高分子学习研究

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工业是民族的脊梁

一、聚氨酯生产原料

聚氨酯生产主要原料有：黑料、白料、发泡剂。

1、黑料:?黑料的学名为多异氰酸酯，因其是一种黑色粘◣稠液体，故俗称黑料。多异氰酸酯的主要品种有MDI、TDI、PAPI，其中MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）用于冰箱聚▼氨酯泡沫生产。

2、白料：工业生产冰箱聚氨酯泡沫时，通常先将组合■聚醚型多元醇、催化剂，泡沫∞稳定剂进行混合，这种混合物是一种白色粘稠液体，俗称白料。

(1) 组合聚醚型多ω元醇：冰箱〖聚氨酯泡沫所使用的多元醇为聚醚型多元醇。

(2) 催化剂：催化〗剂的主要作用是加速聚氨酯的形成，缩短固化时间，提高发泡质量。

(3) 泡沫稳定剂：泡沫稳定剂的主要作用是乳化系统中的各原料组份，保证体系反ω　应顺利进行；促】进气泡的成核作用；提◥高气泡壁稳定性，使制品泡孔均匀细密，具有良好的机械性能。稳定剂的用量虽然不大，但对泡沫◆体的泡孔结构、物理性能、制造工艺都有着重大影响。

(4) ?组合聚醚的性能指标(组合聚醚牌号：HY MA021801)

项目	单位	指标	备注
水分	%	2.10~2.20
羟值	mg ?KOH/g	445~475
酸值		PH11
粘度(25℃)	mPa*s	2500~3500
密 度(25℃)	g/cm3	1.07	黑料1.23
外观	草黄色透明液体，无机械杂质

3、发泡剂：在聚氨酯发泡中※，发泡剂主要作用是产生气体，在聚︾氨酯中形成均匀分布的细小气泡。发泡剂本身不√参加多异氰酸酯和组合聚醚之间的化学反应。利用氟利∩昂（如R11、R12）作发泡剂的发泡工艺称为有氟发泡。发泡剂不含氟利昂的发泡工艺称为无氟发泡。如环戊烷发泡」。

二、发泡工艺原理

通过高压发泡机的注射枪头把黑料 和白料与环戊烷的预混物进行混合，并注入箱体或门体的外壳和内胆之间的夹层内。在一定温度条件下，多异氰酸酯（中的异氰酸根（-NCO））与组合聚█醚（中的羟基（-OH））在■催化剂的作用下发生化学反应，生成聚氨酯，同时释◣放大量热量。此时预混在组合聚醚的发泡剂（环戊烷）不断汽化使聚氨酯膨胀填充壳体和内胆之间的空隙。

化学反应式〗nO=C=N—R—N=C=O +?n?HO—R’—OH ------->?—( OC—NH—R—NH—COO —?R’—O —)n ?????

三、环戊烷发泡工艺参数的控制

黑料和白料的配︻比： ??黑料∶白料∶环戊烷 = 145∶100∶11.5

发泡原液温度：黑料和白料温度控制在18~25℃

模具温度：40±5℃

箱预〖热炉温度：35~50℃，发泡炉□　温度35~55℃。

注射压力：黑料和白料注射压力控制在13~16MPa。

熟化时间：≥6min

四、反应←速度参数

反应标准△条件：各化学试剂温度为20℃，纸杯容△量为455毫升，搅拌器为4片螺旋叶片，并带6厘米的导向环，在2000转/分钟的速度下搅【拌。

配 比	黑料 145	组合聚醚 100	环戊烷 13
项 目	单位	指标值
搅拌时间	S	6
乳白（始发）时间	S	14~18
凝胶（拉丝）时间	S	70~86
不粘（止发）时间	S	125~155

五、聚氨酯◎泡沫性能要求

1、自由发泡密度：24~27Kg/m3

2、聚氨酯模●塑密度：34~36Kg/m3

???3、压缩强度：???????????????????≥0.20MPa

???4、导热系数：???????????????????≤19.6??mw/m·k

???5、尺寸稳定性（-30℃，24h）：????≤1.0%

???6、闭孔率 ???????????????????????≥97%

六、发泡工艺控制要点

1、严格控制原液的理化∴性能

????黑、白料¤中的多异氰酸酯、组合聚醚、发泡剂，催化剂及泡沫稳定剂的化学性能直接决定¤合成聚氨酯的化学反应和泡沫物理性能。是生产合＠格的聚氨酯泡沫基本条件。

???黑、白料单体应为通明的粘稠液体，无絮状不溶性杂质。若有不溶性杂质，将会堵塞发泡√机的滤网，导致原料流量不稳々定，黑白料◥的配比不符合要求混料不均匀。甚至堵死发泡机的管路不下料。

???建议至少每周将发泡机（及预混机）的黑料和白料滤网及枪头针阀彻底清洗一次。

2、严格控※制原液的配比和注射量

必须严格控制黑料、组合聚醚和环戊烷的配比。在总注射量不变的情况下，黑料比例过大则会出现空泡，白料比例过大则出现◥软泡，环戊烷比例过大则出现涨泡，比例过小则出现空泡。黑白料的比例失调，将会出现混料不均匀，泡沫出现≡收缩现象。

注射量的多少应以≡工艺要求为标准。注射量低于工艺要求量时将会出现泡体模塑密度低、强度低，甚至出现填充不密实空泡现象。注射量高于工艺要求时将会出现涨泡和←漏泡现象，箱体（门体）出现变形。

3、严格控制工艺㊣温度和熟化时间

聚氨酯发泡是一个较复杂的物理和化学反应过程。原料、模具、预热温度及熟化》时间的波动将直接影响到发泡质量。

A、黑料是一种较活泼的化学物质，极易与水发生化学】反应，贮存№的过程中应保证容器的干燥密封并充干燥氮气保护，使用←的过程中不应与水直接接触。贮存温度低于5℃会产生结晶现象，因此必须◎注意防冻。一旦出现结晶，应在使用前于70~80℃加热熔化，并充分搅拌╳均匀。贮存温度高于50℃会生产一种不溶性的固体，粘度增大，化学ζ性质发生变化。白料亦存在同样的性质。

故要求黑、白料应贮存在室温（20~25℃）下的通风、阴凉、干燥的地方，避免日晒、雨淋。

B、黑白料在发泡前应进行恒温处理，控制发泡温度在18~25℃。

温度太低时黑白料的♂粘度大、流量不稳定、流动性差、混合不均匀，温々度太低时生成泡沫的反应速度慢熟化★时间长。熟化时间※不够时箱体、门体脱★模后仍发泡，出现外观变形▲。

温度太高时反应剧烈不易控制。容易出现注入较大箱体的泡液性能不均一，开始注入的泡液已经发生化学反应，粘度迅速增大，后注入的泡液还未反应。导致后注入的∮泡液不能将先注入的泡液推到箱体发泡流程的最前端，出现箱体〓局部空泡现象。

C、预热炉温度应控制在30~50℃，发泡炉温度应控制在35~50℃，发泡模温度应控制在35~45℃。

在冬季待发泡的箱体和门体温度较≡低，须在预热炉温内进行预热。否则较热的聚氨酯液体接触到箱体∑或门体时化学反应受到严重影响，出现泡液∏和壳体不粘现象。

发泡模温度过低时，泡液体系流动性差，固化时间长，反应不彻底，出现空泡；发泡模温度过高时◥，塑料内胆受热变形㊣　，泡液体系反应剧烈。因此必须严格控制发泡模温度和发泡炉的环境温度。

特别→是冬季时，每天早上开线是必⊙须对发泡模、预热炉、发泡炉及箱体和●门体预热30分钟以上。夏季发泡一段时间后须对发泡系统进行冷却降温。

D、我司使用的黑白料发泡╲熟化时间必须在6分钟以上。熟化时间太短，箱体、门体脱模后仍发泡，出现外观变形。特别是〒门体变形后，与箱体装配时出现门封缝隙大、漏冷、箱体不〓保温，压缩机频繁启动。

4、严格控制发泡机的注射压力在13~16MPa

注射压力不稳定时黑料和白料的配比不稳定、混合不充分。黑料和白料的注射压力相差控制在5bar内，否则会出现串料损坏发泡机现象。

发泡的过程中应经常检查发泡机的注射压力，清理发泡机的注射系统，不能出卐现堵料现象。

黑、白料、环戊烷混合不均♀匀，表现为聚氨酯泡沫密度不均匀、局部出现大的气泡、泡沫开裂、泡沫局部发软：泡沫上出现白色、黄色或黑色的条纹，泡沫缩瘪。

5、发泡前的准备工作：

A、模具的清理检查，

发泡前应将附在发泡模上漏泡残沫等杂物清理干↘净，检查模具配合精度。否则发泡时将会产生损坏▓箱体、漏泡等严重的质量问题箱发泡前应检查箱体的排、吸气管是否按要求整理好，是否有〇弯折。引出线是否齐全，排水管是否已装好。发泡工艺板是否按工艺要求粘贴好。

B、门发泡前应检查门体的把手是否装正，有无歪斜。配线装配尺寸是否Ψ 符合工艺要求。门锁是否按要求装配好。美纹纸是否按工艺要求粘贴，是否出现漏泡的可能。

6、取放▃箱取放箱（门）体的要求：

（门）体都要垂直轻拿轻放，不允许有▅碰伤内、外箱体；发泡后的箱（门）体应均匀间隔放置在流水线上。然后检查发泡质量⊙是否符合要求。漏泡▲应用工具清理干净，不可擦划伤箱（门）体。

7、发泡工艺控制方╱法

1）每班∞生产前，必须检∞查各参数是否符合工艺要求。以后每隔3个小时再核查一次，并记录检查结果。

2）每班生产前，必须检测一次自由发泡体ζ　的混合情况及密度。每班检测一次箱体和门体的模塑泡体的混合情况及密度。然后将自由发泡体和模塑泡体在-20℃冷冻24H，观测其收缩情况。泡沫【体应无明显的收缩。并记录检查结果。

七、聚氨酯发泡常见问题及决绝措施

异常问题	可能产生∏的原因	解决措施
漏泡	1、箱体或门体在发泡前预装时密封不实，有漏泡的间隙。 2、发泡原液配∩比不当，发泡剂偏多。	用美纹纸、海绵或腻子密封严实。 调◆整发泡原液配比
涨泡	1、发泡量过多。 2、发泡模具松动，发泡时受力变形。 3、机械室斜板涨泡变形，主要是发泡枕头尺寸偏小。	1、调整发泡量 2、维修发泡模具 3、更换〓发泡枕头或对发泡枕头进行修改。
空泡	发∑泡量偏低 原液配比不当，发泡剂偏低 发泡速¤度太快， 发▆泡液在箱体内的流程太长。 发泡时，箱体内困气	增大发泡量 调整配比 调整发泡速度 更改注泡孔的位置或添加 导流块，缩短，发泡液在箱体内的流程 在适当的位置增加透气孔
不粘	内胆表面有油污 内胆表面☆光滑度太高，泡液粘接╱力差 环境温度太低，原液、模具、箱体和门体↓表面温度太低。	用酒精清洗油污 更换表面粗糙的内胆，或对内胆表面打磨增加粗糙度① 提高环温，对发泡系统进行预热。
混料 不均匀	注射压力太低 原液太々脏或温度太低，流量不稳定	提高注射压力，加强黑白 料的混合 对原液进行№过滤，定期清洗滤网和针阀。提高原液温度。
收缩	原液配比不当 混料不均匀	调整配比 混料均匀
密度 不均匀	混料不均匀 发☉泡液在箱体内各向的流程相差太长	混料均匀 更改注泡孔的位置或添加导流块，缩短，发泡液在箱体内的流程
变形	熟化时间不够 箱体或门体材料强度不够收缩变形	延长熟化时间 提高材料抗收缩强◇度

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往期回顾：点击标题即可轻松阅读

第1期?聚氨酯的概念及结构特征！

第2期?异氰酸酯↑涉及的化学反应汇总及应用简述

第3期 溶剂对NCO反应影响浅析！

第4期 聚氨酯催化剂分类及不同聚氨酯制品催化剂选︼择浅析

第5期 多元醇对聚氨酯性能的影响及ξ　聚酯多元醇的生产工艺！

第6期 双组分聚氨酯胶⌒粘剂概述

第7期 7种水性聚氨酯固化剂，3种水性聚氨酯配方工艺揭秘（包括聚酯多元醇合成步骤哦！）

第8期 聚氨酯品种、原料、结构、检测、加工等相关中英文对照大汇总【收藏】

第9期 热塑性∩聚氨酯弹性体（TPU）在注塑成型过程中产生制品缺◤陷可能发生的问题及原◤因，及其解决方案【收藏】

来源：网络资料|高分子学习研究编辑整理！

本期编辑：suo

期次：聚氨酯 第10期

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