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自結皮模塑泡沫(改性MDI)的基本原理

2020-07-24 20:54:46
自結皮模塑泡沫的基本原理

基本原理

定義:聚氨酯通過模塑制成的具有密實表皮層及泡沫內芯的制品稱為整皮或自結皮模塑泡沫塑料。

整皮泡沫在制造時自身產生致密的表皮。整皮泡沫有軟泡和硬泡之分,后者用作結構材料如仿木等。大部分自結皮泡沫屬半硬質泡沫塑料,是依靠發泡原料在發泡成型時,一次性形成表皮與泡沫芯材。自結皮泡沫中存在明顯的密度梯度,其外皮厚度約在0.3-2.3m,密度為1000-1200kg/m3.而芯部密度一般為數十至數百kg/m3,這樣的制品具有類似聚氨酯彈性體的彈性和耐磨性,但重量輕,密度只有彈性體的幾分之一。其機械強度高于同等密度的普通泡沫塑料。

典型的整皮模塑泡沫,其剖面密度從表皮到內芯是逐漸降低,而不是突然變化的,同時具有較低的重量。在理想狀態下,泡沫結構的密度分布呈反拋物線型,表皮層有近似聚合物母體材料的密度,制品密度向剖面中心逐漸降低,中心處密度最小。

制品形成整皮(自結皮)的基本要素是:模溫、模壓、發泡劑。

自結皮泡沫的生產原理是:泡沫料在泡沫成型過程中,由于反應熱使發泡料中所含的惰性低沸點物理發泡劑氣化而產生泡孔,但在過量填充條件下,模具內部較高的內壓以及模具較低的溫度而使靠近模具的物料中的發泡劑冷凝,因此,固化后在整皮表面產生高密度的致密的表皮。通過調整模溫、發泡劑的量及填充量的平衡可制得具有不同厚度表皮的制品。模溫降低,則表皮厚度增加。

研究表明,表皮的形成主要受模溫和模壓相互作用的影響。壓力和溫度能導致反應的聚氨酯混合物內,液態和氣態發泡劑之間的動態平衡,靠近模具的冷表面,有利于發泡劑保持液態(不汽化),靠近內芯的物料溫度多高于100℃,發泡劑汽化形成泡沫內芯。

通常情況下,模具溫度至少應低于最 高反應溫度60℃?實際上,當采用CFC-11作為發泡劑時,模溫需保持在50~70℃之間。用完全冷卻的模具制得的產品,因為由表皮層的高密度突然變化到低密度的內芯,缺少過渡區,因而機械強度低,表皮往往與泡沫內芯剝離。

自結皮產品反應混合物的注料量,要大大多于自由發泡的注料量,根據產品與物料體系的不同,過充填系數一般在50%~100%,以保持較高的模壓,有利于表皮層發泡劑的液化。

二氧化碳在模塑條件的溫度和壓力下,一般不會液化,因此,不適合用作自結皮泡沫的發泡劑,常用的低沸點物理發泡劑,均可用于自結皮模塑泡沫的生產。在反應混合物中加入少量水,可減少表皮厚度,如采用高導熱性的模具材料,有利于表皮的形成。


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