聚氨酯生产需要用什么化工原料?
这是一个统称,分类多样,同一品种还有聚合度千差万别.你要的是什么,要说清楚.
包括各种多异氰酸酯、聚醚多元醇、聚酯多元酯、其他含活性氢低聚物、扩链剂和交联剂、催化剂、阻燃剂、发泡剂、泡沫稳定剂、溶剂及增塑剂、防老剂和稳定剂、填料和色浆、聚氨酯涂料等CASE材料的助剂、低聚物多元醇的原料、改性单体、除水剂、抗静电剂、偶联剂、脱模剂等。
三聚氰胺,植物纤维等有机填料可用于软质和硬质聚氨酯泡沫塑料,碳酸钙,硫酸钡,滑石粉等无机填料一般可用于聚氨酯密封胶,聚氨酯软泡,聚氨酯弹性体,胶黏剂等,每100份聚醚多元醇或树脂,填料量可达50~150份,甚至更高,
香薰精油添加异丙醇的原因
一是因为精油浓度不能太高,必须经过稀释才能使用
二是稀释后可降低成本;
三是为了易于保存,大部分精油挥发速度快很快,用异丙醇能调节挥发速度。经实验证明,异丙醇是所有有机溶剂里,毒性最低且对人体最没有伤害的,所以目前并没有其它物质可以取代它。
塑料有单成分、多成分之分.单成分塑料仅含有塑料中必不可少的合成树脂.如有机玻璃就是一种单成分的聚甲基丙烯酸甲酯的塑料制成的,而大多数的塑料除有合成树脂外,还有填充料、硬化剂、着色剂以及其他添加剂,这就是多成分塑料.
1、合成树脂
在塑料中几乎都采用合成树脂.树脂是塑料中最主要的成分,起着胶粘剂的作用,能将塑料的其他成分胶结成一个整体.虽然加入各类添加剂可以改变塑料的性质,但树脂是决定塑料类型、性能及使用的根本因素.
在塑料装饰材料中常用的树脂种类有:
聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、酚醛(PF)、脲醛(UF)、环氧(EP)、聚酯(PR)、聚氨酯(PU)、聚甲基丙烯酸甲酯(PUMA)、有机硅(SI)等.
按照受热时所发生的变化不同,合成树脂又可分为热塑性树脂和热固性树脂两种.
(1)热塑性树脂:是具有受热软化、冷却硬化的性能,而且不起化学反应,无论加热和冷却重复进行多少次,均能保持这种性能.凡具有热塑性树脂其分子结构都属线型.它包括含全部聚合树脂和部分缩合树脂.热塑性树脂有:聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、橡胶等.热塑性树脂的优点是加工成型简便,具有较高的机械能.缺点是耐热性和刚性较差.
(2)热固性树脂:树脂加热后产生化学变化,逐渐硬化成型,再受热也不软化,也不能溶解.热固性树脂其分子结构为体型,它包括大部分的缩合树脂,热固性树脂的优点是耐热性高,受压不易变形.其缺点是机械性能较差.热固性树脂有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯以及硅醚树脂等.
2、填充料填充料可以改善和增强塑料的性能.例如:加入纤维可以提高塑料的机械强度;加入石棉可以增强塑料的耐热性能;加入云母可以增强塑料的电绝缘性能;加入石墨、二硫化钼可以改善塑料的耐磨擦、耐磨损性能.加填充料还可以降低塑料成本.
3、增塑剂塑料中掺加增塑剂可以改善塑料的可塑性和柔软性,减少脆性.常用的增塑剂有:邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酚酯、樟脑、二苯甲酮等.
4、硬化剂硬化剂也称固化剂或熟化剂.它的主要作用是使聚合物的线型分子结构交联成体型分子结构,从而使树脂具有热固性.酚醛树脂中常用硬化剂为乌洛托品(六亚甲基四胺).环氧树脂常用的硬化剂有胺类、酸酐类.
5、着色剂在塑料中加入着色剂,可使塑料具有鲜艳的色彩和光泽.着色剂常采用各种颜料和染料,有时也采用能产生荧光或磷光的颜料.
6、稳定剂许多塑料在成型加工和制品使用中,由于受热、光或氧的作用,过早地发生降解、氧化断链、交联等现象,而使材料性能变坏.为了稳定塑料制品质量,延长使用寿命,通常在其组分中加入稳定剂.常用的稳定剂有硬酯酸盐、铅白、环氧化物等.
7、其他添加剂
塑料加工时,为了脱模和使制品光洁,常需润滑剂,常用的润滑剂有脂肪酸及其盐类.为了使塑料制品如塑料地坂、塑料地毡抗静电,则加入抗静电剂,以提高表面导电度,使带电塑料迅速放电.
为了使塑料制品具有更好的性能,以适应各种使用要求,还有:抗氧剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、发泡剂、发光剂、香脂等.
2,关于塑料的分类 :
塑料的分类体系比较复杂,各种分类方法也有所交叉,按常规分类主要有以下三种:一是按使用特性分类;二是按理化特性分类;三是按加工方法分类.
其中按理化特性分类
根据各种塑料不同的理化特性,可以把塑料分为热固性塑料和热塑料性塑料两种类型.
操作方法
01
(1)异氰酸酯主要是二异氰酸酯,分为芳香族和脂肪族两大类。属芳香族的有甲苯二异氰酸酯(TDl)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDl)等;属脂肪族的有六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等。
02
(2)多羟基化合物 多元醇、蓖觫油及其衍叶=物,聚酯和聚醚等。
03
(3)溶剂 酯类主要指不含水、游离酸和醇的酯类,如醋酸乙酯、醋酸1酯等;酮类,如虾已酮;烃类溶剂,如二甲苯,但要与其他溶剂合用。
04
(4)催化剂主要是指叔胺娄。金属化合物和有机膦。如叔胺类的甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺等。金属化合物的二丁基二月桂酸锡、环烷酸铅、环烷酸锌、环烷酸钴等。有机膦的三丁基膦、三乙基膦等
增塑剂一般用在硝基纤维素漆中,可以改善硝基漆漆膜的易脆裂性,但硬度、耐热性性能会有所下降!
聚氨酯(PU)全称为聚氨基甲酸酯,是主链上含有重复氨基甲酸酯基团(-NH-COO-)的大分子化合物的统称,是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外,还可含有醚、酯、脲、缩二脲、脲基甲酸酯等基团。
聚氨酯的结构变化很多,可在很宽的范围内调节其性能,制品种类也很多。PU制品分为泡沫制品和非泡沫制品2大类。泡沫制品有软质、硬质、半硬质泡沫;非泡沫制品有涂料、胶黏剂、合成革、弹性体和弹性纤维(氨纶)等。
PU由于性能优良和用途广泛,发展十分迅速,但与此同时,生产聚氨酯泡沫的工厂每年产生大量的边角料、 模具溢料、 废品, 以及在聚氨酯的各应用领域中的废弃物如报废汽车中的旧聚氨酯泡沫及弹性体也需进行处理。目前, 聚氨酯的回收利用方法主要分为物理回收法、 化学回收法和能量回收法三大类。
一、物理回收法
物理回收法是在不破坏聚合物本身的化学结构、 不改变其基本组成的情况下改变废旧料的物理形态后直接利用的方法。
①掩埋法
掩埋法是垃圾处理最原始的方法。它是利用掩埋的方法,使垃圾在土壤中于一定的温度、 湿度下,经过一段时间,产生分解而逐渐转变成无害物质,但是聚氨酯类废弃物使用掩埋法很难使其分解。 随着可用掩埋处理空间的减少和资源再生利用的需要,掩埋处理已不适用。
②粉碎法
聚氨酯边角料及旧废料在应用前首先切割或者粉碎、 筛分得到所需粒度的小块或者细粉。 一般说来硬质的聚氨酯泡沫粉碎比较容易,所以其粉碎技术也比较成熟,大多已经投入商品化,如:精密切割技术、 Flachmatritsen 挤压等技术。都能够将其粉碎为粒度小于1mm的颗粒。 这废聚氨酯粉碎后的细片或粉末多作为填料混入原料中回收重用。据美国道化学公司报道,废聚氨酯作为填料重用于生产 RIM制品比用新原料成本低。 在日本已将废硬质聚氨酯泡沫塑料用作灰浆的轻质骨料。
③粘合加工成型
此法是废旧聚氨酯回收利用中最普遍的方法。其要点是:先将废旧聚氨酯硬质泡沫粉碎成细片状,涂撒聚氨酯粘合剂等,再直接通入水蒸气等高温气体,使聚氨酯粘合剂熔融或溶解后对粉状的废旧聚氨酯粘接,然后加压固化成一定形状的泡沫。
④挤出成型
粘合加工的另一种方法就是挤出成型,挤出成型是通过热力学作用把分子链变成中等长度链,将PU材料转变成软塑性材料,这种材料适合作强度高、 硬度高,但对断裂伸长率要求不高的塑料件。对于软质微孔 PU泡沫废料,可以将其粉碎成粉末,掺混到热塑性聚氨酯中,在挤出成型机中造粒,采用注射成型方法制造鞋底等制品,德国 Bayer公司曾做过这方面的研究。
⑤其它
将生产中产生的边角废料切割成小块, 直接作为包装缓冲充填物或垫材等。聚氨酯泡沫塑料还可做人造土壤和天然土壤覆盖物。在开孔性软质聚氨酯泡沫塑料中, 加入水和化肥,可对多种植物进行栽培, 植物在其中生长快, 无病虫害和杂草。
二、化学回收法
化学回收法是指在化学试剂、 催化剂、 热和空气存在的条件下,将聚氨酯降解成可重新利用的液体低聚物甚至是小分子有机化合物,从而实现原料的循环使用。其优点是可回收不熔不溶的热固性聚氨酯废弃物。
化学法回收废旧聚氨酯的一般工艺流程: PU 废旧料分检、 洗涤、粉碎成颗粒——投入反应釜——约200℃ 加降解剂——减压蒸馏并分离提纯——检验、存储。
①醇解法
目前,醇解法是研究和应用最广泛的一种方法, 主要目的是回收可以重新用来合成聚氨酯材料的多元醇。一般采用低分子醇作降解剂,在一定催化剂作用下, 在 150~ 250℃ 的温度范围内,常压下就可以将聚氨酯降解成低聚物,并且通过这种方法获得的降解产物可以直接使用。对于醇解机理, 大多数人认为醇解过程发生的主要反应是在醇和催化剂的作用下,聚氨酯中的氨基甲酸酯基断裂, 被短的醇链取代, 释放出长链多元醇和芳香族化合物:
R1NH COOR2 + HOR3OH R1NHCOOR3OH+ R2OH
由于在降解过程中参与反应的基团比较多, 还会发生许多副反应,主要的副反应是在醇解剂的作用下, 脲基断裂生成胺和多元醇:
R1NH CONH R2 + HOR3OHR1NHCOOR3OH + R2NH2
②胺解法
聚氨酯泡沫很容易在胺中分解,其反应与酯交换反应十分相似,从聚氨酯或聚氨酯-脲中分解生成相对分子量较低的含羟基及胺基的化合物和非取代的脲。此反应的特点是温度低,可在 150℃下进行。在适当的条件下,生成的多元醇可以从胺中分离出来。 1997 年俄国人 Anon 用己二胺做胺解剂对交联脲烷橡胶进行研究,得到的胺解产物被用来作为半硬聚氨酯泡沫的催化剂。
聚氨酯泡沫在含有胺基的化合物中很容易分解成含有羟基及胺基的化合物。
③醇胺法
在 80-190℃下,利用链烷醇胺如单乙醇胺、 二乙醇胺和二甲基乙醇胺等能够使聚氨酯降解成低聚体,NaOH、Al (OH)3 和甲醇钠等催化剂可以促进聚氨酯的降解反应速度。 醇胺法的主要反应为氨基甲酸酯基断裂和脲基断裂。
④碱降解法
碱降解法是以 MOH(M为 Li、K、Na、Ca之一或多种混合物)为降解剂,在 160~200℃左右下将聚氨酯硬泡降解成低聚物。当在降解产物中加入非极性溶剂酯类或卤代烃和水时,降解产物分成两层,上层经蒸馏得多元醇,可直接用于再次生产聚氨酯泡沫,下层经浓缩、结晶、重结晶或真空蒸馏的二胺,加光气可生成异氰酸酯。 缺点是由于反应是在高温强碱条件下进行,对设备要求高,生产成本高,工业化较为困难。
⑤水解法
20 世纪 70 年代,人们发现用热水蒸汽在一定压力下可以将聚氨酯软泡降解成二胺和聚醚型多元醇。但是聚氨酯的水解与聚酯的水解不同,它不是聚合的逆反应,水解产物除了二胺和多元醇,有时还会有CO2 的放出。在水解反应过程中,提高温度和压力或有溶剂存在的情况下可以使反应加快。 水解产物经过分离和提纯,多元醇可以作为原材料重新用来合成聚氨酯,二胺也转化成异氰酸酯。 由于水解是在高温高压下进行,对条件和设备要求很高,而且水解产物的提纯技术难度很大,所以这种方法并没有得到广泛的应用。
⑥氢降解法
氢降解法理论上适用于所有有机化合物的回收利用。 将废料粉碎后放入加氢反应器中,在 40MPa 和 500℃下反应,能够得到炼油厂产品相似的降解产物。但由于经济因素,只有当有大量的 PU废料需要处理时,氢解法才适用。
⑦热降解法
热降解法一般是在惰性气体或氧化气氛及高温 250~1200℃下破坏废料的结构,得到气态与液态馏分的混合物。目前,这种方法主要适用于回收废弃塑料的混合物和废弃橡胶轮胎,对于聚氨酯废弃物的回收利用来说还处于早期开发阶段。
⑧磷酸酯法
磷酸酯法是一种降解聚氨酯的新理论,在磷酸二甲酯、磷酸二乙酯和三( 1-甲基-2 -氯乙基) 磷酸盐作用下, 聚氨酯会发生降解。用磷酸酯降解聚氨酯得到的产物中含有磷, 可以用作非反应性的添加剂来改善阻燃性能, 也可以经含有羟基的化合物、 胺或金属盐处理后用来合成阻燃聚氨酯。
三、能量回收法
聚氨酯燃烧时发热量约 7000kcal/ kg , 其所能提供的热量相当于同等重量的煤所提供的能量。当物理回收与化学回收废旧聚氨酯受到技术、 经济等因素的影响而无实际意义时, 可将废料粉碎成颗粒, 作为燃料替代煤、 油和天然气回收能量,应用于焙烧水泥或发电。由于化学方法处理聚氨酯材料进行的回收利用需要花费很高的代价, 所以目前日本几乎所有的聚氨酯泡沫的回收处理方法均采用了焚烧处理。
美国聚氨酯工业联盟( API)进行了一系列实验,并指出在城市固体废物中添加废旧聚氨酯弹性体和其他组分的固体塑料废弃物(最多占比重 20%) , 可明显提高其的燃料热值。虽然烧结以后,聚氨酯的体积将减少到初始体积的 1%,使聚氨酯废料“减容”, 但是却带来了二次污染, 在回收能量的过程中,同时还大量生成了对环境十分有害的 NOX、 HCl以及痕量的 CHCl3 等气体。所以,若需采用能量法回收聚氨酯,就必须严格控制反应产物的排放。