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自结皮模塑泡沫(改性MDI)的基本原理

2020-07-24 20:54:46
自结皮模塑泡沫的基本原理

基本原理

定义:聚氨酯通过模塑制成的具有密实表皮层及泡沫内芯的制品称为整皮或自结皮模塑泡沫塑料。

整皮泡沫在制造时自身产生致密的表皮。整皮泡沫有软泡和硬泡之分,后者用作结构材料如仿木等。大部分自结皮泡沫属半硬质泡沫塑料,是依靠发泡原料在发泡成型时,一次性形成表皮与泡沫芯材。自结皮泡沫中存在明显的密度梯度,其外皮厚度约在0.3-2.3m,密度为1000-1200kg/m3.而芯部密度一般为数十至数百kg/m3,这样的制品具有类似聚氨酯弹性体的弹性和耐磨性,但重量轻,密度只有弹性体的几分之一。其机械强度高于同等密度的普通泡沫塑料。

典型的整皮模塑泡沫,其剖面密度从表皮到内芯是逐渐降低,而不是突然变化的,同时具有较低的重量。在理想状态下,泡沫结构的密度分布呈反抛物线型,表皮层有近似聚合物母体材料的密度,制品密度向剖面中心逐渐降低,中心处密度最小。

制品形成整皮(自结皮)的基本要素是:模温、模压、发泡剂。

自结皮泡沫的生产原理是:泡沫料在泡沫成型过程中,由于反应热使发泡料中所含的惰性低沸点物理发泡剂气化而产生泡孔,但在过量填充条件下,模具内部较高的内压以及模具较低的温度而使靠近模具的物料中的发泡剂冷凝,因此,固化后在整皮表面产生高密度的致密的表皮。通过调整模温、发泡剂的量及填充量的平衡可制得具有不同厚度表皮的制品。模温降低,则表皮厚度增加。

研究表明,表皮的形成主要受模温和模压相互作用的影响。压力和温度能导致反应的聚氨酯混合物内,液态和气态发泡剂之间的动态平衡,靠近模具的冷表面,有利于发泡剂保持液态(不汽化),靠近内芯的物料温度多高于100℃,发泡剂汽化形成泡沫内芯。

通常情况下,模具温度至少应低于最 高反应温度60℃・实际上,当采用CFC-11作为发泡剂时,模温需保持在50~70℃之间。用完全冷却的模具制得的产品,因为由表皮层的高密度突然变化到低密度的内芯,缺少过渡区,因而机械强度低,表皮往往与泡沫内芯剥离。

自结皮产品反应混合物的注料量,要大大多于自由发泡的注料量,根据产品与物料体系的不同,过充填系数一般在50%~100%,以保持较高的模压,有利于表皮层发泡剂的液化。

二氧化碳在模塑条件的温度和压力下,一般不会液化,因此,不适合用作自结皮泡沫的发泡剂,常用的低沸点物理发泡剂,均可用于自结皮模塑泡沫的生产。在反应混合物中加入少量水,可减少表皮厚度,如采用高导热性的模具材料,有利于表皮的形成。


自结皮模塑泡沫(改性MDI)的基本原理




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