2017-12-25 10:59| 发布者: admin| 查看: 1504| 评论: 0
在没有催化剂存在条件下,异氰酸酯和羟基基团之间的实际反应速率太慢。无催化剂时,聚氨酯泡沫也可发泡,但是泡沫体可能不会完全固化,也得不到优良的物理性能。氨基甲酸酯的反应主要由碱性材料来催化的。例如:1,3-丙二胺、四甲基丁烷二胺、二乙醇胺和三乙胺等叔胺都得到了广泛的应用。 在聚氨酯硬泡发泡系统中使用的CO2由水-异氰酸酯反应形成,氨基脲酸酯反应和氨基甲酸酯反应之间的相对速率的平衡是必要的。如果氨基甲酸酯反应速度不够快,气体不会被泡孔包围,也不会形成泡沫。相反的,如果氨基甲酸酯反应太快,在气体形成之前,聚合物已经形成,则会导致泡沫体的密度过高。凝胶反应比氨基甲酸酯反应更难通过催化剂的手段去控制。
表7.9催化剂浓度对发泡参数的影响
叔胺可单独作为催化剂使用,但对于喷涂等一些应用,需要更快的凝胶速度。金属盐类,特别是锡盐类,可以单独使用或与叔胺催化剂的组合使用,用于加速泡沫凝胶反应。辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡对硬质聚氨酯更具重要性。辛酸亚锡在碱性催化剂存在下将水解,会失去活性。室温下辛酸亚锡和水共存时,只有几个小时的稳定期。 二月桂酸二丁基锡在主树脂体系中可稳定存在数月时间。因此,对于一些需要一定储存期的包装泡沫体系,优选考虑使用二月桂酸二丁基锡催化剂。 延迟催化剂也已广泛应用。还有一些缓冲胺催化剂,即在酸性物质存在的条件下,胺催化剂的活性被抑制。酸性物质可以用来延缓氨基甲酸酯的反应。氯化氢和苯甲酰氯已用于与胺类催化剂组合来控制反应速率。少量的酸就可以使得发泡时间从2.2分钟增加至6分钟。 温度也可以用来控制聚氨酯发泡反应,温度越高,发泡速度越快。有些需要延迟的硬质聚氨酯发泡系统,其所有原料的混合将在特别低的温度(约−300°F)下进行。当这些系统被加热时,系统就会发泡。 对于CO2发泡体系,可只用叔胺作催化剂。然而,对于物理发泡剂体系,由于物理发泡剂的冷却效果,需要一个更高活性的催化剂。锡催化剂和叔胺之间存在协同作用。聚醚或聚酯一次成型体系和预聚体体系的硬质泡沫,因为他们交联度足够大,凝胶速度足够快,只用叔胺催化剂就能满足发泡要求。叔胺的结构对其催化效率影响很大,因此对泡沫生产也有较大的影响。催化剂的催化活性随着胺的碱性增加而增加,并且随着氨基氮的空间位阻的降低而增加。 对于初始粘度比较高的聚酯型一次成型体系或聚醚型预聚体体系,叔胺催化剂可提供良好的发泡性能。由于催化剂对发泡速率的影响,催化剂体系和浓度的选择会较大程度的影响泡沫的密度和加工成型。三乙胺催化剂对一个典型硬质聚氨酯泡沫的发泡率,泡沫的密度,泡沫的抗压强度的影响见表7.9。 |
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