)速度的迫切需要，我們查閱了相關(guān)資料，對(duì)多種胺類催化劑進(jìn)行了篩選和改進(jìn)，進(jìn)行了一系列的對(duì)照應(yīng)用試驗(yàn)，并研究了以HCFC-14B1為發(fā)泡劑的泡沫在冰箱用聚氨酯硬泡中的應(yīng)用。現(xiàn)就這些內(nèi)容討論如下。

主要原料及規(guī)格a聚醚，OH值430mgkoh-g a'，水分增值0.1%：b??聚醚，OH值400mgkoh-g a'，水分`0.1%；c聚醚，OH值360mgkoh-g a'，水分`0.1%：d聚醚OH值480mgkoh-g a'，水分0.1%；a、b、c、d四種聚醚均為上海高橋石油化工廠三廠生產(chǎn)；勻染劑，酸值`0.1%；水分增值0.1%；水，蒸餾水；HCFC A 141B，純度)99.5%，進(jìn)口：P201NCO31.5%，進(jìn)口；催化體系a、be、d、e，自行配套。

方法：我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中考察了配方中幾種催化劑體系對(duì)發(fā)泡過程的影響，實(shí)驗(yàn)在環(huán)境溫度20±1℃下進(jìn)行，攪拌速度為3000rpm-min，除PAIP外，按配方將各組分稱量于塑料杯中，攪拌混合均勻，然后將溫度調(diào)節(jié)至20℃。然后將IP加入到預(yù)先稱量好的物料中，溫度為20℃。

然后將內(nèi)襯有透明塑料薄膜且標(biāo)有高度刻度的圓柱形透明模具放置在塑料杯上，每隔一定時(shí)間間隔計(jì)時(shí)記錄發(fā)泡過程的乳化時(shí)間、纖維時(shí)間、不粘時(shí)間和后固化時(shí)間以及發(fā)泡高度。為了判斷各催化體系泡沫材料脫模特性的差異，將不同材料按上述方法混合，倒入測(cè)試方形模具（長(zhǎng)×寬×高為2c5m，模具溫度為45℃，內(nèi)襯有透明塑料薄膜）中，在混合開始后分別于150秒、180秒、210秒、240秒、270秒、300秒、330秒、360秒進(jìn)行多次試驗(yàn)，測(cè)量各催化體系形成的泡沫在不同的脫模時(shí)間段內(nèi)厚度的增加速率。以同樣的方式將材料混合并倒入L型模具中，針對(duì)不同的催化體系測(cè)量并比較L型模具不同部位泡沫的物理性能。

當(dāng)纖維時(shí)間相同時(shí)，不同催化體系的乳化時(shí)間并不相等，若以乳化時(shí)間到纖維時(shí)間的時(shí)間間隔長(zhǎng)短來衡量泡沫流動(dòng)性的優(yōu)劣，時(shí)間間隔長(zhǎng)說明纖維時(shí)間之前有充足的時(shí)間，物料可以充滿較大而形狀復(fù)雜的模腔，泡沫分布均勻，密度梯度較小，如以時(shí)間間隔來評(píng)價(jià)泡沫流動(dòng)性的優(yōu)劣，由好到壞依次為：當(dāng)纖維時(shí)間相同時(shí)，各催化體系的不粘時(shí)間和后固化時(shí)間均不同，通常以纖維時(shí)間到不粘時(shí)間和不粘時(shí)間到后固化時(shí)間的時(shí)間間隔長(zhǎng)短來衡量固化速度，時(shí)間間隔短說明固化反應(yīng)快，脫模時(shí)間可相應(yīng)縮短。若以時(shí)間間隔來評(píng)價(jià)固化反應(yīng)的相對(duì)快慢，則由快到慢的順序?yàn)椋寒?dāng)coh、d、e。 3.2 以發(fā)泡速度曲線及上升高度和流動(dòng)指數(shù)來分析泡沫的流動(dòng)性從表3和圖中可以看出，d催化體系泡沫上升速度，特別是初始上升速度、固化高度和最終高度均較好且較高，流動(dòng)指數(shù)、泡沫平均密度

在冰箱用聚氨酯硬泡發(fā)泡過程中，泡沫流動(dòng)性和泡沫固化速度是發(fā)泡工藝性能的主要標(biāo)志。由表5可以看出：物料流動(dòng)性好，泡沫各處分布均勻，泡沫密度梯度小，泡孔結(jié)構(gòu)接近均勻細(xì)小球形，閉孔率高，導(dǎo)熱系數(shù)低，泡沫成型后變化率小，泡沫固化速度快，可以縮短冰箱生產(chǎn)脫模時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。選擇合適的胺類催化體系是提高以HCFC 1L4B為發(fā)泡劑的冰箱硬泡泡沫流動(dòng)性和固化速度的關(guān)鍵，不同的催化體系所起的作用不同。

(l)早發(fā)催化體系，在引發(fā)泡沫成核時(shí)起到促進(jìn)導(dǎo)熱作用，提高尺寸穩(wěn)定性。

（2）延遲催化體系，延緩了纖維的化時(shí)間，使泡沫充滿型腔，流動(dòng)性好，在模具各部位密度梯度小，分布均勻，有利于泡沫體與型腔壁的粘結(jié)。

（3）促進(jìn)體系后固化的催化作用，它可以使泡沫從纖維化時(shí)間到后固化的時(shí)間間隔縮短，能夠盡快脫模，從而有利于提高泡沫體系的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。

（4）選擇合適的催化體系，可獲得具有早期發(fā)泡特性、優(yōu)越的泡沫流動(dòng)性和較強(qiáng)的后固化速度的組合材料體系。