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聚氨酯硬泡材料性能不夠好怎么辦?

發布日期:2018-06-29 閱讀次數:1194

安徽偉志全聚氨酯產品廠家今日分享:聚氨酯硬泡材料性能不夠好怎么辦?

聚氨酯輪www.ahweizhi.cn硬泡材料由于其保溫性能卓越以及物理強度高,多用于建筑保溫、管道保溫、冷藏車、冰箱冷柜等領域。因此,在聚氨酯硬泡的研發中,不但要提高硬泡的保溫性能,還要兼顧其物理強度等其他性能。其中,硬泡生產時添加劑的使用猶如炒菜時調料的使用一般重要。在固定起泡劑和成品密度的情況下,減少泡孔尺寸和添加阻礙熱傳遞的添加劑是提高材料保溫性能的兩種主要方案。因此,一舉兩得的辦法就是選取一種不但有成核作用還有阻礙熱傳遞的作用的添加劑。

理論上,聚氨酯硬泡材料中添加劑的效果主要受四點因素影響:1)材料的相容性,2)添加的方法,3)分散的效果,4)添加量。在添加劑的使用中必須避免自聚作用,因為添加劑的自聚將導致硬泡材料出現更高的開孔率,從而降低保溫性能和物理強度。由于聚氨酯與不同添加劑的相容性有所區別,不同的添加劑的添加量和添加方式可能有所區別。

近年,棒狀的纖維素納米晶 (Cellulose Nanocrystal,CNC )引起了聚氨酯研發人員的興趣。CNC的機械性能很強、表面容易通過化學修飾接枝多種官能團、密度較低、生物相容性較好、來源于多種可再生資源。這些特性中表面可修飾性引起了小編的注意。眾所周知,聚氨酯材料的制備和多種大宗塑料不同,是通過多異氰酸酯與多元醇的化學反應合成氨基甲酸酯基團,形成微觀的交聯網絡這種“反應成材”的方式生產的。所以添加劑不能與“組合料”中的多元醇發生化學反應。而CNC含有多個羥基是一種“多元醇”,因此,它與多元醇的相容性較好,而且在“反應成材”的過程中也可以生成氨基甲酸酯基團與聚氨酯材料生成共價鍵。這種共價鍵的作用使得CNC可以很好地與聚氨酯材料相容。

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CNC的透射電鏡照,圖片來自Industrial Crops & Products

澳大利亞昆士蘭大學的Martin教授帶領的團隊將CNC用于聚氨酯硬泡材料中,發現CNC的加入不但可以提高硬泡的物理強度和保溫性能,還不會增加硬泡的密度和生產難度。從下面四個圖表中可以發現,CNC的最優添加量是0.4 wt%(對應材料:FC4U)。FC4U的各項參數均優于其他試驗品:生產時間最短(相對減少了10%)、泡孔尺寸最小(相對減少了10%)、泡孔大小最均勻、成品導熱系數最低(降低了~1 mW/mK)、閉孔率最高(提高了10%)、機械強度最高(相對提高了10-20%)。

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表1. 試驗的配方及其參數,英文內容來自Industrial Crops & Products

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圖1. 材料的掃描電鏡照片和泡孔尺寸,圖片來自Industrial Crops & Products


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圖2. 材料的熱導率,圖片來自Industrial Crops & Products

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表2. 材料的機械強度,英文內容來自Industrial Crops & Products

最后,Martin的研究團隊用形象的圖片解釋了CNC提升材料性能的機理。均勻混合于反應液中的CNC在發泡過程中與聚氨酯反應,因此被固定于泡孔壁中,其中CNC猶如鋼筋混凝土結構中的鋼筋。因為CNC的長度與泡孔的尺寸相近,所以材料在受到外力的作用時CNC可作為“鋼筋”抵御來自各個方向的壓力。值得關注的是,CNC與異氰酸酯可以反應是CNC可以嵌入泡孔壁的關鍵因素,否則CNC可能出現在材料的任何地方,甚至有可能破壞泡孔結構。

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圖3. CNC作用的機理,圖片來自Industrial Crops & Products

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本文系聚氨酯膠輥廠家-偉志聚氨酯【官網:http://www.ahweizhi.cn/】整理編輯。偉志首席工程師-丁偉具有14年上海聚氨酯膠輥,聚氨酯刮板研發經驗。歡迎來電咨詢:15357741913

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