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技術(shù) | 預(yù)聚體生產(chǎn)不同硬度的工藝及設(shè)備

2019/8/11 8:42:03??????點擊:

簡要地說明了有關(guān)預(yù)聚體生產(chǎn)高、中、低硬度澆注型聚氨酯彈性體的工藝和原料。介紹了近年開發(fā)成功用一套CPU澆注機(jī)既能生產(chǎn)高硬度的CPU又能生產(chǎn)中、低硬度的CPU設(shè)備結(jié)構(gòu)及有關(guān)情況。

  聚氨酯彈性體具有承載能力大,機(jī)械性能優(yōu)異、抗撕裂強(qiáng)度高、耐磨、耐油,硬度可調(diào)節(jié)的范圍大等優(yōu)點,已廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各部門。


  預(yù)聚體法澆注型聚氨酯彈性體(CPU)的生產(chǎn)工藝:

  先將聚醇和異氰酸酯進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng),制成端NCO基的聚氨酯預(yù)聚體(-NCO常為3~10%),再與擴(kuò)鏈交聯(lián)劑反應(yīng)制成CPU。

  由于反應(yīng)分兩步進(jìn)行,擴(kuò)鏈反應(yīng)時放熱低,反應(yīng)速度易于控制,制得的聚氨酯分子鏈段排列比較規(guī)整,使之物性優(yōu)良,正品率高,重復(fù)性亦佳。

  常用預(yù)聚體法(高溫型)CPU澆注機(jī)[一般工藝條件是:混合比A:B≈100:8~16;料溫:A料(預(yù)聚體):60~100℃,B料(MOCA等):100~125℃],生產(chǎn)制品的硬度為邵A70~98)。

  隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及對產(chǎn)品和設(shè)備要求的不斷提高,溫州飛龍機(jī)電設(shè)備工程有限公司秉承不斷改進(jìn)和創(chuàng)新的理念,在廣大科研單位和有關(guān)專家的指導(dǎo)下,近年已開發(fā)成功用一套澆注機(jī)既能生產(chǎn)高硬度CPU(邵A80~95)又能生產(chǎn)中硬度(邵A58~85)及低硬度(邵A20~58)的工藝和設(shè)備。


  1、 共同的要求:

  1.1生產(chǎn)出合格的聚氨酯彈性體制品的四大要素:料、機(jī)、模、用”。

  1.1.1“料”:選擇合格的原料和相適應(yīng)的工藝。

  1.1.2“機(jī)”:選擇性能優(yōu)良、使用方便、穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡單的設(shè)備。

  1.1.3“?!保嘿徶煤蜕a(chǎn)工藝及制品物性相適應(yīng)的模具。

  1.1.4“用”:設(shè)計、制造、熟練掌握CPU澆注機(jī)操作和維護(hù)的基本要求。


  1.2彈性體澆注機(jī)的四項質(zhì)量要求:“準(zhǔn)、勻、穩(wěn)、泡”。

  1.2.1“準(zhǔn)”:即計量準(zhǔn)確,在壓力、溫度、粘度、流量及配比基本不變的條件下,其總吐出量和重量混合比的誤差不超過0.5%,可在保證重量混合比不變的條件下調(diào)節(jié)其總吐出量的大小。

  1.2.2“勻”:即混合均勻,在設(shè)定的混合比及流量的范圍內(nèi),保證兩組份或多組份原液混合均勻。

  1.2.3“穩(wěn)”:即料溫穩(wěn)定,不會因溫度的誤差而影響其反應(yīng)速度和計量精度,溫度誤差不超過±2℃。

  1.2.4“泡”:吐出的膠料宏觀無氣泡(肉眼看不到氣泡)。本機(jī)配有可靠高效的真空系統(tǒng),保證原料中的不含氣泡,且專利設(shè)計的澆注頭可保證兩組份或多組份原液混合時不會產(chǎn)生氣泡。


  1.3CPU澆注機(jī)的四個關(guān)鍵組成:“罐、泵、頭、控”。

  1.3.1“罐”:料罐和附屬裝置及其控溫和供料系統(tǒng)。采用特殊設(shè)計的平蓋帶攪拌的三層結(jié)構(gòu)料罐(耐酸不銹鋼內(nèi)膽,附螺旋檔板的加熱夾套,外包聚氨酯硬泡絕熱層),能保證料罐的氣密、加熱可靠、供料充分,為“準(zhǔn)”、“勻”、“穩(wěn)”、“泡”創(chuàng)造條件。

  1.3.2“泵”:計量泵及其傳動、調(diào)節(jié)、顯示裝置和它們的系統(tǒng)流程,是保證計量準(zhǔn)確的關(guān)鍵,采用進(jìn)口低速高精度計量泵并配有精密的傳動及調(diào)速裝置。

  1.3.3“頭”:(澆注頭)兩組份或多組份的動態(tài)混合裝置,是兩組份或多組份混合均勻的關(guān)鍵,能保證混合料在整個澆注過程中配比始終保持不變,使整個混合系統(tǒng)氣密、保證制品宏觀無氣泡。做到澆注后混合腔及混合頭自動清洗干凈(電腦程控)。

  1.3.4“控”:電氣及儀表顯示和自動控制裝置,能有效地控制和顯示工作溫度、真空度、澆注壓力和回流壓力等主要參數(shù),直觀明了、穩(wěn)定可靠、操作簡單、維修方便。


  1.4說明:本文以“聚酯—TDI”型的預(yù)聚體法為例

  因這類工藝和原料的制品應(yīng)用最廣,技術(shù)亦最成熟。對其它類型的預(yù)聚體法的工藝和設(shè)備,本文可供參考。


  2、高硬度CPU制品的生產(chǎn)工藝和設(shè)備。

  2.1工藝:

  2.1.1常用預(yù)聚體中-NCO的多少來調(diào)節(jié)制品的硬度,采用胺交聯(lián)(MOCA),以保證制品獲得更高的正品率(由于以MOCA為交聯(lián)擴(kuò)鏈劑時,擴(kuò)鏈系數(shù)(NH2和NCO的摩爾比)為0.85~0.95,即其配比計量稍有誤差對制品物性影響較少。

  2.1.2高硬度聚酯型CPU工藝和性能

  



  2.2原料:

  2.2.1預(yù)聚體制備(可以外購要求牌號的預(yù)聚體或自行配制)

  2.2.1.1聚酯多元醇脫水:用Mn2000(羥值53~59mgKoH/g,熔點40~50℃)的聚酯,加熱熔化后在帶攪拌和加熱(或冷卻)夾套的不銹鋼反應(yīng)釜中真空脫水30~60分鐘(脫水時間取決于多元醇數(shù)量、含水量及反應(yīng)釜大小等)(將夾套內(nèi)導(dǎo)熱油加熱,料溫達(dá)到100~140℃,釜內(nèi)真空度5~10Torr)使其達(dá)到含水量<0.05%。

  2.2.1.2預(yù)聚體合成:根據(jù)預(yù)聚體要求的-NCO,計算好聚酯多元醇和TDI的用量或配比。將反應(yīng)釜夾套中的熱導(dǎo)熱油排至熱油箱中,并將冷油導(dǎo)箱中的冷導(dǎo)熱油灌入反應(yīng)釜的夾套中,使料溫降至60~70℃,再與計量的TDI反應(yīng),在80±5℃保溫反應(yīng)1~2小時左右,分析NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)后,貯存待用。

  2.2.1.3預(yù)聚體脫泡(可在預(yù)聚體合成反應(yīng)釜或CPU澆注機(jī)的A料罐中進(jìn)行)在85±5℃及5~10Torr真空度下脫泡30~60分鐘。

  2.2.2擴(kuò)鏈劑:MOCA(3,3,一二氯-4,4,二苯基甲烷二胺(亞甲基雙鄰氯苯胺、MBCA、MBOCA)由于MOCA分子中含有兩個苯環(huán),生成的脲基具有較強(qiáng)的極性,使之賦預(yù)彈性體較高的強(qiáng)度,且能和TDI預(yù)聚體很好地配合,MOCA常溫下為固體(熔點99~109℃),故常用于預(yù)聚體法(高溫型)CPU工藝。


  2.3設(shè)備:可采用預(yù)聚體法(高溫型)聚氨酯彈性體澆注機(jī)

  2.3.1CPU20FA系列兩組份改進(jìn)型聚氨酯彈性體澆注機(jī)(能適用于高粘度預(yù)聚體、并擴(kuò)大了混合比的范圍)

  2.3.1.1使用條件

  



  2.3.2CPU30FSA三組份系列改進(jìn)型聚氨酯自動加色彈性體澆注機(jī)(能適用于高粘度預(yù)聚體、并擴(kuò)大了混合比范圍)

  對生產(chǎn)要求較高者可選用三組份(或多組份)自動加色CPU澆注機(jī)。

  兩種預(yù)聚體(配方)相同時,可相當(dāng)于二組份澆注機(jī)(使料罐容量及總吐出量倍增)若使用兩種不同的預(yù)聚體,生產(chǎn)時瞬時切換即能生產(chǎn)不同物性的CPU制品??稍跐沧㈩^中直接加入色漿以生產(chǎn)不同顏色的制品。

  2.3.2.1使用條件

 


  3、中硬度CPU制品的生產(chǎn)工藝和設(shè)備:

  3.1工藝:預(yù)聚體采用固定的-NCO含量(3.6%),改變交鏈劑的品種或百份比來調(diào)節(jié)制品的硬度和物性。

  中硬度聚酯型CPU工藝和性能


 3.2原料

  3.2.1聚酯—TDI預(yù)聚體(-NCO%=3.6%):外購或自行制備。

  3.2.2擴(kuò)鏈劑:

  3.2.2.1MOCA:有精制品(淺黃色針狀結(jié)晶或精粉末)和粗品(黃色粉末)之分,后者售價較低,熔點稍低,質(zhì)量稍差,質(zhì)量稍差,應(yīng)根據(jù)制品的性能要求和應(yīng)用進(jìn)行選擇。MOCA使用時需加熱熔化,但在高溫或長時間加熱會發(fā)生氧化,使顏色變深。在不同溫度下允許加熱時間:


  3.2.2.2TMP(三羥甲基丙烷):常溫下為白色固體,熔點:58℃,極易吸收水分,市場商品用聚烯烴薄膜復(fù)合鋁箔包裝,以防吸水。TMP與MOCA并用可調(diào)節(jié)制品硬度、改善性能。

  3.2.2.3TIPA(三異丙醇胺)為白色結(jié)晶固體,熔點45℃和TMP混合(常用TMP:TIPA≈3:1)擴(kuò)鏈交聯(lián)必要時加適量增塑劑,可降低CPU硬度、使制品壓縮永久變形小、耐溶劑、容易機(jī)械加工。


  3.3設(shè)備:

  與2.3相似,僅對“泵”及“頭”做必要的改善和加強(qiáng)。


  4、低硬度CPU制品的生產(chǎn)工藝和設(shè)備

  4.1工藝:采用固定的預(yù)聚體-NCO含量(3.6%),用TMP和TIPA為擴(kuò)鏈交聯(lián)劑(常為3:1)由改變擴(kuò)鏈劑與增塑劑的百分比來調(diào)節(jié)制品的硬度和物性。

  低硬度聚酯型CPU工藝和性能


  4.2原料

  4.2.1預(yù)聚體\TMP及TIPA見上節(jié)

  4.2.2增塑劑:DMEP(鄰苯二甲酸二甲氧乙基酯)為低粘度淺黃色油狀液體??商岣咧破返捻g性、增加伸長率、降低硬度和脆性。

  4.3設(shè)備:與2.3相似,僅對“泵”及“頭”做必要的改善和加強(qiáng)。

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