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聚氨酯生产中影响反应速率的因素有哪些? 1

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聚氨酯生产需要根据不同产品的要求来控制化学反应过程,而反应速率在聚氨酯生产中非常重要。不同的产品、工艺和配方对反应速率的要求也不同。以下是几个影响聚氨酯生产中反应速率的因素的简单总结。

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一、OH和NCO比值。

当OH和NCO比值接近1:1时,反应速率较快;当NCO:OH大于或小于1:1时,反应速率减缓。当NCO:OH>1:1时,制品的硬度、热稳定性、弹性和机械强度等物性会提高,但伸长率、拉伸强度等性能会降低,并且会影响一些液体聚氨酯制品的储存期;当NCO:OH<1:1时,制品的柔软手感、伸长率和剥离强度会提高,但硬度、耐磨等物性会降低。

二、异氰酸酯和羟基化合物的分子结构也会影响它们的反应活性,各类羟基化合物的反应活性为:伯羟基>仲羟基>叔羟基。

三、原料的酸碱值。

对于聚氨酯反应来说,原料的酸碱值会影响与异氰酸酯的反应性。聚醚多元醇和聚酯多元醇的酸值是残留的端羧基的量,它们与异氰酸酯反应生成酰胺并释放二氧化碳,这不仅会导致链的终止,还容易产生气泡。酸还会对反应催化产生不良的影响,并降低制品的耐水解性能。保持反应体系呈弱碱性有利于反应的顺利进行,但过高的碱值会导致反应速率难以控制,严重影响生产和产品质量。

四、催化剂。

适量添加催化剂有利于控制合理的反应速率。过量的催化剂会牺牲制品的品质。某些有机锡类催化剂会影响制品的耐水解性能。

五、水分。

虽然许多聚氨酯生产配方中添加了水分,但并不意味着水分是聚氨酯生产必须使用的原料。对于聚氨酯反应来说,反应体系中混合物的水分含量必须严格控制。随着水的用量增加,反应速率会增加。特别是在存在催化剂的情况下,异氰酸酯与水的反应会加速进行。水与异氰酸酯的反应活性虽然比伯羟基低,但与仲羟基相当。在聚氨酯泡沫塑料以外的聚氨酯制品生产中,水必须严格控制,因为水与异氰酸酯反应会生成不稳定的氨基甲酸,易于再分解成二氧化碳和胺。此外,在预聚体中,水分还会降低预聚体中NCO的含量。

六、官能团和分子量。

官能团越大,反应速率越快,同时物料的粘度也越高;在官能团等条件相同的情况下,分子量越小,反应活性越高。

七、二醇和二胺。

二醇和二胺的反应速率差异很大,二醇的活性比二胺低得多。特别是脂肪族伯胺与异氰酸酯的反应活性特别快,很难控制,因此常常使用活性较低的芳香族二胺。

八、温度。

一般来说,反应温度越高,反应速率越快。但在实际生产中,聚氨酯反应温度控制在60-100℃之间。超过130℃,特别是线性分子链反应,容易出现不良问题,产生支化和交联,并影响分子间的规整性。低于60℃,反应速率很慢,不利于反应进行。

九、其他因素。

溶剂的极性越大,影响反应速率越慢,反之越快;固含量越低,反应速率越小,反之越快;物料的粘度越高,反应速率越慢;搅拌速度越快,反应越快;硬度(模量)越高,反应速率越快。

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