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聚氨酯计算公式中有关术语及计算方法

 水性树脂 2018-08-09

聚氨酯计算公式中有关术语及计算方法


01

官能度


官能度是指有机化合物结构中反映出特殊性质(即反应活性)的原子团数目。对聚醚或聚酯多元醇来说,官能度为起始剂含活泼氢的原子数。


02

羟值


在聚酯或聚醚多元醇的产品规格中,通常会提供产品的羟值数据。


从分析角度来说,羟值的定义为:一克样品中的羟值所相当的氢氧化钾的毫克数。


在我们进行化学计算时,一定要注意,计算公式中的羟值系指校正羟值,即


羟值校正 = 羟值分析测得数据 酸值

羟值校正 = 羟值分析测得数据 - 碱值


对聚醚来说,因酸值通常很小,故羟值是否校正对化学计算没有什么影响。


但对聚酯多元醇则影响较大,因聚酯多元醇一般酸值较高,在计算时,务必采用校正羟值。


严格来说,计算聚酯羟值时,连聚酯中的水份也应考虑在内。


例,聚酯多元醇测得羟值为224.0,水份含量0.01%,酸值12,求聚酯羟值。

羟值校正 = 224.0 1.0 12.0 = 257.0


03

羟基含量的重量百分率


在配方计算时,有时不提供羟值,只给定羟基含量的重量百分率,以OH%表示。


羟值 = 羟基含量的重量百分率×33


例,聚酯多元醇的OH%为5,求羟值。

羟值 = OH% × 33 = 5 × 33= 165


04

分子量


分子量是指单质或化合物分子的相对重量,它等于分子中各原子的原子量总和。


(56.1为氢氧化钾的分子量)

 

例,聚氧化丙烯甘油醚羟值为50,求其分子量。



对简单化合物来说,分子量为分子中各原子量总和。


如二乙醇胺,其结构式如下:

           CH2CH2OH

HN <       

           CH2CH2OH


分子式中,N原子量为14,C原子量为12,O原子量为16,H原子量为1,则二乙醇胺分子量为:14 4×12 2×16 11×1=105


05

异氰酸基百分含量

 

异氰酸基百分含量通常以NCO%表示,对纯TDI、MDI来说,可通过分子式算出。



式中42为NCO的分子量


对预聚体及各种改性TDI、MDI,则是通过化学分析方法测得。


有时异氰酸基含量也用胺当量表示,胺当量的定义为:在生成相应的脲时,1克分子胺消耗的异氰酸酯的克数。


胺当量和异氰酸酯百分含量的关系是:



06

当量值和当量数


当量值是指每一个化合物分子中单位官能度所相应的分子量。



如聚氧化丙烯甘油醚的数均分子量为3000,则其当量值



在聚醚或聚酯产品规格中,羟值是厂方提供的指标,因此,以羟值的数据直接计算当量值比较方便。


 

07

异氰酸酯指数


异氰酸酯指数表示聚氨酯配方中异氰酸酯过量的程度,通常用字母R表示。


式中:W异为异氰酸酯用量

          W醇为多元醇用量

          E异为异氰酸酯当量

          E醇为多元醇当量


例,根据下列配方,计算异氰酸酯指数R。

  聚酯三元醇(分子量3000)

400份

  水

11份

  匀泡剂

4份

  二甲基乙醇胺

4份

  TDI

150份



水当量为9



聚氨酯泡沫塑料计算公式及其应用


01

聚氨酯泡沫收率计算方法


聚氨酯泡沫塑料制造时物料变动情况可按下式表示:


上式4个方程式中左边为使用的原料,右边为产物。


⑷式中:

A:为催化剂,稳定剂,泡沫稳定剂等物料中不挥发物质。

B:为催化剂,稳定剂,泡沫稳定剂等物料中挥发物质。


从以上方程式看出,聚氨酯化合物是最终产品,CO2与CCL3F在发泡过程中损失,其他助剂要看是属于挥发组份还是非挥发组份。


聚氨酯泡沫塑料的收率的计算:



在实际计算中要分析损失物料:


⑴式中实际无损失,⑵式中CO2逸出,⑶式中CCL3F汽化,⑷式中B物质的挥发部分损失。


于⑵式中1公斤克分子的水将损失1公斤克分子的CO2,其损失量为W公斤。



即   

⑶式中损失的为F公斤。


则              F = 发泡剂CCL3F的全量


⑷式中损失的组份为B公斤。


则              总损失量:W F B


以上收率用百分率表示:



例,以普通软泡制备过程为代表做的收率计算。


当发泡配方为:

聚醚(酯)多元醇

100公斤

多异氰酸酯

50公斤

4.0公斤

发泡剂CCL3F

5.0公斤

催化剂 泡沫稳定剂

2.0公斤


计算:

F=5.0

B=0


从计算说明,按以上配方发泡,当使用原料一百公斤时则制得泡沫塑料为90.5公斤。


02

异氰酸酯用量的计算


在聚氨酯泡沫配方中,异氰酸酯用量是根据配方中多元醇的质量指标、水的用量来计算的。


⑴聚氨酯硬泡配方异氰酸酯用量的计算


异氰酸酯用量计算方法


每100克多元醇所需的异氰酸酯用量如下:


式中:W­—异氰酸酯用量

           G­—异氰酸酯当量值

           g—多元醇当量值


TDI的当量值为87、MDI的当量值为125、PAPI的当量值为126~127。 


则多元醇所需的异氰酸酯用量:


式中:W为异氰酸酯用量

          W醇为多元醇用量


与水反应所需的异氰酸酯用量公式


式中:G为异氰酸酯当量值

          W水为水的当量值

           9为水的当量值


发泡配方中所需异氰酸酯总量


聚氨酯泡沫制备过程中,除了多元醇和水需用的异氰酸酯用量外,还需考虑异氰酸酯过量程度(即异氰酸酯指数)及纯度。


因此,聚氨酯泡沫塑料中所需异氰酸酯总用量公式如下:


式中:W总为所需异氰酸酯重用量

          G为异氰酸酯当量值

          W醇为配方中多元醇的总用量

          W水为配方中水的总用量

          R为异氰酸酯指数

          P为异氰酸酯纯度


对普通聚氨酯硬泡来说,指数R一般为1.05,异氰酸酯的纯度由于生产厂家的不同而有所变化,若不特别说明,在计算时,PAPI 的纯度通常认定为90%。


例,根据下列配方计算出PAPI的用量:

聚醚多元醇(羟值500mgKOH/g)

500g

403聚醚(羟值770mgKOH/g)

100g

匀泡剂

12g

三乙撑二胺

5g

3g


求PAPI用量


= 905.6g


异氰酸酯用量的简单算法


在硬泡中,异氰酸酯通常采用PAPI,则G为126,R一般选用1.05,纯度P为90%,则可简化为:


W总=W醇×羟值×0.00263 16×W水


例,根据下列配方计算PAPI的用量

聚醚多元醇(羟值500mgKOH/g)

500g

403聚醚(羟值770mgKOH/g)

100g

匀泡剂

12g

三乙撑二胺

5g

3g

CFC-11

200g


PAPI

W总=W醇×羟值×0.00263 16×W水

W总=500×500×0.00263 100×770×0.00263 16×3

W总=907g

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