聚氨酯軟泡配方中催化劑計算

日期：2024-04-08 分類：新聞中心

聚氨酯軟泡配方中催化劑計算

羥基化合物與異氰酸酯反應(yīng)的動力學(xué)

-d(-NCO)/dt=K0×(-NCO)×(-OH)

K1是異氰酸酯與羥基化合物生成絡(luò)合物的正向反應(yīng)速率

K2是異氰酸酯與羥基化合物生成絡(luò)合物的負(fù)向反應(yīng)速率

K3是絡(luò)合物與羥基化合物生成氨基甲酸酯與羥基化合物的正向反應(yīng)速率。

K0=[K1×K3×(-OH)]/[K2+K3×

Arrhenius方程

K=Ae^[-(Ea/RT)]

A：指數(shù)因子。

e=2.718

Ea：KJ/mol

R=8.31(J/mol.K)

脲、聚氨酯、縮二脲、脲基甲酸酯等基團(tuán)生成反應(yīng)熱的計算:

鍵離能(KJ/mol)

C-N 205.1~251.2

C-C 230.2~293.0

C-O 293.0~314.0

N-H 351.6~406.0

C-H 364.9~393.5

O-H 422.8~460.5

C=C 418.6~523.3

C=O 594.1~694.9

反應(yīng)式

RNCO+rOH→RNHCOOr

RNCO+HOH→RNHCOOH+RNCO→RNHCONHR+OCO↑

RNHCOOr+RNCO→RNCONHRCOOr

RNHCONHr+RNCO→RNCONHRCONHr

一步法制聚氨酯時，氨基酸的反應(yīng)活化能約60(mol.K)，脲反應(yīng)活化能為17(mol.K)

泡沫體系比溶液體系懸浮體系容易實(shí)施。分散聚合在反應(yīng)開始時即出現(xiàn)Norrish-Tromastof效應(yīng)，使鏈增長參數(shù)隨時間變化率減慢，提高產(chǎn)品單分散性。

分散聚合是用氣體將聚合體系分隔成無數(shù)次細(xì)小的泡沫使聚合組份轉(zhuǎn)化為泡沫的表面液膜和連接多個液膜的“多面邊界液胞”形成特殊分散相進(jìn)行聚合的方法。

泡沫體系以氣體為分散介質(zhì)，氣體受熱膨脹和逸出驟然冷卻效果及氣體逸出時產(chǎn)生負(fù)壓對體系殘存單濃縮使之進(jìn)一步聚合，對水分子蒸發(fā)及小分子脫出有加速和攜帶作用。

氣體對聚合體系的分散作用不等于對單體的真正稀釋。

非一級反應(yīng)半衰期通式

T=[2^(n-1)-1]/[a×k×(n-1)×A^(n-1)]

二級反應(yīng)速率常數(shù)

A+B→Q+S

Kt=[1/(CA0-CB0)]×ln[(CB0×CA)/(CA0×CB)]

CA0×Kt=[1/(1-M)]×ln{[M(1-xA)]/(M-xA)} 其中M=CB0/CA0

……

附：

聚氨酯軟泡密度的計算舉例

通用聚醚三元醇Ppg：50 pop:50 tdi-80：42.8 hoh：3.17 L-580：1 a33：0.34 sn：0.17

計算得：4.34 2.17 6.51 38.2 112% 17% 5.2 1.74 122 再計算得，28kg/立方米

聚氨酯軟泡催化劑計算舉例

通用聚醚三元醇ppg：90 pop：10 tdi-80：:35.5 hoh：2.2 L-580:0.84 黑色漿：6

計算得：A33：0.18 T-9：0.25

A33：0.14 T-9：0.24

A33：0.13 T-9：0.35

A33：0.12 T-9：0.30

寬容度與拐點(diǎn)……

垂泡發(fā)泡流量與提升速度的計算:

配方(僅舉例用)PPG:100，TDI:80，HOH:6，SI:1.5，A33:***，SN:***，MC:14.8

垂泡圓模直徑1.25。

聚醚流量12千克/分鐘。

求提升速度是多少(米/分鐘)

求得配方密度12千克每立方。配方總重173.5公斤。配方體積14.46立方米。圓模截面積:1.23平方米。

設(shè)損失率5%。

提升速度: [14.46×12%×(1-5%)]/1.23=1.34米/分鐘。

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　　K3是絡(luò)合物與羥基化合物生成氨基甲酸酯與羥基化合物的正向反應(yīng)速率。

　　K0=[K1×K3×(-OH)]/[K2+K3×

　　Arrhenius方程

　　K=Ae^[-(Ea/RT)]

　　A：指數(shù)因子。

　　e=2.718

　　Ea：KJ/mol

　　R=8.31(J/mol.K)

　　脲、聚氨酯、縮二脲、脲基甲酸酯等基團(tuán)生成反應(yīng)熱的計算:

　　鍵離能(KJ/mol)

　　C-N 205.1~251.2

　　C-C 230.2~293.0

　　C-O 293.0~314.0

　　N-H 351.6~406.0

　　C-H 364.9~393.5

　　O-H 422.8~460.5

　　C=C 418.6~523.3

　　C=O 594.1~694.9

　　反應(yīng)式

　　RNCO+rOH→RNHCOOr

　　RNCO+HOH→RNHCOOH+RNCO→RNHCONHR+OCO↑

　　RNHCOOr+RNCO→RNCONHRCOOr

　　RNHCONHr+RNCO→RNCONHRCONHr

　　一步法制聚氨酯時，氨基酸的反應(yīng)活化能約60(mol.K)，脲反應(yīng)活化能為17(mol.K)

　　泡沫體系比溶液體系懸浮體系容易實(shí)施。分散聚合在反應(yīng)開始時即出現(xiàn)Norrish-Tromastof效應(yīng)，使鏈增長參數(shù)隨時間變化率減慢，提高產(chǎn)品單分散性。

　　分散聚合是用氣體將聚合體系分隔成無數(shù)次細(xì)小的泡沫使聚合組份轉(zhuǎn)化為泡沫的表面液膜和連接多個液膜的“多面邊界液胞”形成特殊分散相進(jìn)行聚合的方法。

　　泡沫體系以氣體為分散介質(zhì)，氣體受熱膨脹和逸出驟然冷卻效果及氣體逸出時產(chǎn)生負(fù)壓對體系殘存單濃縮使之進(jìn)一步聚合，對水分子蒸發(fā)及小分子脫出有加速和攜帶作用。

　　氣體對聚合體系的分散作用不等于對單體的真正稀釋。

　　非一級反應(yīng)半衰期通式

　　T=[2^(n-1)-1]/[a×k×(n-1)×A^(n-1)]

　　二級反應(yīng)速率常數(shù)

　　A+B→Q+S

　　Kt=[1/(CA0-CB0)]×ln[(CB0×CA)/(CA0×CB)]

　　CA0×Kt=[1/(1-M)]×ln{[M(1-xA)]/(M-xA)} 其中M=CB0/CA0

　　……

　　附：

　　聚氨酯軟泡密度的計算舉例

　　通用聚醚三元醇Ppg：50 pop:50 tdi-80：42.8 hoh：3.17 L-580：1 a33：0.34 sn：0.17

　　計算得：4.34 2.17 6.51 38.2 112% 17% 5.2 1.74 122 再計算得，28kg/立方米

　　聚氨酯軟泡催化劑計算舉例

　　通用聚醚三元醇ppg：90 pop：10 tdi-80：:35.5 hoh：2.2 L-580:0.84 黑色漿：6

　　計算得：A33：0.18 T-9：0.25

　　A33：0.14 T-9：0.24

　　A33：0.13 T-9：0.35

　　A33：0.12 T-9：0.30

　　寬容度與拐點(diǎn)……

　　垂泡發(fā)泡流量與提升速度的計算:

　　配方(僅舉例用)PPG:100，TDI:80，HOH:6，SI:1.5，A33:，SN:，MC:14.8

　　垂泡圓模直徑1.25。

　　聚醚流量12千克/分鐘。

　　求提升速度是多少(米/分鐘)

　　求得配方密度12千克每立方。配方總重173.5公斤。配方體積14.46立方米。圓模截面積:1.23平方米。

　　設(shè)損失率5%。

　　提升速度: [14.46×12%×(1-5%)]/1.23=1.34米/分鐘。