科普-什么是聚氨酯硅油
简介:
有机硅表面活性剂,是一种非离子表面活性剂,主要作用是控制泡孔结构和均匀程度,也称泡沫稳定剂或硅油。
历史:
1958年.科学家首次报导了聚硅氧烷和聚醚通过Si一O一C键连接的硅油研制成功.Hostettler于1958年首次将聚硅氧烷一聚氧化烯共聚物用于聚氨酯发泡,使一步法生产聚氨酯泡沫体系获得成功。但是,这种Si一O一C型的硅油不耐水解,储存期较短,在某些极端条件下,暴露于水后,此类硅油可能会破裂,再次形成硅氧烷和聚乙二醇分子。如果发生这种情况,单个分子将不再表现出表面活性剂作用,甚至可能起消泡剂的作用。1965年,Haluska首次报导Si一C型的稳泡剂合成,由早期的美国联碳公司开发并用于聚氨酯泡沫的生产,并具有耐水解性,储存期两年以上。从那时起,聚氨酯工业生产中相继出现了许多新的泡沫体品种,如硬泡,软泡,半硬泡,高回弹、自结皮、微孔和阻燃泡沫等,并相应出现新工艺,如反应注射成型(RIM)及增强RIM (RRIM)、高回弹冷固化等。凡是新品种或新发泡工艺的出现,都需要与它相匹配的原料和助剂。因此,有机硅表面活性剂的品种越来越多。
介绍:
在没有硅油的情况下,聚氨酯发泡通常会经历灾难性的“沸腾”状态并表现出称为蹋泡的现象。添加少量的表面活性剂,可制得稳定但泡沫结构较粗糙的泡沫。随着硅油用量的增加,将得到更好的稳定性和泡孔结构。在恰当的用量下,会产生稳定的开孔泡沫。但硅油用量过多,泡孔壁变得过度稳定,泡孔结构过于紧密,易导致收缩和物理性能下降。
大多数软质泡沫是由聚硅氧烷-聚氧化烯共聚物表面活性剂制成的,这类表面活性剂的一端是聚氧化烯聚合物(多元醇)部分有助于表面活性剂亲水,起乳化作用;而另一端有机硅部分亲油,有助于降低了整体表面张力。
作用:
有机硅表面活性剂具有多种功能:
1. 较低的表面张力:
利于形成均匀的气泡和稳定的泡孔,减少气体扩散;
2. 乳化不相容的配方成分:
亲水亲油两端,能使组合聚醚中的各组份(特别是聚醚、聚酯、发泡剂)在搅拌过程中能形成均一、稳定的溶液,使组合料不易分层;
3. 在混合过程中促进气泡成核:
在反应刚一发生,硅油有降低体系的表面张力,从而使体系在搅拌时使混入的空气形成一定数量的汽泡核。在泡沫起发的过程中,成核的汽泡核起到类似“晶种”的作用,使泡沫能顺利形成,慢慢变大,如果泡沫形不成泡核,那么也就形不成均一的泡沫体;
4. 减少薄壁中的应力:
确保泡沫稳定上升,并溶解反应初期要形成的不稳定的“脲”结构(起消泡作用)。有机硅表面活性剂溶解了初期快速累积的“脲”,直到反应过程中泡沫获得足够的强度能形成稳定支撑为止。如果没有这种影响,则将导致泡沫完全塌陷。
总结:
为了满足聚氨酯行业不同泡沫体系的需求,通过改变聚二甲基硅氧烷主链的长度、组成和侧链聚醚链的数量、长度和组成来改变表面活性剂的结构:
根据聚氨酯软质块状泡沫不同的活性、密度范围、加粉、阻燃性等要求,软泡硅油根据需要设计其硅氧烷和多元醇的结构达到最佳的平衡,开发出各种活性结构的牌号以适应不同要求;
高回弹(HR)冷熟化泡沫具有更高的粘度,更快的反应体系,也需要专门设计相适应的低活性、开孔性能优异的有机硅表面活性剂;
而对于硬质聚氨酯泡沫塑料(聚氨酯硬泡)而言,闭孔的泡沫才能使泡沫制品具有良好的绝热效果和足够的机械强度。硬泡有机硅表面活性剂通过有效降低发泡体系的表面张力,获得均匀细密的泡孔结构和闭孔率高于95%的泡沫体,以保证泡沫保温性能;
在聚氨酯鞋用原液中有机硅表面活性剂的乳化性能要求较高,在设计时则需要增加侧链聚醚的环氧乙烷成份。
因此,聚氨酯泡沫体系用有机硅表面活性剂的选择在很大程度上依据两个主要标准:
1. 每一种泡沫配方的化学特性,取决于多元醇/异氰酸酯/发泡剂(BA)及其它组分的种类:
2. 有专门需求的制造工艺,诸如混合效率、熟化条件或流动条件。
最佳的性能只有当表面活性剂与给定体系的化学和工艺要求相匹配时才能获得。
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