聚醚改性硅油作为聚氨酯泡沫材料的关键添加剂,主要承担稳定剂的角色,也被称作匀泡剂。尽管其在配方中的用量较少,通常为多元醇的0.5%至2.0%,但其作用至关重要。
聚醚改性硅油在聚氨酯泡沫生产中的四个主要功能:
助乳化作用:
在聚醚多元醇与异氰酸酯混合的初期阶段,由于两者相溶性较差,聚醚改性硅油的疏水基与异氰酸酯相溶,而亲水基与聚醚多元醇相溶,因此能有效促进两者的混合和乳化,确保反应在体系中均匀启动。
使气泡生成与均匀化:
聚醚改性硅油能降低反应体系的表面张力,使空气能够均匀分散成细小的气泡,形成泡核。这为二氧化碳和发泡剂产生的气体提供了进入泡核形成气泡的条件,同时低表面张力有利于气泡的增长。
使气泡稳定化:
在体系黏度较低时,形成的泡核液膜较薄,容易因排液、并合或机械撞击而破裂。聚醚改性硅油通过Gibbs-Marangoni效应增强泡核的稳定性,减少泡壁漏液和并泡现象。此外,其非离子特性有助于减少气液界面的范德华力,进一步稳定气泡。
使气泡连通化:
在聚氨酯软泡沫材料的最终形成阶段,泡核的连通化至关重要。聚醚改性硅油在体系黏度较低时,有助于泡核壁膜的稳定,并促使壁膜达到临界开孔厚度,为泡核的最终开孔创造条件。
在聚氨酯软泡沫材料中的应用
聚醚改性硅油的作用与用量
聚醚改性硅油在一步法聚氨酯软泡沫生产中扮演着稳定剂的角色。
其用量需要根据发泡工艺、配方、泡沫尺寸和发泡设备大小等因素综合考量,一般用量为每100份聚醚多元醇中添加0.5至2.5份聚醚改性硅油。用量不足可能导致泡沫体积小、密度大、气泡直径大、泡沫内部和表面出现裂口和空洞,甚至泡沫崩溃。过量添加则不仅不经济,还可能降低泡沫性能。
影响因素分析
泡沫稳定性的问题除了与聚醚改性硅油的用量有关外,还与聚合催化剂和泡化催化剂(叔胺)的平衡以及TDI指数有关。因此,在分析问题原因时,需要以实验数据为依据。
试验方法
为了确定合适的聚醚改性硅油用量,需要预先进行试验。以下是一个典型的试验方法:
1、在1L的PE容器中,加入592克聚醚多元醇,并与聚醚改性硅油搅拌混合30秒。
2、加入有机锡催化剂,继续搅拌20秒。
3、向混合物中加入胺催化剂和发泡剂,搅拌5秒。
4、加入TDI,搅拌7秒。
5、将混合物快速倒入发泡容器(尺寸为350mm x 350mm x 350mm)中,制备聚氨酯软泡沫材料。
6、混合搅拌器的分散盘转速应设置为2000转/分钟。