聚氨酯弹性体生产工艺配方技术样本

1、聚氨酯弹性体工艺流程一、聚氨酯弹性体的概述二、聚氨酯弹性体的主要原料三、聚氨酯弹性体主要生产设备四、模具的加工五、聚氨酯弹性体生产工艺流程六、生产过程中注意事项、聚氨酯弹性体的概述所谓弹性体是指玻璃化温度低于室温，扯断伸长率50%,外力撤出后复原 性比较好的高分子材料，而玻璃化温度高于室温的高分子材料称为塑料。在弹性 体中，其扯断伸长率较大（200%）、100%定伸应力较小（如V30Mpa）、弹 性较好的可称为橡胶。因此弹性体是比橡胶更为广泛的一类高分子材料。聚氨酯弹性体，又称聚氨酯橡胶是弹性体中比较特殊的一大类，其原材料 品种繁多，配方各种各样，可调范围很大。聚氨酯弹性体硬度范围很宽，低至绍

2、 尔A10以下的低模量橡胶，高至绍尔D85的高抗冲击橡胶弹性材料。因此聚氨酯 弹性体的性能范围很宽，是介于从橡胶到塑料的一类高分子材料。二、聚氨酯弹性体主要原材料聚氨酯弹性体用的原料主要是三大类，即低聚物多元醇、多异氤酸酯和扩 链剂（交联剂）。除此之外，有时为了提高反应速度，改进加工性能及制品性能, 还需加入某些配合剂。下面只对生产的聚氨酯鞍座所用原材料进行具体描述。反应过程：多元醇与二异氤酸酯反应，制成低分子量的预聚体；经扩链反 应，生成高分子量聚合物；然后添加适当的交联剂，生成聚氨酯弹性体。其工艺 流程如下：2.1低聚物多元醇聚氨酯用的低聚物多元醇平均官能度较低，一般为2或23.相对分子质

3、量 为4006000，但常见的为1000.主要品类有聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚e- 己内酯二醇、聚丁二烯多元醇、聚碳酸酯多元醇和聚合物多元醇等。它们在合 成聚氨酯树脂中起着非常重要的作用。一般可经过改变多元醇化合物的种类、分 子量、官能度与分子结构等调节聚氨酯的物理化学性能。2.1.1聚酯多元醇聚酯多元醇简称聚酯，是聚氨酯弹性体最重要的原料之一。它是由二元羧酸 和多元醇缩聚而成，最常见的二元羧酸是己二酸，最常见的多元醇有乙二醇、 丙二醇、丁二醇、二乙二醇。另外，一些特殊聚酯还用戊二醇、乙二醇、三 羟甲基丙烷、甘油等多元醇。由于可用的多元醇品种多，因此聚酯的分子结构 多种多样，品种牌号也较多。为

4、了得到端羟基聚酯，必须用过量的多元醇与二元 羧酸反应。一般采用间歇法生产聚酯。其反应过程分为酯化反应和酯交换反应两个阶段。生产装置大同小异，一般工艺流程，主要设备包括缩合釜、 分馏冷凝器、冷凝器、计量罐、真空系统、加热冷却系统和控制系统。整个 系统的气密性要求十分严格。缩合釜搅拌轴可采用端面机械密封。加料顺序先加 多元醇和 配合剂，后加已二酸，然后充氮。酯化反应从加热升 温开始到 220250C后约1h基本完成。此阶段主要是常压脱水过程，生成低分子聚酯和缩 合水。当升温到135C左右时酯化反应最激烈，生成大量缩合水。由于缩合水的 蒸发会发生大量气泡上升，用1，4-丁二醇和1，6-乙二醇为原料时

5、气泡尤为激 烈。此时应及时调节加热功率，控制冷凝器出水速度，防止大量水蒸气将大量分 子多元醇带出分馏冷凝器。激烈反应过后，维持适宜的出水速度，逐渐将反应温 度升到220250C.当酸值降至30mgK0H/g左右或出水量约等于理论水量时，由 于混合物中的羟酸很少，酯化难以继续进行，出水基本停止，酯化反应阶段基 本结束。本次聚氨酯鞍座中所选用的低聚物多元醇为聚酯多元醇，牌号为ODX-218, 分子量。2.2多异氰酸酯多异氤酸酯品种也不少，但产量最大的只有两种，即二苯基甲烷二异氤酸 酯（MDI）及其聚合物多苯基多亚甲基多异氤酸酯（PAPI）和甲苯二异氤酸酯 （TDI）。多异氤酸酯我们采用德国拜耳的T

6、DI-100。TDI是以甲苯为基本原料，用硝酸和硫酸的混合物进行硝化生成二硝基甲 苯，然后溶于甲醇中，在雷尼催化剂和1520Mpa的氢气压下进行加氢还原成甲 苯二胺（TDA），在经光气化制得的。甲苯硝化的第一阶段生成邻位、对位、间位三种硝基甲苯异构体混合物, 且其含量分别为55%60%、35%40%和2%5%。异构体的含量几乎不受反应条件 的影响。将上述单硝基甲苯混合物进行不硝化生成2,4-二硝基甲苯和2,6二硝 基甲苯，其比例为80/20,再经还原和光化制得80/20TDI(T-80)。如单硝基甲苯 混合物现经结晶分离出纯的邻位和对位单硝基苯，再分别进行第二次硝化和还 原，光化，可制得65/

7、35TDI(T-65)和纯2,4-TDI( T-100)。生产过程见下图： 化学反应方程式：异氤酸酯的反应是有有机酸酯与氤酸钾而得：R SO +KCNO一2RNCO+K SO 2424TDI产品中T-80占绝大部分，主要用于软质泡沫塑料，约占软质泡沫塑料 产量的31.5%,其次是聚氨酯涂料、胶粘剂和弹性体，T-100产量主要是用于生 产聚氨酯预聚体及聚氨酯弹性体。T-65基本上不生产了被T-80代替。2.3扩链剂与交联剂扩链剂与交联剂是具有不同化学作用的助剂，在聚氨酯弹性体的合成中， 扩链剂参与化学反应，是聚合物分子增长、延伸；交联剂参加化学反应，不但 使聚合物分子增长、延伸，同时还能在聚合物

8、链中产生支化，产生一定的网状 结构，进行交联反应，一般扩链剂多为二元醇或二元胺类化合物。二元以上醇类 和胺类化合物则具有扩链和交联的双重功能。聚氨酯弹性体制备中所需的扩链剂和交联剂都有一定的要求，特别要求含 水量低于0.1%,若达不到该指标都要进行处理。一般使用的二元胺类扩链剂都是芳香族的，最常见的是3, 3 -二氯-4, 4 -二苯基甲烷二胺（商品名为MOCA）。MOCA是聚氨酯弹性体的扩链剂和交联剂，特别是对于浇注型聚氨酯弹性体 一般都用它，在MOCA的结构中氨基邻位苯环上的氯原子取代基，使氨基电子云 密度增加，降低了氨基与异氤酸酯的反应速率，从而延长了釜中寿命，这对于 浇注聚氨酯弹性体制品是极其重要的。我们加工浇注制品时，一般将MOCA的用量控制在理论用量的90%上下，其 目的就是要使加工的制品具有相当的交联密度，以改进制品的压缩永久变形和 耐溶胀等性能。本次聚氨酯弹性体所选用的MOCA是苏州湘原II型MOCA.2.4其它助剂助剂是橡