聚氨酯復(fù)合材料增硬劑
新一代海綿增硬劑
在聚氨酯塊海綿的生產(chǎn)中，調(diào)整海綿硬度一直是一個(gè)比較困難的問題。海綿硬度可以通過不同的方法調(diào)整。通常，降低海綿的硬度，即軟化海綿，不會對海綿的其他性質(zhì)產(chǎn)生太大的變化，但是不可能增加海綿的硬度而不會對海綿的其他性能產(chǎn)生不良影響。
有多種方法可以提高海綿硬度。首先想到的是通過增加海綿的密度來增加海綿的硬度，海綿密度每增加1kg/m3硬度可增加約1.0kPa（CLD 40％），但這會增加成本；使用填充材料（CaCO3和BaSO4）也可以增加硬度，但是這種方法不是永久性的，并且會降低海綿的物理性質(zhì)；還有一種常見的方法是加聚合物多元醇，用這種方法可以提高硬度，但海綿的成本會大大增加；一種方法是加強(qiáng)海綿的三維結(jié)構(gòu)，即增加交聯(lián)的數(shù)量，可以通過增加TDI指數(shù)來實(shí)現(xiàn)，然而，當(dāng)以這種法會使海綿的泡孔結(jié)構(gòu)改變，透氣性降低，閉孔的數(shù)量增加。此外，隨著反應(yīng)溫度的升高，塊體內(nèi)發(fā)黃或甚至發(fā)火的風(fēng)險(xiǎn)增加；另一種方法是加速膠凝反應(yīng)，即增加錫催化劑。該方法也會使海綿的泡孔結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，透氣性降低。
新典化學(xué)根據(jù)行業(yè)需求，對海綿的硬度機(jī)理進(jìn)行了長期研究。作為這些研究的結(jié)果，新開發(fā)的海綿專用增硬添加劑系列以滿足客戶的需求。下表為新典化學(xué)該系列產(chǎn)品列表：
| NT ADD H12 | NT ADD H15 | NT ADD H18 | |
| 類型 | 胺類反應(yīng)性增硬劑 | 聚酯型增硬劑 | 聚醚型增硬劑 |
| 優(yōu)缺點(diǎn) | 產(chǎn)品本身有氨味，可參與反應(yīng)，無VOC排放，可與組合料體系混溶，不需要調(diào)整配方，添加量較小。 | 可參與反應(yīng)，與組合料體系相溶性較差，可降低TDI指數(shù)節(jié)省成本，價(jià)格便宜。 | 可參與反應(yīng)，可與組合料體系混溶，可降低TDI指數(shù)節(jié)省成本，添加量較大，綜合性價(jià)比高。 |
以NT ADD H18為例，具體實(shí)驗(yàn)說明其性能效果。
與市場上的其他硬化添加劑不同，NT ADD H18可顯著提高硬度，同時(shí)不影響泡沫的孔結(jié)構(gòu)。當(dāng)NT ADD H18添加到配方中時(shí)，沒有必要改變TDI或錫的量來維持開孔結(jié)構(gòu)。使用量為1至5pphp，取決于所需的硬度增加。取決于泡沫密度，配方和生產(chǎn)參數(shù)，可以在不顯著改變孔結(jié)構(gòu)的情況下提高35％的硬度。
表一：實(shí)驗(yàn)箱泡密度為16kg/m3海綿一般的配方如下：
| Polyol OHN 48（pphp） | 100-X |
| Total water（pphp） | 5.2 |
| NT CAT A-33（pphp） | 0.15 |
| NT CAT T-9（pphp） | 0.25 |
| Tegostab B8160（pphp） | 1.3 |
| Methylene Chloride（pphp） | 7.5 |
| NT ADD H18（pphp） | X |
| TDI Index | 110 |
如圖1所示，在參考配方實(shí)驗(yàn)室條件下，密度為16kg/m3海綿中添加3pphp和5pphp 的NT ADD H18，其硬度增加達(dá)到25％和35％。
圖1：添加3pphp和5pphp 的NT ADD H18海綿的硬度變化曲線
NT ADD H18不僅可用于增加硬度，還可用于減少配方中TDI，聚合多元醇或錫的含量，同時(shí)保持海綿硬度。因此，如果需要，它可用于降低成本，并促進(jìn)工藝條件（反應(yīng)溫度）。如表2所示，在參考配方實(shí)驗(yàn)室條件下，密度為21kg/m3海綿中添加3pphp的NT ADD H18，將TDI指數(shù)從105降低到100，硬度保持幾乎恒定，并且可顯著改善海綿黃化問題，如圖二所示。
表二：實(shí)驗(yàn)箱泡密度為21kg/m3海綿一般的配方如下：
| Polyol OHN 48（pphp） | 100 | 97 |
| Total water（pphp） | 4.8 | 4.8 |
| NT CAT A-33（pphp） | 0.20 | 0.20 |
| NT CAT T-9（pphp） | 0.22 | 0.22 |
| Tegostab B8232（pphp） | 1.0 | 1.0 |
| TDCPP（pphp） | 10 | 10 |
| NT ADD H18（pphp） | 0 | 3 |
| TDI Index | 110 | 105 |
圖二：實(shí)驗(yàn)所得海綿的黃化結(jié)果對比
總結(jié)：綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出NT ADD H18可明顯改善海綿的硬度而對海綿自身的其他物理性能基本不影響，且在一定程度上能改善海綿的黃化問題。
NT ADD H18不僅可以用在海綿上，也可在其他聚氨酯復(fù)合高分子材料上使用，這里只是以海綿材料上的應(yīng)用做對比實(shí)驗(yàn)。
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